Экология микроорганизмов: Конспект лекций № 1-5. Введение в экологию микроорганизмов. Симбиотические взаимоотношения микроорганизмов с животными и человеком, страница 41

Симбиозы микроорганизмов и беспозвоночных морских животных.Одним из интереснейших биологических открытий конца ХХ (1977 год) столетия было обнаружение активной жизни в области глубинных океанических гидротермальных источников на глубине около 2,5 тысяч метров. Раньше считали, что жизнь на этих глубинах отсутствует. В этих местах, вокруг выходов гидротермальной жидкости были обнаружены большие скопления необычных беспозвоночных животных, среди которых преобладают гигантские живущие в трубках черви - рифтии длиной до нескольких метров и толщиной до 5 см (Riftiapachyphita). Эти животные всецело зависит от симбиотрофного питания. Симбиотрофное питание – этой такой способ питания животных, при котором они используют эндогенную биомассу бактерий, которая образуется в результате хемосинтеза. У этих животных, как оказалось, нет ни ротового, ни анального отверстия, пищеварительный тракт отсутствует, а обмен веществ с внешней средой осуществляется через эпидермис. Питание обеспечивается процессами, происходящими в специализированном участке ткани, называемом трофосомой. В этой ткани есть клетки бактериоциты, которые наполнены клетками хемолитоавтотрофных серобактерий. Новые бактериоциты возникают за счет деления неспециализированных клеток вблизи кровеносных сосудов рифтии и заражаются бактериями от ближайших инфицированных клеток. Постепенно бактериоциты перемещаются в периферическую зону, где начинается лизис бактерий, использующихся хозяином в пищу. Хемолитоавтотрофные серобактерии осуществляют синтез органических веществ из углекислого газа за счет энергии окисления сероводорода. Рифтия получает от бактерий органические соединения, а в обмен поставляет им необходимые для осуществления хемолитотрофного метаболизма сероводород, углекислый газ и кислород. Продукты хемосинтеза – единственный источник питания в этих местах как для бактерий, так и для их хозяев.

Взаимоотношения микроорганизмов с позвоночными животными и человеком.

Мутуалистические взаимоотношения микроорганизмов с растительноядными позвоночными животными.При использовании растительной пищи растительноядными позвоночными животными необходимо, чтобы целлюлозосодержащие компоненты клеточных стенок растений были расщеплены до утилизируемых углеродсодержащих компонентов. Необходимо подчеркнуть, что сами клетки желудочно-кишечного тракта животных не способны синтезировать целлюлазы. Поэтому в процессе эволюции возникли симбиозы животных с разными микроорганизмами, которые способны образовывать целлюлазы, что обеспечивает переваривание и усвоение растительной пищи в организме животных.

У жвачных млекопитающих основной процесс переваривания растительной пищи происходит в преджелудках. Самый большой из них – рубец, составляющий 85% общего объема сложного желудка животных. Рубец – это по существу природный ферментер, в котором культивируются разнообразные микроорганизмы, поддерживается постоянная температура (37-39°С) и рН (6,5-7,0), осуществляется периодическая подача питательных веществ и отток непереваренного субстрата, продуктов метаболизма и микробной биомассы в нижележащие отделы пищеварительного тракта. В рубце находится сложное многокомпонентное сообщество прокариот, грибов, и протистов, которые продуцируют необходимые ферменты, позволяющие животному усваивать сложные целлюлозосодержащие субстраты. Микроорганизмы располагаются на поверхности клеток слизистой рубца и в рубцовой жидкости. Число клеток протистов в рубце достигает 200 тыс. в 1 мл, а прокариот – несколько миллиардов.

Микроценозы желудочно-кишечного тракта жвачных животных выполняют в организме хозяина ряд важных задач:

·  входят в состав трофических цепей, приводящих к расщеплению сложных целлюлозосодержащих биополимеров до легко усвояемых хозяином мономеров;

·  обеспечивают непрерывность и термодинамическую выгодность таких процессов в условиях желудочно-кишечного тракта;

·  обеспечивают хозяина витаминами, ростовыми факторами, регуляторами развития;

·  защищают хозяина от патогенных микроорганизмов;

·  активируют системы иммунитета хозяина.