Особенности микробной трансформации азота в кишечнике термитов и в термитниках (1098315), страница 11
Текст из файла (страница 11)
бэ 2" о л и с е и к в в з!. В. Остман инпсмлн ю~инию~ю» тпп~н~~н~тслрси исмаа ~; ю~ипчюижс ып~ риюп~м; и а ю~ уэ щсиювиьих Сравнение литературных данных по спектрам различных бактериальных клеток со спектрами, полученными нами для культуры Вас111и~ 11сЬепфогти, показало необычное раздвоение полосы АМИД-2, а также значительное увеличение этой полосы относительно АМИД-1. Поскольку полоса АМИД-2 характеризуется наличием связи Ы вЂ” Н, то можно допустить ее связь с азотфиксирующими свойствами исследуемой культуры.
Кроме того, в спектре культуры, выращенной на безазотистой среде (Федорова-Калининской), полоса АМИД-2 значительно интенсивнее, чем у культуры выращенной на МПА. Так как интенсивность полосы АМИД-2 в области клеточной стенки практически не отличается от таковой в целой клетке, то можно утверждать, что компоненты связи Х вЂ” Н, характеризуемые данной полосой, в основном локализованы в области клеточной стенки. На основании этого можно сделать предположение, что клетка экскретирует продукты азотфиксации в окружающую среду, что представляется логичным, учитывая тот факт, что зта бацилла выделяется не только из термитов, но и из материала термитника, то есть, ве- роятно, не переваривается в кишечнике термитов. роя и н в сс» а в,се В. Пси>ст'сс>сос сии сиса>с>пногс трансформации а>оси» о»саис'ннил» тс рстнсс а и сс сисрсситнсслслс ивс ! с ли» Б) амид 4 амид-2 амид-1 амид-2 Спектры клеточной стенки в параллельно поляризованном евсгс Спектры ззелой клетки в параллельно поляризованном Рисунок 4 Спектры НПВО бактернальныа культур йс)- типичный спектр бактерии, не фиксирующей азот; ДМ- ВасвНпя Всввепроппвя (из Иео~еппея сая~апеия) на МПА (ннтрогеназная активность отсуствуст); Щ- Васвйпя Всйеп(гоппвя (нз Хеовеппея саяквпеия) на ФК (ннтрогеназная активность есть) Анализ спектра в различных поляризациях показал, что по полосе АМИД-2 культура на безазотистой среде более анизотропна, чем культура на среде богатой азотом, то есть степень пространственной организации по этой полосе у культуры на безазотистой среде выше.
На основании этого можно предположить, что культура на безазотистой среде физиологически более ак- 65 Из литературы известно, что вегетативные клетки по сравнению с покоящимися формами имеют большую степень анизотропии (упорядоченности). Если считать, что среда, окружающая культуру — изотропна (неупорядочена), то имеется градиент энтропии в системе «всгетативная клетка — среда», который больше, чем градиент энтропии в системе «покоящаяся форма — среда». Следовательно, градиент энтропии может характеризовать физиологическую активносп культуры.
Голи ченкла Л! Ы Г)с~нл~нлк лдпя н ил!нтноя тзюнг фпрмт~ии азг~ига ~с ксски~мииле юн р 1илнле и о тпрр нитми~иг тивна, чем культура на МПА, так как имеет больший градиент энтропии с ок- ружающей средой. При сравнительном анализе двух культур на разных средах также обращает на себя внимание следующий результат. На первые сутки после посева спектры двух культур довольно схожи.
На вторые сутки после посева, одно- временно с появлением у культуры (в) полосы поглощения в области примерно 1600 см ', резко возрастает интенсивность полосы АМИД-2. И вновь поя- вившаяся полоса остается на протяжении всего многодневного опыта. Можно предположить, что данная полоса связана с началом азотфиксации и может являться индикатором этого процесса. Влияние целлюлозной диеты на азотфиксирующую активность и поведение термитов Перед началом изложения нового материала попытаемся вкратце поды- тожить ранее установленные нами особенности азотфиксации у термитов.
Итак, нами было показано, что азотфиксация по итогам ее измерения носит нерегулярный характер, существенно изменяется во времени. Четкой корреляции между ее интенсивностью и видовой принадлежностью термитов выявить не удалось Азотфиксирующие бактерии, выделенные нами из кишечника термитов, представлены разными таксономическими группами. В первую очередь это, конечно, представители семейства Еп1егоЬас1епасеае, роды Вас!егорьев, Вас111их Методом спектроскопии НПВО нам удалось показать, что азотфиксирующие Вас!Вил (на примере Вас!11из 11сЬел!1огти) скорее всего экскретируют продукты азотфиксации в кишечник термита. Очевидно, что подобный механизм передачи азота в известной степени подчеркивает мутуалистиче- ский характер симбиоза термитов и бактерий-азотфиксаторов. 66 Х и и и ч е н сс сл а .М. Л.
сзсснл~ Нннс нпс сссслумссссссссс нлллсчис ~мллкссщсси ин нссс и кнсис чкнлк лссс'Слсссслссс»с и ю нсклллссссссннлмлс В связи с вышесказанным весьма важным является то, что бактерии родов Васгегойез и Васшия достаточно широко представлены и в кишечнике термитов, и в материале термитника.
Подобное распределение этих бактерий позволяет считать их «транзитными» формами. Из этого следует, что нитрогеназная активность термитов непосредственно зависит от наличия азотфнксаторов в их корме. Поэтому представлялось интересным оценить влияние различных условий содержания термитов на интенсивность азотфиксации, состав их кишечной флоры и на вклад «транзитных» азотфиксаторов в азотный баланс термитов. Для этого две группы термитов №огеппез саь|алеиз по 12 особей в каждой содержались в чашках Петри на стерильной фильтровальной бумаге в течение 70 — 100 суток. Причем, у первой группы («ГРУППА КОНТРОЛЬ») фильтровальную бумагу не заменяли на протяжении всего опыта, а у второй группы («ГРУППА ОПЫТ») фильтр периодически меняли.
Соответственно, термиты из КОНТРОЛЬНОЙ ГРУППЫ имели возможность периодически Ф пополнять состав кишечной флоры за счет реутилизации собственных экс- крементов, а у ГРУППЫ ОПЫТ такой возможности не было, следовательно, кишечная флора, особенно та ее часть, которая могла быть представлена транзитными формами бактерий, должна была прогрессивно обедняться. Опыт был проведен в двух сериях 100 и 70 суток, соответственно. Результаты опыта представлены на рисунке 5. 61 1 Оли чеилое 21 К Олт»кои»илии иилти»йи й гп1»тисф эроса«и и» гли и кина к»илс и»унии««и и и т~уиитили ит з,з о З Ч„ 2,$ Л а 2 1 1,2 1 о,з О 1 а 2$ 1еа сутки ° Группа 1 "Нонтропп" Ю Грунпа 2 Опыт Сеуня 1 12 „16 ~~' в 2.' а з 4 2 6 6 Т $4 26 26 36 41 66 62 ~евин 2 УЪсунон У дыыамнпа ннпиненатной аатнвноеты термитов в зяте эксперимента Грунна 1 — с несменяемой подстняяой — »группа яонтрапьи 1 руина 3 — подслпняну рогу»арно заменя»и — ееруяна опыт» В первой серии опыта нами было выявлено закономерное уменьшение нитрогеназной активности у обеих групп термитов.
Особенно резкое снижение нитрогеназной активности наблюдалось в течение первых четырех сугок опыта. Отметим, что у опытной группы термитов нитрогеназная активносп роличсихов ы л Г)ссюгюик иго милуюнмоб траисфлр:.юции ил та и куш~ чная «и р ии>ила и а т~р мюонными~ на четвертые сугки снизилась практически до нуля.
Далее, к двадцать пятым суткам следовал незначительный подъем и затем, до конца опыта, относительная стабилизация азотфиксирующей активности в обеих группах. Обращает на себя внимание определенная синхронность нитрогеназной активности в контрольной и опытной группе термитов, кроме того, необходимо отметить, что у опытной группы термитов нитрогеназная активность всегда ниже, чем у контрольной. Вторая серия опыта (рисунок 5) существенно отличается от первой ярко выраженной тенденцией к увеличению диазотрофной активности обеих групп термитов. Причины этой тенденции, по всей вероятности, следует искать либо в индивидуальных особенностях термитов (ЪЧа11ег е1 а1., 1989), либо в сезонной динамике (Файег е1 а1., 1989; Рапдеу е1 а1., 1992).
Во всяком случае, во второй серии опыта, так же как и в первой, отчетливо выделяется синхронность нитрогеназной активности, демонстрируемая контрольной и опытной группами термитов. Кроме того, так же как и в пер- вой серии опыта, нитрогеназная активность опытной группы термитов во все сроки наблюдения достоверно ниже, чем в контрольной группе. Наиболее существенным результатом этого эксперимента можно считать появление случаев каннибализма. Характерно, что каннибализм был отмечен только у термитов опытной группы (то есть там, где подстилку регулярно за- меняли, исключая из рациона термитов их экскременты) как в первой, так и во второй сериях опыта. Случаи каннибализма оказались четко приурочены к смене фильтровальной бумаги. Связь между каннибализмом и азотфиксирующей активноспю термитов явно прослеживается на представленных графиках.
Так для опытной группы термитов в первой серии опыта — это четвертые сутки — видно, что нитрогеназная активность упала практически до ну- ля. б9 1 'о л и ч е «к о а л!. л. Ос~им')яос ин чочнмни~й трпнсг гтгщ:е алв;и: сс кпш~'чала ни рылов: и ю ю ч> ипптнкиг Для опытной группы термитов во второй серии опыта — это тридца1ь шестые и пятьдесят шестые сутки. После случаев каннибализма наблюдалось резкое падение ннтрогеназной активности, что можно связать с поступлением в пищеварительный тракт термитов аммонийных соединений, которые ингибируют азотфиксацию. В дальнейшем происходила стабилизация азотфиксируюшей активности, обу- словленная деятельностью азотфиксаторов, полученных термитами из съеденной особи.
Ранее нами уже отмечалось, что у термитов сформировался специфический комплекс механизмов, способствующих наиболее эффективному использованию азота (Рогпспз, Вгехпа1с, 1981; 1.ее, 1991). Поэтому оче- видно, что при условии полной функциональности всего упомянутого комплекса «азотсберегаюших» механизмов, он вполне может обеспечить существование колонии или группы термитов„даже в условиях дефицита азота, ко- торый, несомненно, возникает при содержании их на целлюлозной диете. С другой стороны, полученные в ходе эксперимента данные являются доводом в пользу транзитного харакгера азотфиксаторов, обитающих в ки- шечнике термита. Иными словами, термит не является самодостаточной системой по части обеспечения себя азотом, то есть для нормального существо- вания ему необходимо пополнять пул бактерий кишечного тракта из окру- жаюшей среды.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
