Изменение подвижности микроводорослей в присутствии антибиотиков

Учебные материалы по биологии / Идентификация микроводорослей Euglena glacilis и анализ их чувствительности к ингибирующим веществам / Изменение подвижности микроводорослей в присутствии антибиотиков

Страница 1

Проблема биологической подвижности является одной из ключевых проблем современной биофизики. Разнообразные типы подвижности присущи живым объектам на всех уровнях организации: от отдельных клеточных органелл до высокоорганизованной подвижности организмов в целом. При всей широте ее проявлений в основе любого движения в биологической системе лежит фундаментальный процесс преобразования энергии химических связей макроэргических молекул в механическую работу. Универсальность этого преобразования и его высокая эффективность, с одной стороны, а также очевидная значимость роли подвижности в функционировании биологических объектов, с другой стороны, - вызывают и поддерживают многолетний интерес к этой проблеме исследователей, специализирующихся не только в области биологии, но и в биофизике, биохимии и бионике.

Первые основополагающие результаты по изучению биологической подвижности были связаны с выяснением механизма мышечного сокращения в 40-х - 50-х годах нашего века. И только в последние десять лет наблюдается заметная интенсификация усилий по экспериментальному исследованию и теоретическому моделированию различных форм немышечной подвижности: от передвижения жгутиковых и ресничковых микроорганизмов до одной из наименее исследованных форм - подвижности протоплазмы внутри клетки.

Подвижность протоплазмы присуще практически всем растительным клеткам на разных стадиях их развития, а также ряду миксомицетов. Не случайно, что наиболее интенсивное течение протоплазмы свойственно клеткам больших размеров, таким как гигантские клетки водорослей, миксомицетам в стадии плазмодия и т.д. Это связано, по-видимому, с необходимостью более эффективного транспорта веществ внутри клетки таких размеров, чем это может быть обеспечено диффузионными процессами. Другая функция подвижности протоплазмы связана с передвижением микроорганизма в целом, что характерно, например, для плазмодия, амеб и даже некоторых видов водорослей (диатомовых).

Несмотря на распространенность и внешнюю простоту проявления данного процесса, единого взгляда на механизмы создания течения протоплазмы в клетках того или иного вида в настоящее время не существует.

Исследование немышечной подвижности имеет не только фундаментальную, но и практическую ценность, связанную прежде всего с ролью подвижности протоплазмы в транспорте ассимилятов в растении. Одним из интересных практических приложений этих исследований может быть также биологическое тестирование загрязнения окружающей среды, в частности, водоемов [7].

Наиболее примитивные водоросли - синезеленые - не обладают способностью к активным движениям, а среди других одноклеточных водорослей преобладают активно подвижные. И хотя у одноклеточных растений есть настоящие прикрепленные формы (некоторые диатомеи), тем не менее как закономерный переход к прикрепленному образу жизни во взрослых стадиях онтогенеза растений связан с переходом от одно- к многоклеточное.

Споры бактерий и синезеленых водорослей служат лишь целям переживания неблагоприятного времени и поэтому не обладают активной подвижностью. У водорослей и грибов появляются также споры, специально служащие целям размножения, которые могут быть пассивно или, чаще, активно подвижными.

При исследовании стерилизации многоклеточных водорослей солоноватых вод в экспериментальных целях антибиотиками, сульфамидами и фунгицидами У.Шивер упоминает, что загрязнения стерильных низших водорослей диатомеями и синезелеными водорослями не наблюдается. Для подавления бактерий он также применял концентрации антибиотиков от 1000 до 10000ед/мл пеницилиллина и от 1,0 до 10,0мг/мл стрептомицина. Ширер допускает, что диатомеи были поражены фунгицидами, в то время как синезеленые водоросли пoгибли от высоких концентраций пеницилллина. Согласно Галловею и Крауссу, а также Палмеру и Малонею синезеленые водоросли уничтожаются даже очень низкими концентрациями антибиотиков. В качестве минимальной концентрации для Microcystis aeruginosa Шивер называет 2,0ppm пенициллина, а для Anabaena variabilis 0,1ppm пенициллина. Для зеленых низших водорослей потребовалось 1000ppm.

До сих пор в аквариумистике не было сведений о борьбе с сине-зелеными водорослями при помощи антибиотиков. Поэтому, чтобы установить возможность борьбы с сине-зелеными водорослями в густо засаженном аквариуме с рыбами при помощи пенициллина, было проведено испытание. Применялся пенициллин Г (бензилпенициллин-натрий) в 330-литровом аквариуме.

При концентрации пенициллина 1000ед/л заметного эффекта в подавлении роста сине-зеленых водорослей не наблюдалось. Применение 2000ед/л дало слабый эффект: распространение сине-зеленых водорослей приостанавливалось, наслоения окрашивались в серый цвет. Но уже через 3-5 дней они вновь начинали бурно расти. При концентрации пенициллина 5000ед/л сине-зеленым водорослям был причинен значительный ущерб. Наслоения стали грязно-серыми; они отпадали или свертывались и легко могли быть собраны трубкой. Этот процесс развивался медленно и достиг наибольшей силы через 4-6 дней. Через 10 дней все видимые наслоения сине-зеленых водорослей исчезли, но еще через 3-4 дня появились новые, которые бурно размножались. Только применение 10000ед/л указанного пенициллина позволило получить прочный результат. Сине-зеленые водоросли отмерли без остатка в течение 8 дней, они не появились и через 5 месяцев. В этот период не предпринимались никакие изменения в освещении и составе воды: впрочем, отпадавшие остатки сине-зеленых водорослей убирали. Свежую воду не добавляли. Этот опыт успешно был проведен и в других аквариумах.