Геомикробиология

Геомикробиология является одним из разделов экологиче ской микробиологии. В ее задачи входит выяснение роли микроорганизмов в процессах миграции, рассеяния и накопления .химических элементов в биосфере. Геомикробиология тесня смыкается с другими разделами экологической микробиологии—водной и почвенной. Однако основной предмет геомикробиологии—это та роль, которую микроорганизмы играют а круговороте химических элементов и соединений в горных по­родах и подземных водах. Возникновение геомикробиологии стало возможным после открытия С. Н. Виноградским и М. Бейеринком бактерий, участвующих в определенных этапах крутоворота азота, серы, железа.

Прогресс отечественной геомикробиологии в первой половш не нашего столетия связан с именами Г. А. Надсона, Б. Л. Исаченко, Л. И. Рубенчика и ряда других ученых. В послевоенный период интенсивная работа в этом направлении началась в Институте микробиологии АН СССР. Обширный материал, полученный в ходе этих исследований, был обобщен в монографиях М. В. Иванова «Роль микробиологических процессов в генезисе месторождений самородной серы» (1964); Г. И. Каравайко, .С. И. Кузнецова, А. И. Голомзика «Роль микроорганизмов в выщелачивании металлов из руд» (1972); Г. А. Заварзина «Литотрофные микроорганизмы» (1972).

В 1972 г. Н. Н. Ляликова сообщила об открытии автотроф-Ного организма с новым типом энергетического метаболизма —Stibiobacter—бактерии, источником энергии для которой слу­жит окисление трехвалентной сурьмы до высших окислов. В 70-е годы под руководством М. В. Иванова были проведены исследования активности бактерий в осадках озер, морей и океанов, причем для оценки активности бактерий были исполь­зованы радиоизотопные методы. Принципиальный интерес пред­ставляет собой установленный факт активного развития бакте­рий в глубоких слоях осадков, даже на глубине нескольких мет­ров от поверхности ила. Широко распространены в осадках метанобразующие архебактерии и сульфатредуцирующие бак­терии. Последние, как оказалось, играют весьма значительную роль в минерализации органического вещества в биосфере.

Начиная с 50-х годов исследования в области геологической микробиологии ведутся в Институте микробиологии и вирусо­логии АН Казахской ССР в Алма-Ате. Здесь исследовано взаи­модействие бактерий с минералами, содержащими медь, цинк, свинец, мышьяк, и с ионами этих элементов, открыты автотрофные бактерии, окисляющие мышьяк. Результаты исследований обобщены в монографии А. Н. Илялетдинова «Микробиологи­ческие превращения металлов» (1984).

§ 1.

Земное тяготение

Все организмы, живущие на Земле, находятся под действием силы земного тяготения. Влияет ли этот фактор на развитие бактерий, остается неясным. В космических биологических исследованиях последних лет для выяснения этого вопроса предприняты специальные эксперименты. В частности, наблюдали за развитием бактерий, находящихся в условиях микрогравитации. Теоретически невесомость на микроорганизмы может влиять через перераспределение внутриклеточных части или в результате изменения взаимодействия между клеткам популяции в жидкой среде. Изменения величины массовых может оказать заметное влияние на внутриклеточные процессы только для клеток, размеры которых превышают 10 мкм. {-клетки бактерий, диаметр которых у подавляющего большинства форм меньше 10 мкм, невесомость может влиять, изменен лишь скорость их осаждения в жидкой среде. Бактерии, плотность которых несколько больше плотности воды, в водной со де находятся в состоянии, близком к невесомости. Взвешенны в водной среде бактерии все же постепенно оседают. Некоторые аэробные бактерии, выращиваемые без перемешивания, в невесомости росли лучше, видимо, благодаря меньшему оседанию на дно сосуда. Кроме того, в условиях космического полете наблюдалось некоторое увеличение частоты передачи поздним маркеров при конъюгации у кишечной палочки, т. е. образовавшиеся пары были более стабильны. Доказательств возможное прямого влияния силы гравитации на бактериальные клетки пока не получено. У бактерий не обнаружен геотаксис, т. е. способность различать верх и низ, которой обладают некоторые одноклеточные эукариоты. Вместе с тем. имеются свидетельств;

способности бактерий к определенной ориентации в пространстве об этом говорит, в частности, геометрически правильна? форма плодовых тел миксобактерий, к тому же определенные образом ориентированных относительно подлежащего субст­рата.

Специфика взаимодействия бактерий с окружающей средой связана с их незначительными размерами. Бактериальная клет­ка только примерно в 10⁴ раз крупнее окружающих ее молекул Она подвергается постоянной бомбардировке молекулами в результате их беспорядочного теплового движения, и эти удары ощутимы. Неравномерность пространственного распределения ударов приводит к беспорядочным перемещениям клетки каждую секунду на расстояние, примерно соответствующее ее диаметру, и к повороту примерно на 60°. Приобретаемое клеткой при этом ускорение в сотню раз превышает ее ускорение засчёт силы земного притяжения. Таким образом, молекулярные взаимодействия, связанные с тепловым движением молекул, 1ействуют на бактерию значительно эффективнее, чем сила земного притяжения.