Особенности микробной трансформации азота в кишечнике термитов и в термитниках (1098315), страница 10
Текст из файла (страница 10)
фаирез (Ро1пспз, Вгетпа1Г, 1981). Еще одной характерной чертой бактериального сообщества кишечника термитов можно считать наличие в спектре доминантов бактерий рода Агйгопасгег (33%) — типичного педобионта. Последний попадает, вероятно, из почвы в растительный материал, являющейся пищей для термитов, и далее — в ки- 57 1'о.тичеинни М.В.
Оиннйн ~ни тн аинуннюне трпниунбтнан ни а инни и ниии чнини нн р винни: и и т~~ нина~иинн шечник. Также обращает на себя внимание большое количество факультативно-аэробных и аэротслерантных микроорганизмов, населяющих кишечник термита. Их обилие, несомненно, является характерной чертой «экосистемы», сформировавшейся в пищеварительном тракте термитов, что существенно отличает его, например, от рубца жвачных животных. Поэтому, аналогия «кишечник термита — рубец жвачных животных», по всей вероятности, не вполне справедлива, так как последний населен, главным образом, строго анаэробными формами бактерий (Вгппе, 1998). Для изучения структуры комплекса анаэробных и факультативно- Рвеукок 2. Структура камклекеа факулвтатване-аааарабкыа бактеркк кишечника термктвв М.
еамааева анаэробных азотфиксирующих микроорганизмов использовали анаэростат, культивируя микроорганизмы в атмосфере азота. Было установлено, что до- минантами среди факультативно-анаэробных бактерий являются представители родов ВасгеюЫеу Д штамма), Васйия и коринеформные бактерии (рис. 2). 1 'о л и ч е и «о в .ы л. Осгм» инос нси ничюомиа трпнсф рипгри пыта а кишечнике юкырмиеое и н т гиытннг ик В отдельном эксперименте нами было установлено, что бактерии рода ВасгегоМез являются характерными обитателями именно содержимого кишечника, то есть представителями «полостного сообщества», а представители семейства ЕшегоЬас1епасеае (с доминированием рода ЕзсЬ«гкйюа), доминируют на стенках кишечника, иными словами, их можно назвать обитателями «пристеночного сообщества». В связи с этим необходимо отметить, что представители семейства Еп1егоЬасгепасеае часто обнаруживаются в «пристеночном сообществе» кишечника многих почвенных беспозвоночных, например, кивсяков РасЬуш1изЯспьрез (Третьякова и др., 199б).
Вполне закономерно то, что состав бактерий, выделенных нами из кишечника термитов № сазан«из, не сильно отличается от бактериального комплекса„обнаруженного в термитах Саргогоеплез ~огтоылиз и Яе1~си!йеппез Яаирез другими исследователями (РгепсЬ е1 а1., 1976; РоЫсив А Вгегпа1с, 1977, 1980; Вгегпа1с, 1982). Так, указанными авторами из кишечника термитов были выделены штаммы бактерий представителей родов Ягер~ососсиз, Вас!егоЫез, Б1арйу!ососсиз, ВаслВиз, СйгоЬас~ег; представители семейсгва Еп1егоЬас1епасеае. Бактериальное сообщество, сформировавшееся в материале термитника («лепках»), имеет диаметрально противоположную таксономическую структуру по сравнению с «кишечным» сообществом.
В нем преобладают (52%) облнгатно-аэробные бактерии порядка МухоЬасгега1ез (рис. 3). 59 1'оаичекеоа Л1. В. Омилъявс мк чшниэйной т~злчс~)мръмакк амана с ткмеммке кк рчаеим и а мпэ каитиз:их Из литературы известно, что миксобактерии — активные целлюлозолитики, они часто встречаются со спутниками, в том числе и азотфиксаторами (Алехина и др., 1997).
Можно полагать, что у термитов спутники миксобактерий способны к азотфнксации, хотя у самих мнксобактернй ннтрогеназная активность не обнаружена. Рисунок 3. Структура бактервалъвеге камвлекеа тветдоаета матервааа термвтввка Н, еамавевв В бактериальном сообществе материала термитника в качестве содоминанта обнаружены также и анаэробные бактерии р. ВасуеюИея, типичные для кишечника термитов и попадающие в «лепки» с экскрементами. Повидимому, за счет этих бактерий в комплексе со спутниками миксобактерий и осуществляется процесс азотфиксации, о чем свидетельствует достаточно высокая нитрогеназная активность, зарегистрированная в материале термитника (табл.
1). Представители других родов, выделенных из этого субстрата в качестве минорных компонентов, являются типичными педобионтами: Агйпйасгег (11%), Вцс1Пиу (8%), Биийсосси,у (1%). Известно, что бактерии родов Васуегои1ез, Яарйу1ососсия, а также некоторые виды рода Вас111ия обнаруженные как в кишечнике, так и в материале термитников, являются факультативными анаэробами и могут быть активны- ф 5 озичеокоа ЛХ Л.
Ос~хи тн к ~ни ьшлрюни трою:фпртац:и ии~ша п ттшсмаа«е ма роаюмпс и н тсу аитиал их ми азотфиксаторами (Определитель бактерий Берджи, 1997). Этим, возможно, и объясняется увеличение нитрогеназной активности бактериальных сообществ, ассоциированных с термитами, в анаэробных условиях. При измерении нитрогеназной активности у выделенных штаммов бактерий, она была обнаружена у всех представителей семейства Еп1егоЪас1епасеае, родов ВасгегоЫея, Вас551из (табл. 4). Тайзина 4 Нитрогеназная активность бактерий, выаеаенныа из кишечника термитов 5т'. саз5аи сиз Примечательно, что структура микробного комплекса кишечника «туркменских5» термитов Апасап11зо1еппел аЬпуепапиз отличалась существенно меньшим разнообразием бактерий, причем безусловными доминантами являлись бактерии р.
М5с5т5соссы. Подобную структуру микробного сообщества, вероятно, нельзя считать типичной для термитов этого вида в естественной среде обитания, поскольку выявленное нами доминирование микрококков совпало с гибелью всех насекомых, наступившей на 7 — 10 сутки после изъятия их из природной среды. Косвенно нетипичность подобной структуры микробного комплекса подтверждается и невозможностью культивирования термитов этого вида в лабораторных условиях (сообщение Д.П.
Жужикова). Кроме того, такое же резкое увеличение доли М5стососснз (примерно, в 1000 раз) было отмечено Э.А. Орловой (1972) у термитов В. 1исКиу5з при недельном содержании их вне гнезда. ! 'о л и ч г л к о а .гГ Л. Оскклгкгшк кинъюн~гатушнсф~ркоакк ол аш: лпш~ чиил» акр~тип и ил т рикшлкгиг Применение метода спектроскопии НПВО' для изучения механизмов передачи фиксированного азота от азотфнксирующей бактерии термиту В свете нашей работы, вопрос механизма передачи азота, фиксированного бактерией, термиту кажется достаточно важным. В связи с этим необходимо подчеркнуть, что механизм этот не является полностью исследованным.
К настоящему моменту описаны два таких способа. В одном случае бактерия переваривается в пищеварительном тракте хозяина, что приводит к высвобождению содержащегося в бактерии азота в формах, доступных для усвоения организмом животного. Очевидно, что в этом случае бактерия не обязательно должна обладать способностью к азотфиксации. В другом случае азотсодержащие соединения, доступные для усвоения животным, экскретируется бактериальной клеткой во внешнюю среду, то есть, например, в пищеварительный тракт хозяина. Очевидно, что в этом случае бактерия вполне может обладать азотфиксирующими свойствами.
В природе эти механизмы не противоречат, а, скорее, дополняют друг друга. Например, известно, что некоторые термиты предпочитают субстраты, содержащие грибную биомассу (1.ее, %аоод, 1971). Решение задач, связанных со спецификой физиологических процессов, происходящих в различных бактериальных культурах во времени, так или иначе связано с изучением динамики изменения пространственно-временной организации этих культур. Для получения информации о пространственно-временной организации в нашей интерпретации необходимы методы, позволякнцие анализировать клетку по слоям без ее разрушения, получать данные о требуемом биохимическом Слектроскоанл НПВΠ— Сасктроскооил Нарушенного Полного Внутреннего Огралшнии Физические основы и методика ирнменешп излвкены ранее в литературном обзоре и «Мепшак». 62 1'»» и»»»»»» .Ч.
Л. О»~н» н»»гш» чикгнюнс я т~~ом~п~»»ая»и а» юа»»идти»»н»»»»»рз»»»»»»» гп~л»»июниги» составе этих слоев и сведения о степени пространственной организации присугствующих биохимических компонентов (Королев, 1973, 1998). Анализ современных методов исследования показывает, что всем этим требованиям в настоящее время отвечают лишь методы спектроскопии внутреннего отражения. Применительно к анализу биологических объектов эти методы были рассмотрены в работах Ю. Н.
Королева (1973, 1998). В настоящей работе впервые предпринята попытка применить описанную методику к изучению феномена азотфиксации и азотфиксирующих культур микроорганизмов, выделенных из термитов Ф. саюгапеик В качестве объекта исследования нами была выбрана культура ВасИия БсЬепфоппи. Она являлась активным азотфиксатором, демонстрировала хороший рост на селективной безазотистой среде Федорова-Калининской, и— что немаловажно — была обильно представлена и в кишечнике термитов, и в материале термитника.
Итак, в процессе эксперимента были получены спектры в параллельно и перпендикулярно поляризованном свете, которые были использованы для получения информации о степени пространственной ориентации биополимеров. На спектрах отчетливо видны полосы поглощения, соответствующие группам АМИД-1 и АМИД-2, характеризующиеся связями С-О и Х вЂ” Н. На рисунке 4 представлен общий вид спектров в параллельно поляризованном свете клеточной стенки и целых клеток культур: ° (а) — типичный спектр любой бактериальной клетки; ° (б) — нашей культуры, выращенной на МПА„ е (в) — нашей культуры на безазотистой среде. Интенсивности полос АМИД-1 и АМИД-2, полученные из области клеточной стенки, намного слабее этих полос в целой клетке, что подтверждает послойный анализ клетки, а также наличие градиента.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
