Актиномицеты

     При изучении цитохромов в клетках мезофильных и термофильных

представителей  различных родов актиномицетов  было обнаружено, что у

некоторых термофильных актиномицетов (Thermoactinomyces sp.,

Actinobifida dichotomica, Mycropolyspora sp.) оказалось больше цитохромов

типов с и  а; очевидно, некоторые участки цепи переноса электронов (в

частности, цитохромная система) термофильных штаммов могут значительно

отличаться  от таковых у мезофильных форм. Нередки случаи, когда

термофильные  актиномицеты способны образовывать в  больших

количествах экзоферменты, действующие на различные  субстраты, что

может быть использовано в практике. Однако образование  подобных

экзоферментов не является свойством, специфическим  для термофилов. С

целью выяснения  биохимических особенностей термофильных

актиномицетов многие исследователи изучали состав нуклеотидов ДНК как

термофильных, так и мезофильных видов. Результаты исследований дают

возможность полагать, что термофильные актиномицеты содержат

сравнительно  меньше ГЦ (гуанин + цитозин) в составе  ДНК, чем

мезофильные штаммы. Этот вопрос требует дальнейших исследований. В

биомассе  актиномицетов, выросших при высокой  температуре (55—57 °С),

содержится  в 2 раза больше свободных нуклеотидов; количество

нуклеиновых кислот, наоборот, падает. Свободные  нуклеотиды, видимо,

играют более  значительную роль в интенсификации обмена веществ у

термофилов  по сравнению с мезофильными микроорганизмами.

     Дифференциация мицелия – процесс усложнения в процессе развития

колонии актиномицета. Прежде всего она проявляется  в делении на

первичный (субстратный) и вторичный (воздушный) мицелий. Воздушный

толще, он гидрофобен, содержит больше ДНК и ферментов, на поверхности

его клеток имеются различные структуры (палочковидные, фибриллы).

Мицелий с  редкими перегородками, практически  ценоцитный у

спорообразующих, с частыми перегородками (септами) у форм, для которых

мицелий распадается  и близких к ним. Вегетативные клетки большинства

форм делятся  поперечными перегородками, Geodermatophilus и

Dermatophilus –  во взаимно перпендикулярных  направлениях, некоторые

актиномицеты  содержат клетки с септами, проходящими  в совершенно

разных направлениях (спорангии Micromonospora, везикулы Frankia).

Ветвление происходит по механизму почкования. Образование  септы

начинается  с впячивания цитоплазматической мембраны и образования

мезосомы, в  которой синтезируется вещество септы.

     В процессе старения цитоплазма клеток приобретает неравномерную

электронную плотность, в ней перестают различаться  рибосомы, граница

нуклеоида расплывается, клеточная стенка становится тонкой и рыхлой,

образуется  микрокапсула. При автолизисе в цитоплазме образуются

обширные  светлые участки, нуклеоид распадается, в клеточной стенке

образуются  отверстия, клетка заполняется мембранными  структурами,

разрушающимися  последними.

     Актиномицеты доминируют на поздних стадиях микробной сукцессии, когда создаются условия для использования труднодоступных субстратов.

Активация актиномицетной микрофлоры происходит при внесении в почву

крахмала, хитина, нефтепродуктов и т.д.. В то же время  из-за медленного

роста актиномицеты не способны конкурировать с немицелиальными

бактериями  за легкодоступные вещества. Возможно, что вторичные

метаболиты (в особенности, меланоидные пигменты) играют какую-то роль в

образовании гумуса.

     Ценозообразующую роль актиномицеты играют в местах первичного

почвообразования, находясь в этих условиях в ассоциации с водорослью. Эти

ассоциации  в лаборатоных условиях формировали  лишайникоподобный

таллом (актинолишайник).

     Актиномицеты (рода Streptomyces, Streptosporangium, Micromonospora,

Actinomadura) являются  постоянными обитателями кишечника  дождевых

червей, термитов и многих других беспозвоночных. Разрушая целлюлозу и

другие биополимеры, они являются их симбионтами. Представители  рода

Frankia способны  к азотфиксации и образованию  клубеньков у не бобовых

растений (облепиха, ольха и др.). Есть патогенные формы, вызывающие

актиномикоз. Большинство актиномицетов –  аэробы, факультативные

анаэробы  присутствуют лишь среди актиномицетов  с непродолжительной

мицелиальной  стадией. Здесь усматривается некоторая  параллель с грибами,

среди которых  лишь немицелиальные дрожжи также способны жить в

анаэробных  условиях. Предполагается что менее  эффективный анаэробный

тип метаболизма  успешен при большей относительной  поверхности клеток,

которая достигается  фрагментацией мицелия.

   Количество выведенных микроорганизмов находится в тесной зависимости

от влажности  почвы a w. Считается что актиномицеты более устойчивы к

высушиванию чем немицелиальные бактерии, благодаря  чему они

доминируют  в пустынных почвах. Лабораторное хранение почвенных

образцов  в условиях, не способствующих вегетативному  росту прокариот

увеличивает относительное содержание актиномицетов, учитываемое

методом посева. Особенно долго способны сохраняться  при высушивании

склероции, образуемые родом Chainia. Показано что  при a w =0,50 некоторые

споры прорастают (р. Streptomyces, Micromonospora), однако образовавшийся

мицелий не ветвится. При a w =0,86 прорастают споры практически всех

актиномицетов, у некоторых мицелий ветвится, образуются микроколонии,

оптимум достигается  при a w =0,95.

Чаще всего  актиномицеты нейтрофилы, однако некоторые  роды

ацидофильны или алкалофильны. Характерным свойством  актиномицетов

является  ацидотолерантность, благодаря чему их доля в микробном

комплексе лесных почв относительно высока. Отмечено что  на кислой среде

продливается  вегетативная стадия, на щелочной, напротив, ускоряется

спорообразование.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     2 Классификация лучистых грибков

                Рисунок 2. Схема таксонов высших форм актиномицетов

                                             (Actinomycetes)

     Для систематики актиномицетов были использованы основные признаки, которыми характеризуются представители этой группы микробов. При этом учитывались данные изучения экспериментальной морфологической изменчивости различных групп антиномицетов, строение и развитие органов плодоношения, характер спороносцев, строение оболочки спор. По этим признакам лучистые грибки разбиваются на крупные таксоны. Дальнейшая дифференциация на виды основана главным образом на физиолого-биохимических свойствах лучистых грибков. При определении видов актиномицетов учитывают их способность образовывать красящее вещество (пигменты), расти на питательных средах с определенным набором веществ, образовывать специфические вещества, как-то: антибиотики, ферменты, токсины и др. Выращивая организмы в одних и тех же условиях, можно легко выявить различия между ними, морфологическое, культуральное, физиологическое и биохимическое сходство. На рисунке 2 приведена схема классификации лучистых грибков (высшие формы). Класс Actinomycetes состоит из двух порядков. Actinoplanales — подвижные и Actinomycetales — неподвижные формы. Класс объединяет 6 семейств, в которые входят 26 родов.

2.1 Семейство актиномицеты (ACTINOMYCETACEAE),       микромоноспоровые (MICROMONOSPORACEAE) и стрептоспорангиевые (STREPTOSPORANGIACEAE)

 

     У микроорганизмов рода Actinomyces, входящих в семейство Actinomycetaceae, образование спор происходит на прямых или спирально закрученных ветках — спороносцах воздушного мицелия. Споры формируются одновременно на всем протяжении спороносца; образуются длинные цепочки, в которых содержится от 30 до 50 спор. Эта группа организмов наиболее распространенная. Характерной особенностью рода актинопикнидиум (Actinopycnidium), описанного в 1962 году, является наличие плодовых тел типа п и к н и д. Формируются они при сплетении нитей мицелия. Наружные нити мицелия образуют сплошную оболочку. Гифы внутри пикнид распадаются на короткие элементы, из которых формируются пикнидоспоры. Когда оболочка пикнид разрушается, споры высыпаются наружу.

                 

        

        Рисунок 3. Рост культур из семейств Micromonosporaceae и

        Streptosporangiaceae.

        Обозначение: 1 — культуры рода Micromonospora; 2 — культуры из

        рода Microbispora; 3 — культуры из рода Micropolyspora; 4 —  

        формирование спорангиев у культур из рода Streptosporangium; 5 —   

        зрелые спорангии и выход из них спор у Streptosporangium

 

     Типичным признаком представителей рода чайниа (Chainia) является способность образовывать особые плодовые тела — склероции, внутри которых спор нет. Размножаются эти организмы спорами, которые формируются на спиральных или неспиральных спороносцах. Организмы из рода проактиномицес (Ргоactinomyces) размножаются оидиоспорами, которые формируются путем сегментации на коротких спороносцах. Мицелий этих организмов часто распадается на палочковидные и кокковидные формы. По характеру строения и развития мицелия род проактиномицетов разделяется на 2 типа - актиноидный и проактиномицетный. У актиноидного типа культур образуется воздушный мицелий, ветки которого имеют спороносцы. Мицелий расчленяется на нити и палочки. У культур проактиномицетного типа мицелий существует короткое время, он быстро расчленяется на короткие палочки и кокковидные клетки.

 

 

     Рисунок 4. Гифы и спорангии у культур из рода Actinosporangium.

     Все семейство микромоноспоровых (Micromonosporaceae) характеризуется общим признаком — способностью формировать споры на коротких спороносцах: по одной споре - род микромоноспора (Micromonospora); по две — род микробиспора (Microbispora); по нескольку спор — род микрополиспора (Micropolyspora, рисунок 3: 1, 2, 3). Род актинобифида (Actinobifida) характеризуется дихотомическим ветвлением спороносных веток. На конце спороносца формируется одна спора. Организмы рода промикромоноспора (Promicromonospo-га) характеризуются тем же строением и развитием, что и микроорганизмы рода Proactino-myces, входящего в семейство Actinomycetaceae, прежде всего распадающимся мицелием, но плодоношение у этих организмов другое, как у семейства микромоноспоровых, — на коротких ветках мицелия формируются одиночные споры — конидии. Представителям семейства стрептоспорангиевых (Streptosporangiaceae) свойственно образование плодовых тел — спорангиев, в которых формируются споры. Способы образования спорангиев различны. У рода стрептоспорангиум (Streptosporangium) (рисунок 3: 4,5) формирование спорангиев происходит путем спирального закручивания спороносящих веток, образуются шаровидные клубочки, покрытые общей оболочкой. Внутри этих клубочков нити расчленяются на короткие клетки — споры. При прорастании спор образуются 1—3 выроста, которые удлиняются, образуя мицелий. У представителей рода актиноспорангиум (Actinosporangium) споры формируются в скоплениях слизистой бесформенной массы типа спорангиев, но без оболочки. На рисунке 4 показаны последовательные этапы образования слизистых спорангиев у культур этого рода. При обильном образовании спорангиев колонии приобретают черную окраску.

                          

              Рисунок 5. Внутригифное (интеркалярное) образование спор у  

              культуры из рода Intrasporangium.

     В отличие от других форм у представителей рода микроспорангиум (Microsporangium) споры формируются в спорангиях на особых ветках — спорофорах, которые расположены пучками, прикрепленными к основанию спорангия (подобно кисточке). У организмов рода интраспорангиум (Intrasporangium) споры формируются также в спорангиях. В отличие от других организмов, образование спорангиев происходит интерка-лярно (внутригифно). В разных участках нитей мицелия образуется вздутие округлой или лимоновидной формы (от 5 до 20 мкм в диаметре). Спорангии заполнены кокковидными спорами (рисунок 5).

              

      Рисунок 6. Разнообразные формы спорангиев у Аmоrphosporangium.

     У представителей рода элитроспорангиум (Elytrosporangium) споры формируются внутри бобовидных спорангиев в виде цепочек, которые образуются последовательно одна за другой. У организмов рода аморфоспорангиум (Аmоrphosporangium) спорангии, в которых находятся споры, имеют разнообразную неправильную форму (рисунок 6). Все вышеописанные организмы относятся к первому порядку лучистых грибков — Actinomycetales.

2.2 Семейства актинопланы (ACTINOPLANACEAE), дерматофилы (DERMATOPHILACEAE) и планоспоровые (PLANOSPORACEAE).

 

     Эти семейства относятся ко второму порядку — Actinoplanales и объединяют организмы, которые в процессе развития образуют особые органы плодоношения и подвижные споры.

                           

             Рисунок 7. Анастомоз у актиномицетов. Увел. X 20 000.

     Подвижными могут быть также фрагменты нитей вегетативного мицелия. Споры формируются в плодовых телах — спорангиях. Фрагменты образуются путем дробления нитей мицелия без формирования плодовых тел. Споры и клетки фрагментов снабжены жгутиками, число которых у разных представителей варьирует.

     Семейство актиноплан состоит из 5 родов. Организмы, входящие в это семейство, имеют хорошо развитый субстратный и воздушный мицелий, не отличающийся от мицелия актиномицетов, но образующий подвижные споры, которые формируются в спорангиях. Спорангии имеют оболочку, форма их может быть различной: грушевидной у представителей рода ампуллариелла (Аmрullаriеllа), бочковидной у организмов рода пилимелиа (Pilimelia).

     У организмов рода китазатоа (Kitasatoa) споры формируются путем отчленения спороносца; образуются короткие цепочки, которые покрыты уплотненной слизистой капсулой, похожей на спорангии. Настоящие спорангии не выявлены.