5 A MIKROORGANIZMUSOK TŰRÉSE KÖRNYEZETI TÉNYEZŐKKEL

A mikroorganizmusok fejlődése és élettevékenysége szorosan összefügg a környezettel. Tevékenységük megnyilvánulása a környezet változásaitól vagy jellemzőitől függ.

A mikroorganizmusok mindegyik típusa képes növekedni, fejlődni és szaporodni olyan külső körülmények között, amelyek tükrözik a tolerancia szintjét.

Az ökológiai környezeti tényezők számosak és változatosak. Általában fizikai, kémiai és biológiai csoportokra osztják őket.

A mikroorganizmusok jobban alkalmazkodnak a szélsőséges fizikai és kémiai környezeti tényezőkhöz, mint az állatok és a növények. Egyes baktériumok +104 ° C-ig életképesek maradnak, 1-13 pH-tartományban, 0-1400 atm nyomáson, hosszú ideig élnek kétszer desztillált vízben és telített sóoldatokban, nem pusztulnak el intenzív besugárzás hatására. , nehézfémek, antiszeptikumok, antibiotikumok, fertőtlenítőszerek jelenlétében. Ugyanakkor minden faj esetében megvannak a mikrobiális fizikai, kémiai és biológiai tényezőkkel szembeni tolerancia optimális szintjei és kritikus határai.

Tolerancia a fizikai környezeti tényezőkkel szemben

A mikroorganizmusok életét pozitívan vagy negatívan befolyásoló fizikai környezeti tényezők közé tartozik a környezet páratartalma, a benne oldott anyagok koncentrációja és ozmózisnyomása, hőmérséklet, napfény és a sugárzó energia különféle formái.

A környezet páratartalma. Egyes mikrobák nagyon érzékenyek a nedvesség hiányára. Például a nitrifikáló és ecetsavbaktériumok szárítás után gyorsan elpusztulnak. Mások éppen ellenkezőleg, szárított állapotban több hónapig, sőt évekig is eltarthatók (staphylococcusok, tejsavbaktériumok, élesztő). A baktériumok és penészgombák spórái különösen ellenállnak a kiszáradásnak. Szárított állapotban évtizedekig eltarthatók. A vákuumban, alacsony hőmérsékleten történő szárítás, majd levegőtlen környezetben történő tárolás hosszú ideig megőrzi a mikrobák létfontosságú tevékenységét (liofil). Ezt a módszert széles körben használják mikrobakultúrák hosszú távú tárolására. Így egyes patogén baktériumok (coccusok) 25 évig, míg a mikobaktériumok 17 évig éltek túl hasonló körülmények között.

A talajban a mikroorganizmusok különböző csoportjai a teljes nedvességkapacitás 60%-ához közeli páratartalom mellett fejlődnek a legintenzívebben.

A leginkább nedvességet kedvelő talajbaktériumok közé tartoznak a nitrogénmegkötő baktériumok (Azotobacter és csomóbaktériumok). Amikor a talaj kiszárad, a mikrobiológiai aktivitás csökken vagy teljesen elnyomódik. Azt, hogy a mikroorganizmusok nem képesek kifejlődni elégtelen páratartalom mellett, arra szolgálnak, hogy megvédjék az élelmiszereket és a takarmányokat a szárítás általi romlástól. A húst, halat, zöldséget, gyümölcsöt, tejet és egyéb termékeket, valamint a szénát szárítják.

A közegben oldott anyagok koncentrációja. Természetes körülmények között a mikroorganizmusok különböző koncentrációjú oldott anyagokat tartalmazó oldatokban élnek, és ennek következtében egyenlőtlen ozmotikus nyomással.

A sók koncentrációjának a tápközegben az optimum feletti növekedése megzavarja a normális anyagcserét a sejt és a külső környezet között. Ebben az esetben a víz elhagyja a sejtet, a citoplazma eltávolodik a sejtmembrántól (plazmolízis), és a tápanyagok áramlása a sejtbe felfüggesztődik. Ebben az állapotban a mikroorganizmusok meglehetősen gyorsan elpusztulnak, és csak néhányan képesek hosszú ideig életben maradni. Így vannak olyan baktériumok, amelyek alkalmazkodtak a magas sókoncentrációhoz (kb. 29%). Ezeket a baktériumokat ún halofil(„szerető” só).

A nagy koncentrációjú sók mikroorganizmusokra gyakorolt ​​pusztító hatása a gyakorlati emberi tevékenységekben is alkalmazásra talált. Számos étel (hús, hal) erős sóoldatokban való befőzésének alapja. A legtöbb rothadó baktérium már 5-10%-os NaCl koncentrációnál megáll a fejlődésben (Proteus vulgaris, Bacilus mesentericus). A megbízhatóbb eredmények elérése érdekében azonban koncentráltabb konyhasóoldatot használjon - 20-30%.

Folyadékban magas ozmotikus nyomás létrehozására a nátrium-klorid mellett a cukrokat is széles körben használják, de 70% feletti koncentrációban.

Hőfok. A környezeti hőmérséklet az egyik legfontosabb környezeti tényező, amely befolyásolja a mikrobák életét. A mikroorganizmusok mindegyik típusa csak bizonyos hőmérsékleti határok között fejlődhet ki.

A hőmérséklet szempontjából a mikroorganizmusokat általában három csoportra osztják: pszichrofil, mezofil és termofil.

NAK NEK pszichofil(görögül psichrio – hideg, phileo – szerelem) olyan mikroorganizmusok, amelyek alkalmazkodtak az alacsony hőmérsékleten történő fejlődéshez. Ezek penészgombák, világító baktériumok, hideg víztestekből származó baktériumok, gleccserek stb. Számukra a minimális hőmérséklet 0-10 °C, az optimális körülbelül 10 °C, a maximum pedig 20-30 °C. Egyes fajok 0 °C alatti hőmérsékleten is képesek növekedni.

Általában a mikroorganizmusok érzéketlenek az alacsony hőmérsékletekre. Számos kutató bebizonyította, hogy a baktériumok életképesek maradnak, miután több órán át folyékony levegővel (-182, -100 °C) vagy akár folyékony hidrogénnel (-252 °C) kezelték őket. Az alacsony hőmérséklet leállítja a mikroorganizmusok létfontosságú tevékenységét, így megakadályozza a hűtött hús, hal, vaj, tej és egyéb termékek megromlását. A felolvasztás utáni ismételt fagyasztás káros hatással van a mikrobákra. A pszichofil baktériumok nem képeznek spórákat.

Mezofil baktériumok(görögül inesos – átlagos) átlagos hőmérsékleten fejlődnek ki. Ide tartozik a legtöbb szaprofita és minden kórokozó mikroba.

Számukra a minimum hőmérséklet 0-10°C, az optimális 25-35°C, a maximum pedig 40-50°C.

Termofil baktériumok(görögül termosz - meleg) viszonylag magas hőmérsékleten fejlődnek. A minimális hőmérséklet körülbelül 30 ° C, az optimális 50-60 ° C, a maximum 70-80 ° C.

A termofil mikroorganizmusok gyakoriak a forró ásványvizekben, és aktívan részt vesznek a trágya, a szilázs és a nedves gabona önmelegedési folyamataiban.

A magas hőmérséklet a mikrobiális sejtek pusztulását okozza a citoplazmatikus fehérjék koagulációja (koagulációja) és az enzimek inaktiválódása következtében. A legtöbb nem spóramentes baktérium elpusztul, ha 15-30 percig 60-70 °C-on, néhány másodperctől 1-3 percig 80-100 °C-ra melegítik. Nedves környezetben a baktériumok gyorsabban pusztulnak el magas hőmérsékleten, mint száraz környezetben, mivel a gőz elősegíti a fehérje gyors koagulációját. Számos baktérium spórái akár több órán keresztül is kibírják a 100°C-os melegítést. Még a legellenállóbb spórák is nedves környezetben 120 °C-on 20-30 perc múlva, száraz hőnek (160-170 °C) 1-2 óra múlva elpusztulnak.

A baktériumok elpusztításának két módja a magas hőmérséklet pusztító hatásán alapul: a pasztőrözés és a sterilizálás.

A pasztőrözés során a folyadékot 20-30 percig 60-70 °C-ra, vagy 6-10 percig 70-80 °C-ra melegítik, és csak a baktériumok vegetatív formái pusztulnak el. A pasztőrözést elsősorban tej, bor, kaviár, gyümölcslevek és néhány egyéb termék tartósítására használják.

Az ivartalanítás egy tárgy vagy anyag felszabadítását jelenti minden élőlényből. Ezt úgy érjük el, hogy 20-40 percig 100-130 °C-ra melegítjük.

A fény hatása. A közvetlen napsugárzás szinte minden típusú baktériumot elpusztít, a lila baktériumok és a fotobaktériumok kivételével. Közvetlen napfény hatására a baktériumok néhány perc vagy óra alatt elpusztulnak.

A napfény mikrobákra gyakorolt ​​biológiai hatása a benne lévő ultraibolya sugaraknak köszönhető. A sejtbe való behatolásuk után a létfontosságú részek, fehérjék és nukleinsavak adszorbeálják, fotokémiai és oxidatív folyamatokat idézve elő, amelyek káros hatással vannak a mikroorganizmusokra. Az ultraibolya sugarak néhány percen belül elpusztítják a vegetatív formákat és a spórákat.

Biológiai szempontból a legérdekesebbek a 280-230 nm hullámhosszú ultraibolya sugarak. Kifejezett bakteriosztatikus és baktericid hatásuk van. A sugárzás dózisától és a mikroorganizmus típusától függően az ultraibolya sugarak hatása halálos vagy mutagén lehet.

A 254 nm hullámhosszú ultraibolya sugarakat kibocsátó lámpákat széles körben használják edények sterilizálására, kórházak és műtők levegőjének fertőtlenítésére, iskolákban, valamint a gabonát megtámadó zsizsik elleni küzdelemben. Az ultraibolya sugarakat a víz, a tej és a magas hőmérséklet által tönkretett anyagok sterilizálására is használják.

A sugárzás, a röntgen és az elektromosság hatásai. A rádium- és röntgensugarak kis dózisban és rövid távú hatásokkal serkentik bizonyos mikrobák szaporodását, de nagy dózisban elpusztítják azokat. A nagyfrekvenciás elektromos áram a mikroorganizmusok pusztulásához vezet. Az ultranagy frekvenciájú áramok különösen erősen hatnak rájuk.

Mechanikai ütések és nagy nyomások hatása. A mechanikai hatások (erős és gyakori sokkok) a legtöbb mikrobát elpusztítják. A Schüttel készülékben homokkal vagy üveggyöngyökkel való rázás drámaian csökkenti az életképes baktériumok számát. A víztestek mikroorganizmusoktól való öntisztulása részben a folyók és patakok vízmozgása miatt következik be. A nagy nyomás csekély hatással van a mikroorganizmusokra, bizonyos típusú baktériumok normálisan élhetnek és szaporodhatnak a tengerekben 9 km mélységben, ahol a nyomás eléri a 9 × 10 4 kPa-t. Egyes élesztőfajták, penészgombák és baktériumok elviselik a 3 × 10 5 kPa nyomást.

Tolerancia a kémiai környezeti tényezőkkel szemben

A mikroorganizmusok élettevékenységét befolyásoló kémiai tényezők a következők: a környezet összetétele és reakciója, a környezet redox feltételei.

A környezet összetétele. A kémiai vegyületek hasznosak lehetnek a mikroorganizmusok számára, és tápanyagként használhatók, vagy kedvezőtlenek - antimikrobiális (baktericid), amelyek gátolják vagy elpusztítják a mikroorganizmusokat. A gyenge megoldások fokozzák a mikrobák aktivitását. Az erősebb oldatok csak vegetatív állapotban pusztítják el a mikroorganizmusokat, a spórákat is. A különböző mikrobák érzékenysége ugyanarra a kémiai vegyületre eltérő. Egyes anyagok káros hatással vannak a mikroorganizmusok egyes csoportjaira, másokra pedig ártalmatlanok.

A szervetlen anyagok közül a mikroorganizmusokra a legmérgezőbbek a nehézfémek (higany, réz, ezüst) sói. 1:1000 koncentrációban a legtöbb baktérium néhány percen belül elpusztul. A klór, a jód, a hidrogén-peroxid és a kálium-permanganát baktériumölő hatású. Az ásványi savak közül a kénsav, a bórsav és néhány más sav rendelkezik ezekkel a tulajdonságokkal.

A mikrobák számára erős mérgek a fenol (karbolsav), a kreozol és a formalin. Az alkoholok és egyes szerves savak (szalicilsav, vajsav, ecetsav, benzoesav) különböző mértékben mérgezőek.

A hús és hal füstölése az antiszeptikumok baktériumokra gyakorolt ​​pusztító hatásán alapul, melynek során a terméket illékony vegyületeket, különösen formaldehidet, fenolokat és gyantákat tartalmazó füsttel impregnálják.

Környezeti reakció. A környezet reakciója a mikroorganizmusok élettevékenységét befolyásoló jelentős kémiai tényező. A pH-érték semleges környezetben 7,0, savas környezetben 0-6, lúgos környezetben 8,0-14,0. A mikrobák hozzáállása a környezet reakciójához nagyon változatos. Ha egyes mikroorganizmusok széles pH-tartományon belül fejlődhetnek ki, akkor más mikroorganizmusok fejlődéséhez a pH-ingadozásnak jelentéktelennek kell lennie.

Sok penész és élesztő számára a legkedvezőbb környezet a 3,0-6,0 pH-érték; a legtöbb baktérium semleges vagy enyhén lúgos környezetben fejlődik jobban (7,0-7,5). A baktériumokkal szembeni nagyon savas reakció káros hatással van.

Kivételt képeznek azok a baktériumok, amelyek maguk is savat képeznek (ecetsav, tejsav, citromsav és vajsav).

A talajban vagy víztestekben élő mikroorganizmusok jelentős pH-ingadozást tapasztalnak, így a pH-értékek széles tartományához alkalmazkodtak. Ezzel szemben az emberi vagy állati szervezetben élő patogén mikroorganizmusok viszonylag szűk pH-tartományban növekedhetnek.

Redox környezeti feltételek. A mikroorganizmusok fejlődése szorosan összefügg a környezet redox feltételeivel, amelyet hagyományosan a szimbólummal jelölnek. rN 2 . Ez a molekuláris hidrogén nyomásának negatív logaritmusa, és a környezet aerobicitásának mértékét fejezi ki. Ha a közeg molekuláris hidrogénnel telített, akkor rN 2 egyenlő nullával. Amikor a környezetben zajló oxidációs és redukciós folyamatok egyensúlyban vannak rN 2 egyenlő 28. Ha a közeg oxigénnel telített rN 2 egyenlő 41. A közeg redoxpotenciálját a levegőztetés befolyásolja. Különböző mikroorganizmusok redox állapotának sarkalatos pontjai – egy minimális optimum és egy maximum – határozzák meg fejlődésüket.

A mikroorganizmusok oxigénigénye nagyon eltérő. Az anaerobok alacsony értéken képesek szaporodni rN 2 - 8-tól 10-ig. Az aerobok a tartományban szaporodnak rN 2 10-től 30-ig. A köztes formák (fakultatív anaerobok) széles határok között alakulhatnak ki rN 2 - 0-tól 30-ig.

A környezet redox körülményeinek szabályozásával nemcsak a mikroorganizmusok szaporodását és fejlődését lehet befolyásolni, hanem a mikroorganizmusok által kiváltott élettani és biokémiai folyamatok természetét is.

Tolerancia a biológiai környezeti tényezőkkel szemben

A mikrobák közötti kapcsolatok típusai a biocenózisokban.

A mikroorganizmusok kemények versenyez egymás között. Ez annak köszönhető, hogy az adott biocenózisban élő mikrobák alapvetően hasonló energia- és táplálkozási igényekkel rendelkeznek. Minden mikroorganizmus nem csak az élettelen szubsztrátumokhoz alkalmazkodik, hanem az őt körülvevő más organizmusokhoz is. Az ilyen alkalmazkodás néha olyan speciális metabolikus tulajdonságok megszerzéséhez vezet, amelyek lehetővé teszik a tulajdonos számára, hogy meghatározott réseket foglaljon el. Például a nitrifikáló baktériumok szerves energiaforrások nélkül is növekedhetnek, fény hiányában energiaforrásként oxidálják az ammóniát vagy a nitriteket; más élőlények nem fejlődnek hasonló körülmények között. Ezért a nitrifikáló baktériumok nem tapasztalnak biológiai versenyt. A baktériumok jelentős része a versengésben vesz részt, alkalmazkodik a más életformákkal való együttéléshez, vagy szembeszáll velük.

Szimbiózis. A szimbiózisra példa az egyes tejsavbaktériumok és élesztőgombák kapcsolata (a tejsavat termelő tejsavbaktériumok kedvező feltételeket teremtenek az élesztő szaporodásához, az élesztő anyagcseretermékei - vitaminok - pedig serkentik a tejsavbaktériumok fejlődését), nitrogénmegkötő mikrobák és cellulózbontó baktériumok, együttélési aerobok, amelyek anaerobokkal oxigént szívnak fel, stb. Ez a fajta kapcsolat gyakran megfigyelhető a mikroorganizmusok és a növények között (pl. csomóbaktériumok szimbiózisa hüvelyesekkel, mikorrhiza - különböző gombák együttélése növényi gyökerekkel), valamint mikrobák és állatok között.

Az a kapcsolat, amelyben a mikroorganizmus a gazdaszervezet (nagyobb szervezet) sejtjein kívül helyezkedik el, ún ektoszimbiózis; amikor a sejtek belsejében lokalizálódik – hogyan endoszimbiózis.

Tipikus ektosimbiotikus mikrobák - Escherichia coli, baktérium nemzetségek BacteroidesÉs Bifidobaktérium, Proteus vulgaris, valamint a bél mikroflóra más képviselői.

A szimbiotikus jellegű kapcsolatoknak a következő formái vannak.

Metabiózis - olyan létezés, amikor bizonyos mikrobák salakanyagai más fajok táplálkozásához és fejlődéséhez biztosítanak anyagokat. Például a szaprofiták a természetes fehérjéket peptonokra, aminosavakra és más egyszerűbb vegyületekre bontják. Ezek a termékek pedig kiindulási anyagként szolgálnak a nitrifikáló baktériumok számára, amelyek az ammóniasókat salétromsavvá, majd salétromsavvá alakítják.

Az élesztő a cukrokat etil-alkohollá alakítja, az ecetsavbaktériumok pedig ecetsavvá oxidálják. Ez a kapcsolati forma gyakori a talajmikrobák között, és a természetben lévő anyagok körforgásának alapja.

Kommenzalizmus(Lat. com + mensa - asztaltársak) - egyfajta szimbiózis, amelyben csak az egyik partner részesül előnyben (anélkül, hogy látható kárt okozna a másiknak). A kommenzális mikroorganizmusok megtelepednek az emberi test bőrében és üregeiben (például a gyomor-bélrendszerben) anélkül, hogy „látható” károsodást okoznának; összességük normális mikrobiális flóra (természetes mikroflóra). A tipikus ektosimbiotikus kommenzális organizmusok az Escherichia coli, a bifidobaktériumok, a staphylococcusok és a laktobacillusok. Sok kommenzális baktérium az opportunista mikroflórához tartozik, és bizonyos körülmények között képesek a makroorganizmus megbetegedését okozni (például orvosi eljárások során a véráramba kerülve).

Kölcsönösség (latin mutuus - kölcsönös) - kölcsönösen előnyös szimbiotikus kapcsolat. Így a mikroorganizmusok biológiailag aktív anyagokat termelnek, amelyek a gazdaszervezet számára szükségesek (például B-vitaminok). Ugyanakkor a makroorganizmusokban élő endo- és ektoszimbionták védettek a kedvezőtlen környezeti feltételektől (száradás és szélsőséges hőmérsékletek), és folyamatosan hozzáférnek a tápanyagokhoz. A kölcsönösség valamennyi fajtája közül a legmeglepőbb néhány gomba rovarok (bogarak és termeszek) általi tenyésztése. Ez egyrészt hozzájárul a gombák szélesebb körű elterjedéséhez, másrészt állandó tápanyagforrást biztosít a lárvák számára.

A szatellitizmus. Egyes mikroorganizmusok képesek olyan metabolitokat felszabadítani, amelyek stimulálják más mikroorganizmusok növekedését. Például a sarcina vagy a staphylococcusok olyan növekedési faktorokat választanak ki, amelyek serkentik a nemzetséghez tartozó baktériumok növekedését Haemophilus. Gyakran előfordul, hogy többféle mikroba együttes növekedése aktiválja fiziológiai tulajdonságaikat. Az ilyen kapcsolatokat satellitizmusnak nevezzük (a latin safeties szóból – kísérő) (6. ábra).

Rizs. 6. Szinergizmus a mikrobákban - az agar blokk körül egy aktinomyceta tenyészettel a penészesedést stimuláló zóna látható.

Antagonizmus (antibiózis) - Azok a helyzetek, amikor az egyik mikroorganizmus gátolja egy másik fejlődését, mikrobiális antagonizmusnak nevezik (a görög antagonizmai szóból - rivalizálás), és a mikroorganizmusok létért (azaz táplálék- és energiaforrásokért) folytatott küzdelmének evolúciós formáit tükrözik.

Az antagonisztikus kapcsolatok különösen hangsúlyosak nagyszámú különböző faj és mikroorganizmus-típus természetes élőhelyein (például a talajban vagy a gyomor-bél traktusban), amelyek tápanyag- és energiaszükséglete azonos. Ebben az esetben a versenytársra gyakorolt ​​hatás passzív vagy aktív lehet. Az első esetben a mikroorganizmusok gyorsan hasznosítják a szubsztrátot, megfosztva az ellenfelet a „nyersanyagoktól”; a másodikban - „háborút hirdetnek a teljes pusztulásig”. Az irtás formái változatosak lehetnek – a kisebb fajok banális felszívódásától a versenytársakra mérgező, erősen specifikus termékek kibocsátásáig (7. ábra).

Rizs. 7. Antagonizmus a mikrobákban - az agar blokk körül aktinomyceta tenyészettel a staphylococcus növekedésének elnyomásának zónája látható.

Az antagonista mikroorganizmusok pusztító hatása a salakanyagok felhalmozódásával jár a környezetben, vagy bizonyos biológiailag aktív anyagok - antibiotikumok - felszabadulásával jár.

Az ilyen káros hatások következtében az egyik faj élettevékenysége gyengül vagy elpusztul.

A tejsavbaktériumok a rothadó baktériumok antagonistái, mivel a tejsav gátolja az utóbbiak fejlődését. A talaj közönséges mikroflórája gátolja a patogén mikroorganizmusokat az ember számára.

Antagonizmus figyelhető meg a növények és a mikroorganizmusok között is. A növények olyan anyagokat termelnek, amelyek mérgezőek a baktériumokra, gombákra és protozoonokra. Ezek az anyagok eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek, és nem azonosak kémiai természetükben, hatáserősségükben stb. Először V. P. Tokin szovjet botanikus azonosította őket, és elnevezték fitoncidek(phyton - növény, caedo - megöl).

Így a mikrobiális világ toleranciazónája valóban óriási, határai gyakran a környezeti tényezők szélső értékein vannak. A mikroorganizmusok ezen tulajdonsága szinte korlátlan fejlődést biztosít számukra az egész bolygón.

Reakció a stresszre Az evolúció során a baktériumok, mint minden más élő szervezet, alkalmazkodtak ahhoz, hogy nem teljesen optimális körülmények között létezzenek, sőt néha életveszélyesek is. Mérgező anyagok, kedvezőtlen hőmérséklet, r. H, a szervezet faja vagy törzsérzékenysége által meghatározott határokon belüli besugárzás nem zavarja a baktériumok normális létezését. A körülmények hirtelen kedvezőtlen irányú változása sejthalálhoz vezet. Néhány hatás esetén azonban, amelyeket általában szubletálisnak neveznek, a sejtek nem pusztulnak el azonnal, hanem megsérülnek. Jövőbeli sorsuk nagyban függ attól, hogy milyen körülmények között találják magukat.

A sejtek sérülése megemelkedett vagy csökkent hőmérséklet hatására, nem túl nagy koncentrációban mérgező anyagok hatására, éhezés, ozmotikus sokk, besugárzás hatására. A sérült sejtekben sok esetben a membránok barrier funkciói sérülnek, egyes metabolitok a környezetbe kerülnek, a fehérjeszintézis megbomlik, zavarok lépnek fel a DNS szerkezetében. Egyes feltételek meglehetősen kedvezőek a normál baktériumok fejlődéséhez. lehet

Például a szubletális hőmérsékleti sokknak, ozmotikus sokknak és egyéb hatásoknak kitett baktériumok elpusztulnak a megnövekedett sókoncentrációjú táptalajokon, ami egyáltalán nem veszélyes a normál sejtekre, vagy a felületaktív vegyületeket tartalmazó táptalajokon, olyan koncentrációkban is, amelyek nem befolyásolják a normál sejtek növekedését. Ezeket a tényezőket néha úgy határozzák meg, mint az egészséges sejteket a sérült sejtekből. Kedvező körülmények közé helyezett sérült sejtek képesek szétválni, p

Közvetlen fotoreaktiváció figyelhető meg, amikor a sejteket UV fénnyel világítják meg, és a DNS-ben lévő pirimidin dimereket levágják, ezért az UV különösen fontos a fotoreaktiváció szempontjából. A fotoreaktivációs folyamat a fotoliáz enzim működéséhez kapcsolódik, amely egy flavoprotein. A fotoliáz a pirimidin dimerekhez kötődik, az enzimszubsztrát komplex aktiválása 300-600 nm hullámhosszúságú fénnyel a dimerek monomerizációjához vezet. Sőt, a sejt általános sugárrezisztenciája és az arra való képesség közötti összefüggés

A leírt direkt vonal mellett indirekt fotoreaktiváció megy végbe 340 nm-es csúccsal, ami nem befolyásolja a dimerek hasadását, viszont gátolja a baktériumok szaporodását, aminek következtében a javítási folyamatok periódusa meghosszabbodik. A sérült sejtek nemcsak helyreállítják a bennük okozott károsodást, hanem a kedvezőtlen tényezők szubletális hatásának hatására a káros hatásoknak kitett sejtek anyagcseréjét is megváltoztatják. Különböző esetekben a stressz összefüggésbe hozható vagy nem a sejtszerkezetekben fellépő zavarokkal, azaz a sejtek sérülhetnek vagy nem.

Stressznek nevezzük azokat a hatásokat, amelyek stresszállapotba vezetnek. A stressz alatti sejtekben végbemenő folyamatokat elsősorban a bélbaktériumok, elsősorban az E. coli és a Salmonella modelljével vizsgálták. A mai napig 5 szabályozó rendszert azonosítottak a stresszre adott válaszreakciókban a bélbaktériumokban: „szigorú kontroll”; SOS válasz; adaptív válasz;

hősokk-fehérjék szintézise; válasz az oxidatív stresszre. Mind az 5 esetben mélyreható változások következnek be az anyagcserében, ami a szaporodás és a túléléshez szükséges fehérjeszintézis lelassulásával vagy leállásával jár. Egyes esetekben speciális vegyületek, sejthormonok, úgynevezett alarmonok (francia alarme-anxiety) vesznek részt a szabályozási folyamatokban.

Alkalmazkodás vagy abaptáció A természetes szelekció az élőlények és környezetük egymásra találásához vezet. A szervezet és környezete közötti kölcsönhatás eredménye a széles körben elterjedt jelentőségtől a faj kihalásáig változhat. Bizonyos körülmények között a faj túléli és szaporodik, másokban nem. Ebben az értelemben a természet szelekciót végez. Értelmes azt mondani, hogy egy adott generáció egyedei „alkalmazkodtak” azokhoz a körülményekhez, amelyek között az előző generációk éltek. A múlt körülményei egy szűrő, amelyen keresztül a jellemzők bizonyos kombinációi beszűrődtek a jelenbe.

Az „adaptáció” („adaptáció”) kifejezés valamiféle előrejelzés, előrelátás vagy legalábbis tervezés hamis benyomását kelti. Az organizmusokat nem szánják, nem alkalmazkodták sem a jelenhez, sem a jövőhöz, és nem alkalmazkodnak a jelenhez vagy a jövőhöz – saját múltjuk élő következményei. A múltjukhoz alkalmazkodnak. A fittség az egyének relatív csökkenése a jövő generációinak számában. A populáció legrátermettebb egyedei azok, akiknek az utódok száma a legnagyobb az utódok számához képest

A mikroorganizmusok adaptációja a mikrobák szerkezetének és élettanának megváltozása a környezeti tényezők hatására. Egy mikroorganizmus új körülményekhez való alkalmazkodásának mértéke az adott kultúra fennmaradásától és a külső környezeti tényezők erősségétől függ. Egyes mikrobák, például sav-alkohol-lúg rezisztens, diftéria-csoport és gombák valamivel kevésbé változnak, míg a csoport tífusz csoportja, coccusai és anaerobjai könnyebben alkalmazkodnak.

A mikrobák alkalmazkodóképessége leginkább a hőmérséklethez viszonyítva fejeződik ki, az oxigén jelenléte pedig annál jobb és teljesebb, minél lassabban és fokozatosan növekszik az új tényezők hatása. Az új körülmények arra kényszeríthetik a mikroorganizmusokat, hogy kevésbé igényesek legyenek a környezetre, korlátozzák fiziológiai szükségleteiket vagy spórákat képezzenek, esetenként megváltozik a mikrobasejt morfológiája és szerkezete.

Az új tulajdonságokkal rendelkező mikrobiális törzsek megjelenése különösen gyakran fordul elő, ha olyan környezetben találkozunk káros kémiai vegyületekkel, ahol a mikroorganizmusok általában szabadon szaporodnak - miközben egy részük elpusztul, a legmaradandóbbak pedig túlélik, és perzisztens vagy rezisztens törzseket termelnek, esetenként akár a mikroorganizmusokkal kapcsolatban is. antibiotikumok és immunszérumok.

Következtetés: az alkalmazkodás: 1) egy szervezet evolúciós alkalmazkodása a környezeti feltételekhez, amely külső és belső jellemzőik megváltozásában fejeződik ki (a biológiában); 2) egy szerv, funkció vagy szervezet bármilyen alkalmazkodása a változó környezeti feltételekhez (az orvostudományban); 3) egy élő rendszer reakcióinak halmaza, amely fenntartja funkcionális stabilitását a rendszert körülvevő környezeti feltételek mérése során.

Baktériumok kemotaxisa A mozgó baktériumok aktívan mozognak bizonyos külső tényezők által meghatározott irányba. A baktériumok ilyen irányított mozgását taxiknak nevezik. A faktortól függően megkülönböztetünk kemotaxist (az aerotaxis speciális esete), fototaxist, magnetotaxist, termotaxist és viszkozitaxist. A kemotaxis, azaz a kémiai anyag forrásához képest bizonyos irányú mozgás vizsgálata vonzza a legtöbb figyelmet. Minden szervezet esetében az összes kémiai anyag ebből a szempontból két csoportra osztható: inert és taxi-indukáló (effektorok). Ez utóbbiak közé tartoznak az attraktánsok (olyan anyagok, amelyek vonzzák

Az attraktánsok lehetnek cukrok, aminosavak, vitaminok, nukleotidok és más kémiai molekulák; a riasztószerek közé tartoznak bizonyos aminosavak, alkoholok, fenolok és szervetlen ionok. A molekuláris oxigén vonzó az aerob prokarióták számára, és riasztó az anaerob prokarióták számára. Az attraktánsokat gyakran az élelmiszer-szubsztrátok képviselik, bár nem minden, a szervezet számára szükséges anyag működik attraktánsként. Ezenkívül nem minden mérgező anyag szolgál riasztószerként, és nem minden riasztó káros. Specifikus receptorok felelősek a baktériumok bizonyos faktorok gradienseivel szembeni érzékenységéért.

Mikroorganizmusok adhéziója Az adhézió a mikroorganizmusok azon képessége, hogy kemény felületeken és érzékeny sejteken adszorbeálódjanak, és ezt követően kolonizáció következzen be, azaz a fertőző folyamat kiváltója. A mikroorganizmus sejthez való kötődéséért felelős fehérjeszerkezetek annak felszínén helyezkednek el, és adhezineknek nevezzük. Az adhezinek szerkezete változatos és nagy specifitást okoz, ami abban nyilvánul meg, hogy egyes mikroorganizmusok képesek kötődni a légúti hámsejtekhez

Az adhéziós folyamatot a mikrobiális sejtek hidrofób jellegével és a vonzási és taszítási energiák összegével kapcsolatos fizikai-kémiai mechanizmusok befolyásolhatják. A Gram-negatív baktériumokban az adhézió az első és az általános típusú pilusok miatt következik be. A Gram-pozitív baktériumokban az adhezinek a sejtfal fehérjéi és teichoinsavai. Más mikroorganizmusokban ezt a funkciót a sejtrendszer különféle struktúrái látják el: felületi fehérjék, lipopoliszacharidok stb. A különféle nem biológiai anyagok felületéhez való tapadását mind fizikai-kémiai tulajdonságaik, mind pedig specifikus felületi receptorok okozzák. Az antiangiogén terápia, amely a mikrobiális adhézió elleni küzdelemen alapul, szerek alkalmazásából áll

Különösen a baktériumokban terjedt el a genetikai determinánsok úgynevezett horizontális transzferje, amelynek során egyes gének nemcsak egy adott faj populációjának egyik tagjáról, hanem különböző fajok, sőt nemzetségek képviselőinek is átkerülhetnek. . Főleg a baktériumok bizonyos környezeti tényezőkhöz való alkalmazkodását meghatározó plazmidgének vannak kitéve horizontális átvitelnek. Ezek a toxikus anyagokkal szembeni rezisztencia gének, patogenitási gének, bizonyos szerves vegyületek és hidrogén felhasználási képességét meghatározó gének stb.

Így a mikrobapopuláció génállománya a más fajok populációjában jelenlévő egyes géneknek köszönhetően gazdagodik. A baktériumsejt felépítésének viszonylagos egyszerűsége és jelentéktelen térfogata ellenére igen összetett és fejlett mechanizmusokkal rendelkezik molekuláris adaptációk formájában.

A kórokozó baktériumok tenyészthetetlen formái A Gram-negatív baktériumok sok fajtája, köztük a kórokozók is (Shigella, Salmonella, Vibrio cholerae stb.) speciális adaptív, genetikailag szabályozott, fiziológiailag egyenértékű, a cisztákkal egyenértékű állapottal rendelkeznek, amelybe bejuthatnak kedvezőtlen körülmények között, és akár több évig is életképesek maradnak. A gyógyszerekben használt többféle baktérium szimbiózisa nagy segítséget jelent a betegségek kezelésében.

Ennek az állapotnak a fő jellemzője, hogy az ilyen baktériumok nem szaporodnak, és ezért nem képeznek kolóniákat szilárd táptalajon. Az ilyen nem szaporodó, de életképes sejteket a baktériumok nem tenyészthető formáinak (NFB) nevezik, amelyek aktív metabolikus rendszerekkel rendelkeznek, beleértve az elektrontranszfer rendszereket, a fehérje- és nukleinsav-bioszintézist, és megtartják a virulenciát. Sejtmembránjuk viszkózusabb, a sejtek általában kókusz alakúak és jelentősen lecsökkentek.

Nagyobb ellenállásúak a külső környezetben, ezért hosszú ideig fennmaradhatnak benne (például a Vibrio cholerae egy piszkos tározóban), fenntartva az adott régió (tározó) endemikus állapotát. Az NFB kimutatására molekuláris genetikai módszereket (DNS-DNS hibridizáció, CPR), valamint az életképes sejtek közvetlen megszámlálásának egyszerűbb módszerét alkalmazzák. Ebből a célból kis mennyiségű tápanyagot (élesztőkivonatot) és nalidixsavat (a DNS-szintézis elnyomására) adunk a vizsgált anyaghoz több órán keresztül.

A sejtek felszívják a tápanyagokat és megnövekednek a méretük, de nem osztódnak, így az ilyen megnagyobbodott sejtek mikroszkóp alatt jól láthatóak és könnyen megszámolhatók. Ebből a célból citokémiai módszereket (formazanképzés) vagy mikroautoradiográfiát is használhat.

A homeosztázis és a homeosztázis mechanizmusai A homeosztázis a szervezet belső környezetének stabilitásának és állandóságának megőrzésének képessége. Ha az egyensúly megbomlik, fennáll annak a veszélye, hogy egy rendszer vagy egy szervezet megszűnik, ezért képesnek kell lennie a külső környezeti feltételekhez jól alkalmazkodni és folyamatosan fejlődni.

A homeosztatikus rendszerek olyan tulajdonságokkal rendelkeznek, mint az instabilitás (a környezethez való alkalmazkodás módszerének megválasztása), az egyensúlyra való hajlam (a rendszer egyensúlyának fenntartására való törekvés minden erővel) és a kiszámíthatatlanság (az eredmény eltérhet a várttól). . Emberben az autonóm idegrendszer és az endokrin rendszer, amelyet a hipotalamusz, az utóbbi pedig az agykéreg irányít, felelős a homeosztázis fenntartásáért.

A homeosztázisnak két mechanizmusa van, a negatív visszacsatolás és a pozitív visszacsatolás. Az első az ellenkezőjére változtatja a rendszer reakcióját, a második destabilizáló hatáshoz vezet. Példa: állandó testhőmérséklet fenntartása, bizonyos számú egyed fenntartása egy közösségen belül, vérnyomás növelése és csökkentése oxigénhiány miatt. Az összetett szervezetek számos detektorral rendelkeznek, amelyek előre figyelmeztetnek egy veszélyes helyzetre. Például a madarak és állatok eltűnése egy olyan helyről, ahol ez hamarosan bekövetkezik

A járvány terjedésének szakaszát a gazdapopuláció egyedeinek legelterjedtebb károsodása jellemzi. Ugyanakkor felhalmozódnak a betegséggel szemben rezisztens egyedek – azok, akik nem betegedtek meg, vagy akik már immunissá váltak a betegség következtében. a rezervátum transzformáció szakasza, ahol a virulens tulajdonságok nem válnak olyan előnyössé, mivel az aktív, patogenetikai mechanizmusok ugyanolyan aktív választ váltanak ki a betegséggel szemben ellenálló gazdaszervezetek immunrendszeréből. Az irányított szelekció ismét be van kapcsolva, de a felhalmozás irányába

A kórokozó mikroorganizmusok számának szabályozása A kórokozó mikroorganizmusok számának kétféle szabályozásáról beszélhetünk: 1. természetes (emberi tevékenységtől független) 2. antropogén (emberi tevékenység okozta), amelyek a modern körülmények között gyakran összefüggenek egymással. 3. Intrapopulációs szabályozás: A gazdaszervezet általi szabályozás. Szabályozás a befogadó népesség szerint.

Richard Lenski, a hosszú távú evolúciós kísérleteiről ismert evolúciós mikrobiológus csapata 2000 generáción keresztül tanulmányozta a genetikai különbségeket (felhalmozott mutációkat) az öt különböző hőmérsékleti rendszerhez alkalmazkodó baktériumpopulációk között. A lehetséges adaptációs utak sokfélesége ellenére a legtöbb mutáció specifikusnak bizonyult, vagyis csak azokban a populációkban keletkezett, amelyek azonos vagy hasonló hőmérsékleti viszonyok között fejlődtek ki. A legtöbb ilyen mutáció azonban később rögzült a folyamatban lévő hosszú távú evolúciós kísérlet során. Úgy tűnik, különböző hőmérsékleteken a különböző mutációk hasznosabbnak bizonyulnak, mint mások (de a hasznosakból ritkán válnak ártalmassá) - és a természetes szelekció pontosan ezekkel a relatív hasznosságbeli különbségekkel működik, korábban rögzítve azokat a mutációkat, amelyek kedvezőbbnek bizonyultak. adott feltételeket.

Az „Elements” többször is beszélt Richard Lenski laboratóriumának munkájáról, amely évtizedek óta foglalkozik a baktériumok evolúciójának kísérleti vizsgálatával. Ezek a vizsgálatok nemcsak lehetővé teszik ezen mikroorganizmusok környezethez való alkalmazkodási mintáinak jobb megértését (aminek gyakorlati jelentősége is lehet, például az antibiotikumokkal szembeni rezisztencia), hanem lehetőséget ad arra is, hogy első kézből lássuk a nem triviális evolúciós folyamatokat. és eredményeik, ami a fundamentális tudomány szempontjából fontos (lásd. Az alkalmazkodás korai szakaszai előre láthatóak, a későbbiek véletlenszerűek, „Elemek”, 2015. 03. 03.; Egy hosszú távú evolúciós kísérlet során az „evolúciós kilátások” szelekcióját mutatták ki , „Elemek”, 2011. 03. 25. Egy 40 000 generáción át tartó evolúciós kísérlet eredményeit összegeztük, „Elemek”, 2009. 11. 01.).

De a jól ismert hosszú távú evolúciós kísérlet (LEE) mellett (lásd. E. coli Long-term Experimental Evolution Project), amely jelenleg 50 000 generáción át tart, Richard Lenski csapata rövidebb távú tanulmányokat is végez, amelyek a fő kísérlet „származékai”.

Egy új tanulmányban a kutatók az E. coli adaptáció genetikai alapjait vizsgálták. Escherichia coli különböző hőmérsékletekre 2000 generáción keresztül több tucat sorban. Ebben a helyzetben egyrészt a sztochasztikus folyamatok – mutációk és genetikai sodródás (lásd: Genetikai sodródás) – miatti divergenciára, másrészt párhuzamos evolúcióra lehet számítani, amikor a különböző vonalak ugyanabban a környezetben hasonló adaptációkat szereznének. Legalábbis az összetett állatok esetében, amelyeknél az egyedfejlődés jelentősen megnehezíti a genotípustól a fenotípusig vezető utat, ez a két lehetőség nem feltétlenül mond ellent egymásnak: ugyanaz az alkalmazkodás más genetikai alapon is létrejöhet. Az elfogadható eredmények sokaságához (hangsúlyozzuk, hogy mindegyik lehetségesnek bizonyul) kapcsolódik az evolúció kiszámíthatóságának kérdése, amely régóta foglalkoztatja a tudósokat - vagy inkább az a kérdés, hogy milyen szinten tudjuk előre jelezni, hogy egy adott a lakosság így vagy úgy alkalmazkodik a változásokhoz (lásd D. L. Stern, V. Orgogozo, 2009. Megjósolható a genetikai evolúció?).

A kísérletben egy hosszú távú kísérletből vett 30 egyedi E. coli vonal 2000 generáción keresztül fejlődött ki öt különböző hőmérsékleti körülmény között, egyenként hat vonal. A baktériumok egy része optimális 37°C-on (hadd emlékeztessem önöket arra, hogy ezek a baktériumok általában melegvérű állatok beleiben élnek) és „elviselhető” 32°C-on, másokat pedig extrém hidegen (20°C) és hő (42°C) számukra a toleranciazóna alsó és felső határán (lásd: A szervezet reakciója a környezeti tényezők változásaira). Ezenkívül egy másik rezsim mérsékelt és extrém körülmények váltakozását is magában foglalta - a hőmérséklet 32 ​​°C és 42 °C között ingadozott. A kísérleti sémát részletesebben az ábra mutatja. 2A.

Valamennyi baktériumpopuláció növelte növekedési ütemét a kísérlet során, vagyis nőtt a környezethez való alkalmazkodóképessége. Ráadásul a kifejlődött baktériumok rendszerint sikeresebbnek bizonyultak, mint őseik, nemcsak abban a környezetben, amelyben termesztették őket, hanem máshol is. De ez nem mindig történt meg – például a 20, 32 és 37 fokos környezetből származó populációk 42°C-on rosszabbul növekedtek, mint őseik. Ezeket az eredményeket azonban nagyon régen publikálták (lásd A. F. Bennett, R. E. Lenski, J. E. Mittler, 1992. Evolutionary adaptation to temperature. I. Fitness responses of Escherichia coli a termikus környezet változásaira; J. A. Mongold, A. F. Bennett, R. E. Lenski, 1996. Evolúciós alkalmazkodás a hőmérséklethez. IV. Alkalmazkodása Escherichia coli réshatáron). A legújabb munkában pedig a szerzők megértették a hőmérséklet-adaptáció genetikai „oda-vissza”-ját. Ennek érdekében teljesen megszekvenálták az egyes populációk képviselőinek DNS-ét az utolsó, 2000. generációból.

Összesen a teljes kísérlet során az összes vizsgált vonal 159 mutációt halmozott fel (ne feledje, hogy a kísérlet populációt használ E. coli, ivartalanul szaporodnak, ezért az evolúciós folyamatokat a mutációk felhalmozódásával vizsgálják), miközben minden egyes vonal kettő-nyolc mutációt halmozott fel - érdekes módon ezen „extrém” populációk közül csak egy nőtt nem az optimális 37 fokon, hanem a „mérsékelt” 32- X. Átlagosan azonban a 37 fokos baktériumok által felhalmozott mutációk száma lényegesen kevesebb, mint az összes többié (de csak akkor, ha az összeset együtt vesszük; a kísérleti változatok páronkénti összehasonlításakor a felhalmozódott mutációk számának különbsége kiderül, hogy jelentéktelen legyen – talán az egyes tapasztalati változatokból származó populációk kis száma miatt). Az ilyen eredmények meglehetősen várhatóak – elvégre a baktériumok az optimális hőmérsékletükön növekedtek, amiben ráadásul a kísérleti vonalak közös ősei további 2000 generáció alatt fejlődtek ki (2A. ábra). Így a baktériumokról már kiderült, hogy nagymértékben alkalmazkodtak ezekhez a körülményekhez, és inkább a szelekció tisztításával - a meglévő adaptációkat tönkretevő mutációk kigyomlálásával - hatottak rájuk, mint a szelekció ösztönzésével, ami új adaptációk kialakulásához vezetett. A kimutatott mutációk különböző típusokhoz tartoztak: szinonim és nem szinonim nukleotid szubsztitúciók (lásd Mutációk: nukleotid szubsztitúciók: típusok), deléciók (DNS szakaszok elvesztése) stb. Típusonkénti és egyedi populációk szerinti megoszlásukat a 2B. ábra mutatja. A felfedezett mutációk közül három hipermutációhoz vezethet – ez a mutáció megnövekedett aránya. Ilyen mutációkat gyakran a baktériumokon végzett evolúciós kísérletek során szereznek, mivel növelik a kedvező mutációk megjelenésének esélyét. Ebben az esetben azonban a potenciális mutátorgéneket hordozó populációk nem mutattak szignifikáns többletet a kapott mutációk számában a vártnál.

Ezután a tudósok felmérték a különböző populációkban megjelenő mutációk hasonlóságát a Dice hasonlósági együttható, más néven Sørensen-együttható kiszámításával (S = 2 (X∩Y)/(X + Y), ahol X és Y a szám. mutált gének száma az első és a második összehasonlított csoportban, és X∩Y a mindkét csoportban mutált gének száma). Ebben az esetben csak azokat a mutációkat vették figyelembe, amelyek pontosan egy adott génnek tulajdoníthatók (például nem vettek figyelembe minden nagy deléciót). Először is, az egyes kísérleti változatokon belüli populációk hasonlósági együtthatója szignifikánsan nagyobbnak bizonyult, mint a különböző változatok között: 0,168 versus 0,042. Ugyanakkor csak a 42°C-on tenyésztett vonal és a változó hőmérsékleten tenyésztett vonal közötti különbség bizonyult statisztikailag jelentéktelennek (3A. ábra). Másodszor, sikerült azonosítani azokat a specifikus mutációkat, amelyek szignifikánsan gyakrabban fordulnak elő (és néha egyedileg is) egy adott hőmérsékleti rendszerben. Összesen négy volt belőlük – csak a változó hőmérsékletű rezsim nem tartalmazott specifikus gént (3B. ábra).

De úgy tűnik, az adaptációk nem korlátozódnak erre a négy mutációra. Mivel a többi mutált gén is hajlamos aggregációra valamelyik kísérleti változatban. Érdekes módon az összes „specifikus” és feltételezett gén több funkcionális csoportba tartozik: befolyásolják a sejtek méretét és alakját ( mrdA, hslU), szabályozzák a tápanyagok feldolgozásával kapcsolatos anyagcsere-utakat ( nadR, iclR), és megváltoztatja a metabolikus enzim aktivitását ( gltB) (lásd a 3B. ábrát). A „hideg” populációk körében is megfigyelhető a transzkripcióval és transzlációval kapcsolatos gének mutációjának tendenciája. Így a komplex adaptáció tipikus példája áll előttünk, amely különböző mechanizmusokat foglal magában – és ezért potenciálisan többváltozós. Szerencsére a modern molekuláris genetikai módszerek lehetővé teszik az egyes gének és tulajdonságok elkülönítését, amelyek az egyik vagy másik környezeti tényezőhöz való alkalmazkodásban szerepet játszanak, bár még néhány évtizeddel ezelőtt szinte minden evolucionista azt hitte, hogy lehetetlen feltárni ezt a szövevényt és az ilyen komplexitás pontos mechanizmusait. az adaptációk megismerhetetlenek. Valóban, akkor csak valami ilyesmit lehetett mondani: „sok gén vesz részt a szelekcióra adott válaszban, minden populációnak megvan a maga sajátja”. Most már megmondhatjuk, mik is pontosan ezek a gének. És kiderül, hogy legalábbis bizonyos esetekben ez az adaptációban részt vevő génkészlet reprodukálhatónak bizonyul.

Érdekes eredményeket kaptunk, ha a leírt kísérletet egy folyamatban lévő, hosszú távú evolúciós kísérlettel hasonlították össze. Kiderült, hogy a DEE-ből származó baktériumok idővel mutációkat halmoznak fel ugyanazokban a génekben, amelyek alkalmazkodnak a különböző hőmérsékletekhez! Egyrészt nemcsak a hőmérséklethez kell alkalmazkodniuk - például mindkét kísérlet környezetében nincs elegendő glükóz. Másrészt hol van az adaptációk sajátossága? Igen, a 37°C-on termesztett vonal mutatja a legnagyobb hasonlóságot a DEE-vel, amely ugyanazon a hőmérsékleten fordul elő, de a többiek is olyan mutációkat szereznek, amelyek később hasznosnak bizonyulnak más hőmérsékleteken (4. ábra).

A szerzők ezt a paradoxont ​​azzal magyarázzák, hogy a különböző hőmérsékleti viszonyok megváltoztatják a különböző mutációk relatív értékét, de ritkán tesznek ártalmassá egy jótékony mutációt – azaz például a „hideg” vonalakban meghonosodott mutáció sokkal inkább bizonyul. alacsony hőmérsékleti viszonyok között kedvezőbb, mint optimális körülmények között, ami növeli a korábbi konszolidáció esélyét. Ezt támasztja alá az egyes mutációk adaptív értékének közvetlen felmérése is. A kutatók bevezették őket az ősi baktériumok genomjába, és megvizsgálták, hogy ezek a módosult szervezetek hogyan boldogulnak különböző hőmérsékleteken. Egyik mutációnál sem volt szignifikáns különbség a növekedési sebességre gyakorolt ​​pozitív hatásban különböző hőmérsékleti körülmények között, bár a páronkénti összehasonlítások azt mutatták, hogy a mutáció gyenge tendenciája volt kedvezőbb abban a kísérletben, amelyben létrejött. Ez megerősíti a szerzők értelmezését: a hőmérséklet változásával minden kialakult mutáció kedvező marad, de relatív hasznosságuk megváltozik, és működik velük a természetes szelekció: az adott körülmények között kedvezőbbnek bizonyuló mutációkat korábban rögzítik.

Ez a tanulmány lehetővé teszi, hogy ismét hangsúlyozzuk, hogy az evolúció a látszólag gyenge, észrevehetetlen különbségek miatt is folytatódhat. Nem a hatékony és nem hatékony utak jelenléte, hanem az egyes adaptációk különböző hőmérsékleteken való hatékonyságában mutatkozó kis különbségek változtatják meg azok természetes szelekcióval történő rögzítésének valószínűségét, ami eltérő evolúciós utakhoz vezet.

A cikk végén a szerzők hangsúlyozzák, hogy az alkalmazkodási lehetőségek széles skáláját figyelembe véve eredményeik az evolúció váratlanul nagy kiszámíthatóságát mutatják. És azt sugallják, hogy az adott környezeti feltételekhez való alkalmazkodás ilyen specifikus nyomainak jelenléte segíthet például a patogén mikrobák evolúciós történetének megfejtésében, a különböző fajok vagy akár a gazdaegyedek közötti átmenet történetének nyomon követésében (ami segít nyomon követni a betegségek dinamikája), valamint a törvényszéki mikrobiológiában, segítve a halál körülményeinek vagy az egyes tárgyak mozgástörténetének tisztázását (lásd R. E. Lenski, P. Keim, 2005).

Miért fordul elő ilyen gyakran - igyekszel kijavítani egy számodra kedvezőtlen állapotot, de csak rövid távú haladékot kapsz, majd a szokásos ismét utolér. Bolondok, hazugok, vesztesek. Nincs pénz, nincs boldogság, nincs szerelem. Minden undorítóan rossz vagy hihetetlenül szomorú.

Az „ördögi kör” kialakulásának egyik oka, hogy a külső valóság a belső világ eseményeit tükrözi. Erre a célra szükségszerűen vannak tárgyak: emberek és helyzetek. A saját megjelenésed is megfelelő. Szélsőséges esetekben még a természeti jelenségek is megfelelőek.

Hogy néz ki

„Télnek hívják. December vége van, de nem esett hó”: elégedetlennek érzi magát?

„Hova mész, Uram! Előre kell néznünk! Ránéznek a telefonra, és nem látnak senkit a közelben!”: az illető mérges, igaz?

„Szuper autókat vettek, de elfelejtették megtanulni a közlekedési szabályokat”: valószínűleg féltékeny.

„Mindenhol kamerákat kell felszerelni – a bejáratba, a liftbe és a lakás elé” – úgy tűnik, fél.

„Semmi sem segít és nem is fog segíteni, hiába kezelik”: így nyilvánul meg a kétségbeesés.

„Házhosszabbítást kapok, teljesen máshogy nézek ki és akkor...”: de aztán, kiderül, korrigálni is kell az ajkamat, kisebbíteni kell az orrom, megnagyobbítani a melleimet stb.

Így nyilvánulhat meg a belső hiány, elégtelenség. Ha fontos döntésekről van szó, nem csak a racionális előnyöket és hátrányokat érdemes mérlegelni, hanem az érzelmieket is. Vagyis hallani, milyen belül. A hétköznapokban nincs idő ezen gondolkodni, ami kár.

Mi történik

Valakinek vagy valamin kívül „akasztjuk” állapotunkat. Nem szándékosan. Egónk így védi meg magát valami zavarótól. Ha a védekezést fanatizmus nélkül alkalmazzák, az rendben van, így megemészti a belső helyzetet. Hirtelen fogod és rendet raksz a fiókokban vagy végre az egész házban. Aztán rájössz, hogy a gondolataid „megnyugodtak”. Más kérdés, hogy a védekezési folyamat egy katasztrófa léptékét ölti, és te magad észrevétlenül folyamatosan megszabadulsz az elviselhetetlen (valamilyen oknál fogva) érzésektől, jobbra-balra „elosztva” azokat. Mert a folyamat másik oldala a következő: minél több belső tartalmat dobsz ki, annál inkább kimerül a saját „én”. Térjünk vissza a tisztítási példához. Ha a lakás takarításával próbál megbirkózni a belső káosszal, az kényszeres ismétléssé válhat. Az ember addig nem megy lefeküdni, amíg el nem mosott polcot polcra, szobát szobára, cipőt cipőre, és így tovább, nap mint nap. Csak nem könnyíti meg a dolgát.

Miért kerülnek el téged az emberek

A túlzott kivetítés egyik problémája az, hogy értelme nélkül tönkretesszük magunkat. Azzal, hogy megszabadulunk az elviselhetetlen érzésektől, ürességet hagyunk magunkban. Minden érzelmi kitörés kolosszális energiavesztéshez vezet. Egy másik probléma, hogy tönkretesszük a másokkal fenntartott kapcsolatokat. Sem a természet, sem az időjárás, sem a saját megjelenésünk, sem a testünk nem tud kifogást emelni ellenünk. De az emberek – közeliek és nem olyan közeliek – megpróbálják a kommunikációt semmivé redukálni. Senki sem akar valaki más tehetetlenségének, bizonytalanságának, szomorúságának vagy haragjának célpontja lenni. (Bár nekik sem ártana elgondolkodni, hogy milyen okokra vezethetők vissza az ilyen negatív vonatkozások az életükben). Amikor csak előrevetítünk, a szeretteinkkel való kapcsolatunk először rendkívül feszültté válik, aztán minden a pokolba megy. Egyedül maradunk.

Hogyan legyen

Álljon meg egy pillanatra, nézzen körül, elemezze az életét – hogyan került ezekbe a körülményekbe és körülmények közé, amelyek megterhelnek és negatív érzelmi reakciókat váltanak ki, és miért történik ez. Általános szabály, hogy az életben csak azt kapjuk, amit megérdemlünk. Mi magunk teremtjük meg a valóságunkat. És amíg nem ismerjük fel magunkat az elégedetlenségünket okozó helyzetek bűnösének, addig egy lépést sem tudunk tenni életünk jobbá tétele felé. Nem mindig könnyű beismerni magunknak, hogy nem mások okoznak nekünk problémát, ahogyan azt szoktuk gondolni (vagy nekünk kényelmes gondolni?!), hanem mi magunk! Általában hogyan lehet megszabadulni az élet problémáitól? Nem vagyunk elégedettek a munkával és a csapattal - kilépünk, problémák vannak a családban - elválunk, megpróbálunk nem kommunikálni olyan emberekkel, akik elítélnek minket, vagy egyszerűen kellemetlenek számunkra (gondold át újra, miért kellemetlenek nekünk?). Mi magunk menekülünk az adott helyzetek elől, hogy levonhassuk belőlük a leckét, mert amíg ezt a leckét meg nem tanuljuk, a helyzetek csak olyan új körülmények között ismétlődnek meg, amelyekbe „elmenekültünk a problémák elől”. Ott már tárt karokkal várnak minket. Nem azért jöttünk erre a világra, hogy kényelmes körülmények között vegetáljunk, ami kielégíti egónkat, hanem azért, hogy fejlődjünk. Fejlődésről pedig szó sem lehet, ha nem dolgozunk magunkon, hanem csak ecseteljük azt, ami változásra kényszerít. Könnyebb másoknak rámutatni a hiányosságaikra, mint magadban megtalálni és először magadtól követelni! „Változtass magadon, megváltozik a világ körülötted” – ez az alapszabály, aminek el kell kísérnie minket az életben. Végül is a világ egy tükör. Amit magunk körül látunk, az tükrözi belső állapotunkat. A társadalom, amelyben vagyunk, a körülmények, az életkörülmények – mindez közvetlenül vagy közvetve jelzi számunkra életünk helyzetét.

Azt sem szabad elfelejtenünk, hogy az Univerzum harmóniában van. Ezért amikor az „egyensúly” megbomlik az életünkben, olyan helyzetek jelennek meg, amelyek célja a meglévő egyensúlyhiány „korrigálása”. Tudatosan fel kell hagynod a sorsról és a téged kísértő bajokról való panaszkodással. Ne feledje, hogy minden nehézség és nehézség a jövőben előnyös lesz az Ön számára. Attól függően, hogy a belső világod mivel van tele, kívülről bizonyos változásokkal fog reagálni. Ha elárasztanak benned a negatív érzelmek, ingerültség és neheztelés, akkor ne várj szeretetet és megértést a körülötted lévőktől, de ha szívedben a jóság él, fényt bocsátasz ki, ami azt jelenti, hogy visszaverődik rád.

Ne félj változtatni, kezdd kicsiben. Ne félj elmondani szeretteidnek, hogy szereted őket, adj mosolyt a járókelőknek! Csak szeresd az életet, és az viszontszeretni fog!

Higgye el, ez csak a kezdete egy hosszú utazásnak. Lehetetlen itt nem említeni egy nagyon fontos pontot. Egy másik csapdába eshet – várva az eredményt. Természetesen fontos, hogy mi ösztönzi a változtatásokat, de ha egy újabb jó cselekedet után azonnali választ vársz a világtól, akkor ne feledd, hogy tévedsz. Emlékezz az egyensúly törvényére – semmi sem múlik el nyomtalanul, minden jutalomban részesül... kellő időben. Ha nem történik semmi, az azt jelenti, hogy a motiváció önző volt: „Jócselekedni fogok, és ezért „ajándékot” kapok az Univerzumtól. És nem mindegy, hogy milyen minőségű „ajándékot” vársz, anyagi vagy lelki haszon formájában. Fontos, hogy ezt elvárd magadtól! Az Univerzum az igazi indítékaid azok, amik vezérelnek majd, jutalmul kimérve neked ezt vagy azt a jót.

Ahogy a népi mondás tartja: „Magadnak élni annyi, mint füstölni, a családodnak égni, a népnek ragyogni.” Amint a változásra való motivációját az a vágy határozza meg, hogy mindenki számára jót teremtsen, és ne csak önmagának vagy szűk körének, amint ráébred, hogy része vagy az egésznek, és minden törekvésedet az élet megváltoztatására fordítod. jobb, minden élő javára, nem korlátozódva a maga eldugott kis világára, mostantól biztos lehet benne, hogy jó úton halad. Ez már nagyon magas szintű tudatosság, de most már bátran kijelenthetjük, hogy a hírhedt ördögi körből már nincs messze a kiút.

Tesztek

666-01. Miben különbözik a baktériumspóra a szabad baktériumtól?
A) A spóra héja sűrűbb, mint a szabad baktériumé.
B) A spóra többsejtű képződmény, a szabad baktérium pedig egysejtű.
C) A spóra kevésbé tartós, mint a szabad baktérium.
D) A spóra autotróf, a szabad baktérium heterotróf módon táplálkozik.

Válasz

Válasz

666-03. Jelölje meg egy baktérium és egy másik szervezet szimbiózisának esetét.
A) vibrio kolera és az emberek
B) szalmonella és csirke
B) lépfene bacillus és juh
D) E. coli és ember

Válasz

666-04. A csomóbaktériumok látják el a lepkenövényeket
A) szerves anyag elhalt növényekből
B) nitrogénsók
B) nukleinsavak
D) szénhidrátok

Válasz

666-05. A baktériumok életéhez kedvezőtlen feltételek jönnek létre, amikor
A) savanyú káposzta
B) gomba befőzése
B) kefir készítése
D) szilázs lerakása

Válasz

Válasz

666-07. Az anthrax baktériumok hosszú ideig maradhatnak az állatok temetőiben formában
A) vita
B) ciszta
B) élő sejtek
D) zoospóra

Válasz

Válasz

666-09. Mi jellemző a szaprotróf baktériumokra?
A) élő szervezetek szöveteiből táplálkozva léteznek

C) élő szervezetek által kiválasztott szerves anyagok felhasználása

Válasz

666-10. A baktériumok évmilliók óta léteznek a Földön, a jól szervezett organizmusokkal együtt, azóta
A) táplálkozzon kész szervesanyaggal
B) ha kedvezőtlen körülmények lépnek fel, azok vitákat szülnek
C) részt vesz a természetben lévő anyagok körforgásában
D) egyszerű szerkezetűek és mikroszkopikus méretűek

Válasz

666-11. Az alábbi állítások közül melyik igaz?
A) a baktériumok meiózissal szaporodnak
B) minden baktérium heterotróf
B) a baktériumok jól alkalmazkodnak a környezeti feltételekhez
D) egyes baktériumok eukarióta szervezetek

Válasz

666-12. A cianobaktériumok és a virágos növények élettevékenységének hasonlósága abban nyilvánul meg, hogy
A) heterotróf táplálkozás
B) autotróf táplálkozás
B) magképzés
D) kettős megtermékenyítés

Válasz

666-13. A talajban élő rothadó baktériumok
A) szerves anyagokat képez a szervetlenekből
B) élő szervezetek szerves anyagaival táplálkozik
C) segít semlegesíteni a mérgeket a talajban
D) a növények és állatok elhalt maradványait humuszra bontani

Válasz

666-14. Mik a rothadó baktériumok jellemzői?
A) élő szervezetek kész szerves anyagait használja fel
B) napenergia felhasználásával szerves anyagokat szintetizálnak szervetlenekből
C) elhalt szervezetekből származó szerves anyagok felhasználása
D) a kémiai reakciók energiájával szerves anyagokat szintetizál szervetlenekből

Válasz

666-15. Mely baktériumok számítanak a bolygó „rendjének”?
A) ecetsav
B) csomó
B) rothadó
D) tejsav

Válasz

666-16. A dizentériás amőbák, a papucscsillósok és a zöld euglena egy alkirályságba sorolhatók, mert
A) az épület általános terve
B) hasonló típusú táplálkozás
B) ugyanazok a szaporítási módszerek
D) közös élőhely

Válasz

666-17. Milyen élettani folyamatok kapcsolódnak az egysejtű állatokban a gázok sejt általi felszívódásához?
A) étel
B) kiválasztás
B) szaporodás
D) légzés