Мир микроорганизмов не видим человеку, но там происходит очень много интересного. На одном квадратном сантиметре пространства могут жить тысячи и даже миллионы грибков, спор, бактерий. По их названию порой трудно отличить одно от другого, классифицировать микроба. Например, далеко не всем понятно, чем спора отличается от свободной бактерии, как они связаны между собой.
Содержание
Бактериальные споры и свободные бактерии
Споры, производимые бактериями, — это интересное явление. Оно связано с широким кругом проблем, с которыми человечество сталкивалось на протяжении всего своего существования.
Фердинанд Кон и Роберт Кох — это два микробиолога, которые являются одними из пионеров биологии как дисциплины. Они были первыми, кто обнаружил связь между бактериями и спорами.
Роберт Кох учился у Фердинанда Кона. Благодаря тому, что они общались по поводу своих открытий, их публикации были помещены в одном и том же номере журнала. Их можно считать сооткрывателями.
Роберт Кох также исследовал жизненный цикл возбудителя сибирской язвы, которые являются наиболее жизнестойкими эндоспорами. Они выдерживают не менее 10 минут кипячения и могут сохраняться в почве в течение многих лет.
Так что такое бактериальные споры? Определение этого явления простое. По сути, это копии генетического материала, которые бактерии могут использовать для выживания в суровых условиях, поскольку они невероятно стабильны.
При воздействии неблагоприятных условий они позволяют организмам перейти в латентное состояние. Потом они могут быть активированы, и бактерии снова начнут размножаться, как только давление окружающей среды будет устранено.
В ответ на определенные условия окружающей среды, такие как недостаток воды, повышение температуры или радиация, микроорганизмы могут начать производить споры. Целые колонии бактерий не могут выжить в таких условиях, поскольку развитие оболочки занимает много часов, но некоторые выносливые особи успевают спорулировать, чтобы защитить себя.
Споры могут очень длительный период оставаться неактивными, вплоть до десятилетий. Оболочки разрушаются и высвобождают свое содержимое, как только замечают улучшение окружающей среды.
В результате, они играют решающую роль в выживании бактерий, поскольку такие оболочки практически невозможно уничтожить, по крайней мере в природе этого не происходит.
Чаще всего бактерии, образующие оболочки, относятся к определенным родам:
- Bacillus,
- Clostridium,
- Sporolactobacillus.
Такие микроорганизмы можно найти в почве.
Для грамположительных бактерий характерно производство оболочек. Переход в некультивируемое состояние — вот что является эквивалентом производства эндоспор у грамотрицательных бактерий. В таком состоянии они также очень долго сохраняются.
При окрашивании по Граму оболочки бесцветны на окрашенном фоне. Эндоспоры окрашиваются с помощью специализированных методов, таких как Клейн или Ожешко.
Оболочка выходит из организма после лизиса и созревания, после чего она переходит в состояние покоя, пока не попадет в подходящие условия.
Особенности существования, строение
Небольшое количество воды присутствует в бактериальной споре, которая также имеет более плотную стенку, чем вегетативная бактериальная клетка. Появляется дипиколинат кальция, новое химическое вещество. Он соединяется с биополимерами клеток, образуя комплексы, устойчивые к воздействию тепла и ультрафиолета.
Они могут выживать в окружающей среде в течение нескольких лет. Комплексы разрушаются, дипиколинат распадается, а бактериальные споры поглощают влагу при воздействии подходящих условий. Таким образом, развивается вегетативная бактериальная клетка.
Во-первых, оболочка непроницаема для воды благодаря жировым соединениям. Во-вторых, вода содержится в самой протоплазме.
Однако мнения ученых о содержании воды расходятся. Одни утверждают, что содержание воды довольно высокое (50-60 %), другие указывают на значительно меньшую долю, что больше соответствует содержанию воды в семенах высших растений, которые также особенно устойчивы к перепадам температур. Из этого можно сделать вывод, что споры содержат меньше воды, чем бактериальный организм в вегетативном состоянии.
Очевидно, что протоплазма должна существовать в другом состоянии, то есть в виде твердого желе (геля), подобного тому, что наблюдается в сухих семенах. Почти вся вода в таком желе будет связана протоплазматическими коллоидами и перестанет быть растворителем.
Благодаря всем этим свойствам протоплазма может выдерживать как высокие, так и низкие температуры.
Развившаяся эндоспора включает в себя:
- Кортекс — самый толстый слой оболочки. Он состоит из пептидогликана, который очень восприимчив к лизоциму из-за низкой плотности поперечных связей. Вызванное лизоцимом разрушение кортекса способствует процессу прорастания эндоспор.
- Белок, сходный с кератином. Удивительная устойчивость спор к воздействию многочисленных веществ обусловлена ограниченной проницаемостью оболочки из этого белка.
- Пептидогликан, составляющий стенку, которая непосредственно окружает внутреннюю мембрану.
- Экзоспорий — липопротеиновая оболочка с минимальным количеством углеводов.
- ЦМ, цитоплазму, хромосомы, все элементы белково-синтезирующей системы и анаэробную энергопродуцирующую систему — все это находится в протопласте (ядре) эндоспоры.
Спора начинает прорастать при попадании в благоприятные условия.
Инициация, второй этап, происходит быстро и является необратимым. В результате снижается устойчивость споры к нагреванию и рассеиванию света.
Вырастание — третий этап, на котором происходит активный рост. В этот момент происходит активный синтез белка и РНК, а через 1-2 часа после начала прорастания споры происходит репликация ДНК.
В чем между ними разница, по каким признакам отличаются?
Чем отличается спора от бактерии:
- Не нуждается в питании и ждет подходящих обстоятельств, чтобы размножиться.
- Оболочка эндоспоры в тысячу раз плотнее клеточной оболочки бактерии — это отличие способствует выживанию.
- Споры более устойчивы к воздействию вредных элементов. Это основной признак отличающий спору от свободной бактерии.
- В то время как бактерии могут образовывать колонии многоклеточных животных, эндоспоры обычно неизменно содержат только одну клетку.
- Также их можно обозначить как «законсервированные» свободные бактерии.
- При недостатке воды эндоспоры могут уменьшать количество органелл и почти полностью уничтожать жидкую цитоплазму.
Видео по теме статьи
В видеоуроке ниже разговор о бактериях, о том, какую роль они играют в природе и в жизни человека.
Заключение
Подводя итоги, эндоспора — это бактерия, точнее бацилла, покрытая твердой оболочкой, или капсулой, которая позволяет ей годами или даже веками выживать во внешней среде, например в почве. А когда эндоспоры распадаются, бактерия становится активной, способной расти, размножаться и производить яды.
