Жизнь микробов в экстремальных условиях - Кашнер Д.
Скачать (прямая ссылка):
Время, MI1II
Рис. 3.3, Зависимость активности пируватдекарбоксилазы из С. gelida и С. utilis от нагревания при температуре 35°С в течение указанных промежутков времени (Grant et al., 1968).
30 мин (Shing et al., 1972). При температурах до 40°С все остальные ферменты почти не отличались по активности от мезофильного вида Clostridium pasteurianum. Аналогичные результаты были получены с интактными клетками. Таким образом, подавление гликолиза у этого психрофильного организма в результате термолабильности только одного фермента можно считать по крайней мере одной из причин низкой максимальной температуры его роста. Как показали дальнейшие исследования очищенных препаратов триозофосфатизомеразы из психрофильных, ме-зофильных и термофильных клостридиев, они обладают различной термолабильностью, теряя 50% исходной активности в результате инкубации соответственно при 28,45 и 64°С в течение 10 мин (Shing et al., 1975). Вместе с тем термолабильная триозо-фосфатизомераза содержится как в психрофильных, так и в мезо-фильных клострндиях (Finne et al., 1975). Вот почему было высказано предположение, что если психрофильность клостридиев определяется термолабильностыо этого фермента, то он должен оказывать влияние на максимальные температуры роста микроорганизмов обоих типов.
III. БИОХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ,
ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ МИНИМАЛЬНУЮ ТЕМПЕРАТУРУ РОСТА
Как уже было отмечено, факторы, определяющие верхнюю температуру роста микроорганизмов, отличаются одним общим признаком — термостабильностыо одного или нескольких клеточных компонентов. Однако для установления нижней температурной границы нельзя найти столь же четкого определения. Фо-тер и Ран (Foter, Rahn, 1936) хорошо сформулировали эту проблему:
«Целью нашей работы было изучение минимальной температуры ферментации и отдельно минимальной температуры роста, а также определение, если возможно, факторов, обусловливающих минимальную температуру. Поскольку и брожение, и рост представляют собой химические реакции, они должны продолжаться, хотя и гораздо медленнее, до тех пор, пока среда не замерзнет. Конечно, это не всегда относится к росту бактерий: большинство из них совсем перестают расти при температурах на 5—10°С и более выше точки замерзания».
Хотя основной акцент в настоящей главе был сделан на механизме роста при низких температурах, следует обратить внимание на то, что отсутствие роста в этих условиях — явление, требующее объяснения (Foter, Rahn, 1936). В соответствии с этим мы рассмотрим факторы, препятствующие росту мезофильных организмов при низких температурах, предположив, что именно отсутствие этих факторов обусловливает рост психрофилов. Важную роль в этом отношении играют два явления: 1) резкое возрастание температурной характеристики скорости роста, которое присуще нижней части температурной области; 2). минимальная температура роста per se. Минимальная температура роста микроорганизма — это биологический параметр, который может быть определен с ошибкой меньше, чем один градус (Shaw et al., 1971; Hoffmann, 1967); ниже этой температуры рост отсутствует, сколько бы времени инкубация ни продолжалась.
А. ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ К ХОЛОДУ МУТАНТЫ
В КАЧЕСТВЕ МОДЕЛИ
Практическая трудность при определении факторов, обусловливающих минимальную температуру роста бактерий, состоит в том, что несколько жизненно важных функций прекращаются, по-видимому, одновременно. В пользу этого предположения говорит тот хорошо известный факт, что у большинства- бактерий нельзя выделить мутанты с пониженными минимальными температурами роста. Несмотря на большое давление отбора и значительные усилия, сделанные в этом направлении, до сих пор не
удалось получить мутанты энтеробактерий с пониженной минимальной температурой роста. Остается предполагать, что для существенного сдвига нижней температурной границы роста этих организмов требуется несколько мутаций генов, кодирующих различные функции. Впрочем, подобные мутанты были выделены у бактерий других групп.
Минимальная температура роста аэробных спорообразующих бактерий нередко меняется в процессе культивирования в лабораторных условиях. Так, например, было проведено, сравнение минимальной температуры роста 21 штамма бактерий сразу после выделения и после четырех пересевов в лаборатории, при 55°С (Allen, 1953). Ср^зу после выделения только четыре штамма росли при 30°С, а после культивирования в лабораторных условиях при этой температуре были способны расти восемь штаммов.
Мутанты с пониженной минимальной температурой роста выделены у Pseudomonas. Так, например, был получен психрофиль-ный мутант Pseudomonas aeruginosa (Azuma et al., .1962; Olsen, Metcalf, 1968). В результате мутации изменилась как верхняя, так и нижняя температурная граница роста этого Организма: 0 и 32°С у мутанта по сравнению с 11 и 44°С у исходного штамма (Olsen, Metcalf, 1968). Авторы последней цитируемой работы обнаружили то важное обстоятельство, что не все штаммы P. aeruginosa способны служить источником психрофильных мутантов. Этим исследователям не раз удавалось получить психрофильные мутанты некоторых штаммов P. aeruginosa, в то время как попытки выделить соответствующие мутанты у других штаммов данного вида так и не увенчались успехом. P. aeruginosa представляется весьма удачным организмом для выделения психрофильных мутантов, так как это почти единственный вид рода Pseudomonas, который сам не является психрофилом. Будучи родственным психрофнльным организмам, этот вид должен претерпеть, вероятно, лишь небольшое количество мутаций, чтобы стать психрофнлом. При УФ-облучении клеток в дозах, приводящих к гибели 99% популяции, был получеи один психрофильный мутант на 108 клеток, что соответствует одной-двум мутациям, необходимым для приобретения микроорганизмом психрофильных свойств (Olsen, Metcalf, 1968). Доказательством этого вывода может служить тот факт, установленный этими же авторами, что психрофилия передается путем трансдукции от P. fluorescen-se к P. aeruginosa. Ограниченность количества генетической информации, определяющей психрофилию в случае P. aeruginosa, может быть и не типична для мезофилов.
