XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

Изменчивость микроорганизмов– это свойство микроорганизмов приобретать отличия от родительских форм, она определяется их генотипом, т.е. совокупностью всех генов. 

Наследственность – свойство организмов воспроизводить в поколениях сходный тип обмена веществ, сложившийся в процессе эволюционного развития вида и проявляющийся в определенных условиях внешней среды.

Наследственность и изменчивость взаимнообусловлены и обеспечиваютотносительноепостоянство видов живых существ в природе иих непрерывное совершенствование вследствиеприспособления к изменяющимся условиям среды обитания.

Явления наследственности и изменчивости играют важную роль в жизни микроорганизмов, для которых характерны интенсивный обмен веществ, быстрое размножение и смена поколений, чрезвычайно высокая способность приспосабливаться к новым условиям среды обитания.

Изменчивость микроорганизмов подразделяется на наследственную, обусловленную генотипическими изменениями, и ненаследственную (фенотипическую).

При фенотипической изменчивости микроорганизмы, образовавшиеся из одной материнской клетки, могут различаться между собой по ферментативной активности, морфологическим признакам, потребности в источниках питания. К этому виду изменчивости относят адаптацию, диссоциацию (культуральная изменчивость) и модификацию (изменение микроорганизмов под влиянием условий среды).

Генотипическая изменчивость признаков микроорганизмов, обусловленная перестройкой генетического аппарата, проявляется в виде мутаций и генетических (комбинативных) рекомбинаций.

Мутации подразделяются на спонтанные (без направленного воздействия) и индуцированные мутации (возникают вследствие воздействия факторов среды).

Комбинативные рекомбинации прокариот проявляются в результате конъюгации, трансдукции и трансформации. Трансформация возникает в результате способности клетки-реципиента вступить непосредственно в контакт с ДНК донора. Трансдукция обусловлена переносом генетической информации от донора к реципиенту при помощи умеренного фага. Конъюгация-передача генетического материала от клетки-донора к клетке-реципиенту при непосредственном контакте особей друг с другом.

Накопленный фактический материал неопровержимо доказал, что изменчивость микроорганизмов находится в тесной связи с влиянием на них внешней среды. Микробы по сравнению с другими организмами обладают более пластичными свойствами всех своих составных частей и физиологических функций. Но до настоящего времени сущность изменчивости микроорганизмов остается дискуссионным вопросом. Одни исследователи полагают, что изменчивость микроорганизмов является результатом спонтанных мутаций и рекомбинации генного аппарата. Другие рассматривают изменчивость как явление физиологическое, которое проявляется в адаптации микробов к изменяющимся условиям внешней среды и сопровождается изменением процессов обмена веществ под влиянием трансформирующих агентов.

Известно биологическое явление приспособляемости микробов к вреднодействующим факторам. Рассмотрены особенности существования микроорганизмов при крайне неблагоприятных условиях внешней среды, таких, как высокие и низкие температуры, экстремальные величины рН, высокие концентрации солей, воздействие высокого давления, радиации, солей тяжелых металлов и других повреждающих факторов. Следует отметить, что выяснение механизмов адаптации к таким условиям очень важно для понимания происхождения и эволюции жизни, а также для проблем космической биологии. Микроорганизмы в природе, в живом организме находятся в условиях сложного микробного биоценоза, постоянно вступая в самые разнообразные взаимоотношения друг с другом.
Изучение этих процессов представляет большой интерес при анализе микрофлоры кишечника, так как богатство различными видами бактерий,
сложные экологические взаимоотношения между ними, влияние микрофлоры кишечника на патогенные микробы при различных кишечных инфекциях создают условия для взаимодействия и изменчивости микроорганизмов.

Исследованиями последних лет выявлено наличие так называемых "некультивируемых", "покоящихся", сессильных", "персистентных" патогенов, могущих быть истинными возбудителями исследуемой патологии.
В составе "некультивируемых" клеток могут быть и резистентные штаммы, сформированные под воздействием различных факторов и гелиомагнитных излучений в том числе. Отмеченный вопрос является в настоящем одним из ведущих направлений в гелиобиологии.
На микроорганизмы оказывают влияние магнитные поля, под влиянием которых изменяются скорость роста, процесс деления, морфология, культуральные и биохимические свойства. Магнитные поля могут вызывать изменения биологических свойств, в частности приобретение высокой вирулентности, необычайно выраженной устойчивости, увеличивают продукцию фага у лизогенных бактерий. Исследованиями с достоверностью доказано, что микроорганизмы вследствие изменения структуры и функции генетического аппарата могут стать резистентными к химическим веществам, фагам и антибиотикам, причем, полученные ими свойства длительно сохраняются в последующих генерациях.

Материальной основой наследственности, определяющей генетические свойства всех организмов, в том числе бактерий, вирусов, простейших, дейтеромицетов и пр., является ДНК. Исключение составляют только РНК – содержащие вирусы, у которых генетическая информация записана в РНК. Приобретенная устойчивость возникает в результате мутаций в хромосомных генах, контролирующих синтез компонентов клеточной стенки, цитоплазматической мембраны, рибосомных или транспортных белков.

Чаще всего приобретенная устойчивость возникает в результате переноса внехромосомного фактора – плазмиды, которая контролирует множественную устойчивость микробных клеток (бактерий) к двум, трем и более лекарственным препаратам, в том числе и к антибиотикам. Возникает полирезистентность и даже зависимость от того или иного лекарственного препарата (антибиотика).

Механизмы формирования антибиотикорезистентности микроорганизмов сложны и многообразны. Они зависят от особенностей механизма действия антибиотиков или химиопрепаратов на чувствительные клетки, от метаболических свойств микробов, а также от хромосомной или плазмидной локализации маркеров резистентности.

Наряду с подавлением процессов жизнедеятельности микробных клеток, антибиотики, как и другие химиотерапевтические препараты, являются мощными селективными агентами, способствующими отбору и размножению резистентных к ним особей. Даже если в чувствительной к антибиотику или химиотерапевтическому препарату бактериальной популяции содержится только одна резистентная клетка, она в присутствии данного вещества в течение очень короткого времени может стать родоначальницей новой популяции резистентных микроорганизмов.

Массовой селекции и распространению антибиотикорезистентых микробных популяций способствуют многие факторы. Например, широкое и часто неконтролируемое применение антибиотиков для лечения и особенно для профилактики различных заболеваний без достаточных на то оснований (в том числе и при вирусных заболеваниях), а также широкое применение антибиотиков в ветеринарии в качестве добавок к кормам для ускорения роста животных, использование антибиотиков в качестве консервантов пищевых продуктов, для профилактики различных заболеваний у животных.

Генетика изучает и разрабатывает пути изменения известных наследственных свойств организма, закрепленных в генетическом коде, изменяет их путем воздействия на генетический аппарат различными факторами (ультрафиолетовыми лучами, химическими соединениями, температурой и пр.). В результате этого возникают мутанты – культуры с измененным генотипом, обладающие более или менее активными по определенному признаку свойствами.

Ферменты разных видов грибов широко используются в генной инженерии. Современная генетика, пользующаяся методами молекулярной биологии и новейшими физико–химическими методами, показала возможность получения новых штаммов организмов, с измененной специфической активностью. Это стало возможным благодаря картированию генов на молекуле ДНК, т.е изучению их расположения в полимерной цепи ДНК и функциональных их свойств. Физико-химические методы позволяют с помощью существующих специфических ферментов выделять отдельные гены или их участки и соединять их с определенной частью молекулы ДНК другой особи. В результате этого полученные искусственно жизнеспособные клетки имеют измененную генетическую информацию.

Этот метод конструирования генетических свойств организма носит название генной инженерии. Развитие генетической и клеточной инженерии позволяет целенаправленно получать ранее недоступные препараты (инсулин, интерферон, вакцины и пр.), создавать новые полезные штаммы микроорганизмов (более активные продуценты различных необходимых метаболитов), сорта растений, породы животных.

Изучение генетики микроорганизмов способствует решению многих медицинских проблем: разработке патогенетических основ лечения и профилактики инфекционных болезней, способов диагностики, созданию профилактических, лечебных и диагностических препаратов.

Список литературы.

https://zdamsam.ru/a74944.html (дата обращения 26.04.2021)

https://studme.org/ (дата обращения 26.04.2021)

https://farmf.ru/lekcii/lekcii-microbio/izmenchivost-bakterij-mutacii/ (дата обращения 26.04.2021)

Садыхова, Ф.Э Изменчивость микроорганизмов и приобретенная резистентость / Ф.Э Садыхова, М.А Раджабов. – Баку : Азербайджанский Государственный институт усовершенствования врачей им.А.Алиева, 2018. – 25 с.

http://mikrobio.balakliets.kharkov.ua/contents-4-3-1.html (дата обращения 6.05.2021)

Код для цитирования: Скопировать