: Использование микробов в хозяйственной деятельности

: Использование микробов в хозяйственной деятельности

Разработка наиболее рациональных приемов использования микробов в

хозяйственной деятельности человека и сознательная селекция микробов стали

возможны только после разработки микроскопических методов изучения и

выяснения способов расселения и размножения микроорганизмов.

Основная заслуга в успешном разрешении этих вопросов принадлежит гениальному

французскому ученому Луи Пастеру (Pasteur, 1822-1895), подлинному

создателю научной селекции микробов, основанной на сознательном применении

методического искусственного отбора и умелом использовании естественного отбора

путем создания условий, в которых отбор действует в желательном для

селекционера направлении. Дальнейшее усовершенствование селекции микробов тесно

связано с достижениями генетики и использованием этих достижений в селекции.

Г. А. Надсон (1920) в результате ряда тщательно выполненных опытов еще в 1920 г.

показал, что ионизирующая радиация вызывает у грибов и бактерий стойкие

наследственные изменения. Он выделил таким путем у Azotobacter chroococcum

штаммы, отличающиеся повышенной способностью ассимилировать атмосферный азот.

В начале 40-х годов Бидл и Татум (Beadle & Tatum, 1941), использовав

ионизирующую радиацию для вызывания мутаций у микробов, получили у гриба

Neurospora crassa значительное количество мутантов с измененным обменом

веществ и повышенными требованиями к питательным веществам. Эти исследования

привели к созданию биохимической генетики и оказали очень сильное влияние на

усовершенствование селекции микробов.

В настоящее время в селекции микробов существуют три основных направления:

1. Селекция на повышение устойчивости к ядам, антибиотикам и на понижение

требований к составу питательной среды;

2. Селекция на повышение накопления полезных веществ;

3.Селекция на повышение требований к ростовым веществам.

Мы рассмотрим в данном реферате первое направление этой интересной области

селекции.

Селекция форм с повышенной устойчивостью и пониженными требованиями

Это направление связано с выведением таких форм микробов, которые обладают

способностью осваивать новые, недоступные для иходных форм, экологические

ниши. Умелое использование естественного отбора позволяет быстро и со

сравнительно небольшой затратой сил и средств, получать штаммы с повышенной

устойчивостью к различным неблагоприятным внешним условиям, ядам,

антибиотикам, фагам или с пониженными требованиями к питательным веществам.

Пути возникновения микробов с повышенной устойчивостью или с пониженными

требованиямик питательным веществам как в природных условиях под влиянием

естественного отбора, так и в искусственных условиях в результате

деятельности селекционеров, имеют очень важное практическое значение. Человек

заинтересован получить как можно быстрее полезные формы микробов. При работе

с вредными микробами исследователей чаще всего интересует вопрос о том, каким

образом предотвратить или, по крайней мере, задержать возникновение таких

форм. Теоретической основой для решения этих вопросов служит эволюционное

учение Ч. Дарвина и экспериментальная генетика.

Возникновение форм микробов с повышенной устойчивостью или пониженными

требованиями к питательным веществам зависит от возникновенния

соответствующих мутаций и воздействия естественного отбора, устраняющего

неизменные исходные формы и сохраняющего измененные, приспособленные к этим

новым условиям. Возникновение форм микробов, приспособленных к более тяжелым

условиям, определяется соотношением трех факторов: чатоты появления мутаций,

обуславливающих устойчивость к этим внешним условиям, интенсивность действия

естественного отбора и числа особей в популяции, подвергающихся воздействию

естественного отбора.

Чем чаще появляются мутации, обуславливающие устойчивость организма к

определенным внешним условиям, тем быстрее и легче возникают формы,

приспособленные к этим условиям.

Инетенсивность естественного отбора сильно влияет на быстроту появления

устойчивых форм и чем более жесток этот отбор, тем быстрее выявляются

устойчивые формы.

Число особей в популяции, на которую возденйствует отбор, имеет решающее

значение для возникновения форм, устойчивых к определенным неблагоприятным

внешним условиям. Если популяция настолько велика, что в ней непременно должно

возникнуть несколько устойчывых мутунтов (т.е. если число особей в популяции

больше чила особей, обеспечивающих возникновение одного устойчивого мутанта), а

отбор устраняет все неизменные исходные формы, то возникновение устойчивых форм

систематически происходит в пределах одного поколения, подвергаюшегося

воздействию естественного отбора. Но если чило особей в отдельных популяциях,

подвергающихся воздействию естественного отбора, значительно меньше числа

особей, обеспечивающего возникновение хотя бы одного устойчивого мутанта, а

отбор сразу же устраняет все неизменные исходные формы, то в таких популяциях,

усточивые формы могут возникнуть только в результате счастливой

случайности.

Когда концентрация ядовитых веществ в питательной среде высока, задача выведения

форм, устойчивых к таким высоким концентрациям яда, обычно сильно затрудняется.

Дело в том, что мутации, которые сами по себе давали бы устойчивость к таким

высоким концентрациям ядов, возникают исключительно редко или совсем ен

возникают и такая устойчивость может быть получена только в результате

совместного действия ряда различных мутаций, каждая из которых в отдельности

дает устойчивость только к значительно более низким концентрациям яда. Но

одновременно эти независимые мутации проявляются исключительно редко и

осуществить накопление их можно только путем последовательного повышения

устойчивости от сравнительно низких довсе более высоких концентраций яда. Этот

метод называется - ступенчатое повышение устойчивости.

Принцип ступенчатой селекции, т. е. бактерии высаживают в питательную

среду, в которой недостает одного вещества, в котором эти бактерии нуждаются,

происходит выведение штамма, способного синтезировать это вещество, затем

следует посев этого штамма на питательную среду, вкоторой недостает еще одного

вещества, в котором нуждается исходная форма бактерий, выводятся новые штаммы и

т. д., этот принцип имеет очень большое практическое значение значение для

получения полезных микроорганизмов, способных расти на более простых и дешевых

питательных средах, не заключающих определенных ростовых веществ или

заключающих различные угнетающие и ядовитые вещества, и потому непригодные для

для исходных форм этих микроорганизмов. Вместе с тем этот метод используется

для предотвращения появления новых форм микроорганизмов, устойчивых к тем

веществам, которые обычно применяются для борьбы с ними (различные

лекарственные травы, антибиотики и др.). При помощи ступенчатой селекции

получают новые штаммы продуцентов полезных веществ ( антибиотики, аминокислоты,

витамины и т.д. ), способные расти и давать высокую продуктивность на более

дешевых питательных средах, при менее интенсивном перемешивании и т.д. Это

значительно уменьшает стоимость промышленного получения таких полезных веществ.

Установление принципа ступенчатого действия естественного отбора позволило

разработать рекомендации для предотвращения возникновения лекарственно

устойчивых форм патогенных микроорганизмов, устойчивых к новым лекарственным

веществам и антибиотикам, широко приминяемым для лечения заболеваний.

Методы селекции микробов постоянно совершенствуются. Благодаря им ученые

смогли разработать способы для получения новых веществ и препаратов, в

которых так нуждается человечество.

Используемая литература :

1) Д. Ф. Петров “Генетика с основами селекции” М, Высшая школа, 1976.