Печать страницы

Галобактерии


По своему количеству и разнообразию одноклеточные превосхожят всех остальных обитателей нашей планеты. Их находят в почве даже на пятикилометровой глубине, во всей толще мирового океана, во лдах ледников, в водах систем охлаждения ядерных реакторов...


Среди них ярко выделяются микроорганизмы – экстремофилы, обитающие в настолько неблагоприятных условиях, что, на первый взгляд, жизнь там кажется невозможной.


К ним относятся: термофилы (теплолюбивые), которых можно найти в водах горячих гейзеров, галофилы (солелюбивые), обитающие в сильно соленых водах, ацидофилы, развивающиеся только в кислых средах, алкофилы, предпочитающие щелочную среду, радиорезистентные, способные жить при радиоактивных излучениях в сотни и тысячи раз более интенсивных, чем может выдержать человек.


Иногда к экстремофилам причисляют также психроактивные микроорганизмы, развивающиеся при температурах, близких к 0 градусов Цельсия.


Галофилы занимают особое место среди остальных микроорганизмов.


В глубокой древности, когда на нашей планете зарождалась жизнь, в теплых солёных озёрах Африки появились удивительные микроорганизмы - галобактерии. Они жили и активно развивались в густых рассолах, черпая энергию из солнечных лучей. Их потомки дожили до наших дней, не уставая удивлять учёных своими необычными свойствами.


Существуя длительное время в экстремальных условиях (температура воды 35 – 45 градусов Цельсия, высокая концентрация соли, очень интенсивное солнечное излучение), галобактерии не только выжили, но и приобрели ряд необычных свойств, таких как, например, устойчивость к радиации и ядам. Это навело ученых на мысль использовать их для защиты организма от неблагоприятных воздействий.


Галобактерии - единственные бактерии, живущие в средах с высоким содержанием солей. В Мертвом море, например, концентрация соли, достигает 34%, а при 35% она начинает выпадать из раствора в осадок. Галофилы встречаются на кристаллах соли в прибрежной полосе, на соленой рыбе, на засоленных шкурах животных, на рассольных сырах, в капустных и огуречных рассолах. Большие скопления галофилов, благодаря высокому содержанию в них каротиноидов, имеют бледно-морковный оттенок.


Судя по своему строению, галофилы – одни из древнейших обитателей нашей планеты. Человечеству они известны довольно давно по красноватому налету на продуктах, консервируемых с использованием больших количеств поваренной соли. Впервые галофилы были выделены в начале нашего столетия из микрофлоры лиманной грязи, однако их систематическое изучение началось только в конце второго десятилетия XX века.


У них практически нет врагов или конкурентов, способных жить в таких же условиях, и, поэтому, галофилы свободно эволюционировали на протяжении всей истории развития жизни на Земле.


Они заметно отличаются от других земных одноклеточных и, судя по всему, выделились в особую линию еще на заре эволюции, и с тех незапамятных времен развивались совершенно самостоятельно.


Вместе с тем, это вполне земные существа. Некоторые современные бактерии в экстремальных условиях приобретают черты галофилов и других древних, так называемых археобактерий. Они, например, утрачивают верхний, более жесткий слой клеточной оболочки. Полагают, что и археобактерии утратили этот слой под воздействием высоких концентраций соли.


Сегодня известно всего лишь несколько видов галобактерии, однако сообщения об обнаружении новых видов продолжают появляться в научных журналах. В экспериментальных целях искусственно выделен также ряд штаммов, отличающихся некоторыми специфическими особенностями.


Для всех известных галофилов поваренная соль оказалась незаменимой. Если попытаться заменить NaCl другими солями, эти бактерии не живут.


Однако, галобактериям нужны и другие ионы. Так концентрация ионов калия внутри клеток галофилов значительно превышает концентрацию ионов натрия, хотя в окружающей среде количество калия, по сравнению с натрием, незначительно.


Следует отметить, что чем выше концентрация поваренной соли в окружающей среде, тем выше содержание калия внутри клеток.


Очевидно, калий помогает клеткам галофилов противостоять высоким концентрациям хлористого натрия в окружающей среде. Известно, что калий необходим для нормальной работы большинства внутриклеточных ферментов, тогда как натрий подавляет активность многих из них.


При существенном снижении концентрации соли в окружающей среде, например, за счет ее разбавления чистой водой, клетки галофилов разрушаются.


При наличии кислорода и органических соединений, которые можно использовать в качестве источника энергии, галофилы способны развиваться и в темноте.


Однако при недостатке или даже полном отсутствии кислорода и ярком освещении, в оболочке клеток галобактерий синтезируется бактериородопсин, позволяющий им использовать лучистую энергию для удовлетворения собственных жизненных потребностей.


Используемый галобактериями механизм преобразования солнечной энергии в энергию химических связей, пригодную для использования в биологических процессах, отличается от механизма фотосинтеза в растениях и зеленых водорослях, содержащих хлорофилл. Для этой цели в галобактериях используется бактериородопсин – вещество, сходное с родопсином, обеспечивающим зрительное восприятие у человека и животных.


Эволюция галофилов в экстремальных условиях, характеризующихся высокой концентрацией солей в окружающей среде и высокой интенсивностью освещения, а также низким содержанием кислорода, привела к образованию у них специальных защитных систем, обеспечивающих нормальную жизнедеятельность.


Оказалось, что благодаря этим системам, клетки галофилов весьма устойчивы не только к высоким концентрациям солей, но также к повышенным дозам радиации и к небезопасным для других организмов веществам.


Процесс формирования защитных систем у галофилов потребовал синтеза специфических соединений, практически не встречающихся в организмах других живых существ.


Очевидно, что внутренняя среда организма непригодна для жизнедеятельности галобактерий, поэтому среди них нет ни одного патогенного штамма. С другой стороны, защитные для галобактерий вещества, попадая в организм животных, могут оказывать на них (и оказывают) такое же благотворное воздействие.