Секрет долголетия ночницы.

Биологи уже давно считают, что продолжительность жизни животного определяется очень просто: чем оно больше, тем дольше живет.

Методы количественного анализа микробной популяции в природе

Материалы по биологии и химии / Кинетика микробного роста в природных экосистемах / Методы количественного анализа микробной популяции в природе

Страница 2

Совершенно иной подход к анализу природных популяций состоит в том, что в качестве показателей биомассы используются клеточные компоненты (химические маркеры). Общую живую биомассу (в действительности почти в любой экосистеме она представлена главным образом микробной биомассой) можно количественно оценить, например в почвенном образце, путем определения общего содержания АТР. Показателем биомассы может служить также общее количество ДНК при условии, что процедура экстракции позволяет отделить ДНК из живых клеток от ДНК мертвых клеток, прикрепленных к почвенным частицам. В почвенной микробиологии довольно широко применяется метод фумигации, который состоит в том, что образец подвергают обработке парами хлороформа, при которой большая часть микробов погибает. Затем в течение 10 суток измеряют количество СО2, образующегося в результате окисления отмершей биомассы выжившими клетками. Количество СО2 считают показателем исходного содержания количества биомассы. В качестве альтернативного показателя определяют общую дегидрогеназную активность клеток по восстановлению ими солей тетразолия или диметилсульфоксида.

Более специфичная в отношении отдельных таксонов информация может быть получена при анализе специфических клеточных компонентов. Так, специфичной таксономической характеристикой служит профиль клеточных жирных кислот. К сожалению, для определения метаболических групп прокариот этот параметр малоприменим, поскольку лишь немногие из них, подобно сульфатредукторам, характеризуются специфическим составом жирных кислот. Следует учитывать также, что жирнокислотный состав мембранных липидов подвержен изменениям в зависимости от условий среды. Кроме того, этот метод предусматривает сравнение с чистыми культурами исследуемых бактерий, но культивируемые микроорганизмы, как подчеркивалось выше, часто составляют лишь малую и нерепрезентативную фракцию общей популяции в данном образце.

Химическим показателем присутствия грибов в сложном микробном сообществе служит эргостерол.

Для выявления и идентификации определенных типов бактерий в природных образцах применяют флуоресцентные антитела. В зависимости от использованных для их получения антигенов антитела могут быть направлены против клеточных компонентов, специфичных для отдельного штамма, вида или рода, поэтому уровень специфичности, доступный в исследованиях с применением антител, значительно варьирует. Кроме того, этот метод, как и метод определения липидов, ограничен распознаванием культивируемых бактерий, так как их используют при этом для получения антител. Следует учитывать также, что поверхностные свойства бактерий (образование слизи, присутствие адгезинов и другие характеристики) в природных условиях и лабораторных культурах могут существенно различаться. Таким образом, этот подход пригоден для определенных, хорошо изученных систем, но в целом его применимость весьма ограничена. С успехом он используется для идентификации метаногенов в анаэробном активном иле.

Новые возможности для изучения микробных сообществ открывает применение молекулярно-биологических методов. Принцип учета микробов на основе анализа рРНК состоит в том, что синтезированные олигонуклеотидные рРНК-зонды для участков рРНК гибридизуются специфически с определенными участками рРНК клеток в исследуемом образце. Эти участки должны быть предварительно, путем сравнения всех имеющихся данных о последовательностях рРНК, определены как высоко- или низковариабельные и как специфические для какого-либо домена, типа, подтипа или таксона более низкого ранга в пределах данной системы, в некоторых случаях вплоть до видового уровня. К такому зонду, состоящему примерно из 18 или большего числа нуклеотидов, присоединяют флуоресцентный краситель, и благодаря этому при специфической гибридизации зонда с рРНК клетка-мишень приобретает флуоресцентную окраску. Живые клетки бактерий содержат несколько тысяч копий молекул рРНК, поэтому связывание флуоресцентного зонда с клетками-мишенями обеспечивает хорошо заметное свечение во флуоресцентном микроскопе.

Этот метод применим, во-первых, для выявления определенной бактерии в микробном сообществе с помощью высокоспецифичного зонда. Во-вторых, использование менее специфичных зондов позволяет в первом приближении идентифицировать неизвестные бактерии в сообществе, относя их к определенным филогенетическим группам. Таким способом до 90% общей микробной популяции в пробах озерной воды может быть распределено по двум основным доменам прокариот. Другой пример подобного использования рРНК-зондов - идентификацию бактерий в активном иле - иллюстрирует рис. 3.

С помощью более специфических зондов можно определять некультивируемые формы прокариот, обитающие, например, в организме простейшего, до уровня рода. Если молекулярные зонды, специфичные для групп различных уровней в пределах данной таксономической системы прокариот, связывать с различными флуоресцентными красителями, в одном препарате из природного образца можно наблюдать распределение микробов по группам различных филогенетических уровней.