Використання мікробів у господарській діяльності

Розробка найбільш раціональних прийомів використання мікробів у господарській діяльності людини й свідома селекція мікробів стали можливі тільки після розробки мікроскопічних методів вивчення й з’ясування способів розселення й розмноження мікроорганізмів.

Основна заслуга в успішному дозволі цих питань належить геніальному французькому вченому Луи Пастеру ( Pasteur, 1822-1895) , справжньому творцеві наукової селекції мікробів, заснованої на свідомому застосуванні методичного штучного добору й умілому використанні природного добору шляхом створення умов, у яких добір діє в бажаному для селекціонера напрямку. Подальше вдосконалення селекції мікробів тісно пов’язане з досягненнями генетики й використанням цих досягнень у селекції.

Г. А. Надсон (1920) у результаті ряду ретельно виконаних досвідів ще в 1920 р. показав, що іонізуюча радіація викликає в грибів і бактерій стійкі спадкоємні зміни. Він виділив таким шляхом в Azotobacter chroococcum штами, що відрізняються підвищеною здатністю асимілювати атмосферний азот.

На початку 40-х років Бидл і Татум ( Beadle & Tatum, 1941 ) , використавши іонізуючу радіацію для викликання мутацій у мікробів, одержали в гриба Neurospora crassa значна кількість мутантів зі зміненим обміном речовин і підвищених вимог до живильних речовин. Ці дослідження привели до створення біохімічної генетики й зробили дуже сильний вплив на вдосконалення селекції мікробів.

У цей час у селекції мікробів існують три основних напрямки:

Селекція на підвищення стійкості до отрут, антибіотикам і на зниження вимог до складу живильного ; середовища Селекція на підвищення нагромадження корисних речовин; Селекція на підвищення вимог до ростовим речовинам.

Ми розглянемо в даному рефераті перший напрямок цієї цікавої області селекції.

Селекція форм із підвищеною стійкістю й зниженими вимогами

Цей напрямок пов’язане з виведенням таких форм мікробів, які мають здатність освоювати нові, недоступні для вихідних форм, екологічні ніші. Уміле використання природного добору дозволяє швидко й з порівняно невеликою витратою сил і засобів, одержувати штами з підвищеною стійкістю до різних несприятливих зовнішніх умов, отрутам, антибіотикам, фагам або зі зниженими вимогами до живильних речовин.

Шляхи виникнення мікробів з підвищеною стійкістю або зі зниженими вимогами до живильних речовин як у природних умовах під впливом природного добору, так і в штучних умовах у результаті діяльності селекціонерів, мають дуже важливе практичне значення. Людина зацікавлена одержати якнайшвидше корисні форми мікробів. При роботі зі шкідливими мікробами дослідників найчастіше цікавить питання про те, яким образом запобігти або, принаймні, затримати виникнення таких форм. Теоретичною основою для рішення цих питань служить еволюційне навчання Ч. Дарвіна й експериментальна генетика.

Виникнення форм мікробів з підвищеною стійкістю або зниженими вимогами до живильних речовин залежить від виникнення відповідних мутацій і впливу природного добору, що усуває незмінні вихідні форми й зберігає змінені, пристосовані до цих нових умов. Виникнення форм мікробів, пристосованих до більше тяжких умов, визначається співвідношенням трьох факторів: частоти появи мутацій, що спричиняються стійкість до цих зовнішніх умов, інтенсивність дії природного добору й числа особин у популяції, що піддаються впливу природного добору.

Чим частіше з’являються мутації, що спричиняються стійкість організму до певних зовнішніх умов, тим швидше й легше виникають форми, пристосовані до цих умов.

Інтенсивність природного добору сильно впливає на швидкість появи стійких форм і чим більше твердий цей добір, тим швидше виявляються стійкі форми.

Число особин у популяції, на яку впливає добір, має вирішальне значення для виникнення форм, стійких до певних несприятливих зовнішніх умов. Якщо популяція настільки велика, що в ній неодмінно повинне виникнути кілька стійких мутантів (тобто якщо число особин у популяції більше чила особин, що забезпечують виникнення одного стійкого мутанта) , а добір усуває всі незмінні вихідні форми, то виникнення стійких форм систематично відбувається в межах одного покоління, що піддається впливу природного добору. Але якщо число особин в окремих популяціях, що піддаються впливу природного добору, значно менше числа особин, що забезпечує виникнення хоча б одного стійкого мутанта, а добір відразу ж усуває всі незмінні вихідні форми, то в таких популяціях, стійкі форми можуть виникнути тільки в результаті щасливої випадковості.

Коли концентрація отруйних речовин у живильному високому середовищі, завдання виведення форм, стійких до таких високих концентрацій отрути, звичайно сильно утрудняється. Справа в тому, що мутації, які самі по собі давали б стійкість до таких високих концентрацій отрут, виникають винятково рідко або зовсім ен виникають і така стійкість може бути отримана тільки в результаті спільної дії ряду різних мутацій, кожна з яких окремо дає стійкість тільки до значно більше низьких концентрацій отрути. Але одночасно ці незалежні мутації проявляються винятково рідко й здійснити нагромадження їх можна тільки шляхом послідовного підвищення стійкості від порівняно низьких до усе більше високих концентрацій отрути. Цей метод називається – Східчасте підвищення стійкості.

Принцип східчастої селекції, тобто бактерії висаджують у живильне, середовище в якій бракує однієї речовини, у якому ці бактерії бідують, відбувається виведення штаму, здатного синтезувати ця речовина, потім треба посів цього штаму на живильне, середовище в якій бракує ще однієї речовини, у якому бідує вихідна форма бактерій, виводяться нові штами й т. д., цей принцип має дуже велике практичне значення для одержання корисних мікроорганізмів, здатних рости на більше простому й дешевому живильному, середовищах не містять певних ростових речовин або заключающих різні гнітючі й отруйні речовини, і тому непридатні для вихідних форм цих мікроорганізмів. Разом з тим цей метод використовується для запобігання появи нових форм мікроорганізмів, стійких до тих речовинам, які звичайно застосовуються для боротьби з ними (різні лікарські трави, антибіотики й ін.) . За допомогою східчастої селекції одержують нові штами продуцентів корисних речовин (антибіотики, амінокислоти, вітаміни й т. д.) , здатні рости й давати високу продуктивність на більше дешевих живильних, середовищах при менш інтенсивному перемішуванні й т. д. Це значно зменшує вартість промислового одержання таких корисних речовин.

Установлення принципу східчастої дії природного добору дозволило розробити рекомендації для запобігання виникнення лекарственно стійких форм патогенних мікроорганізмів, стійких до нових лікарських речовин і антибіотиків, широко застосовуваних для лікування захворювань.

Методи селекції мікробів постійно вдосконалюються. Завдяки їм учені змогли розробити способи для одержання нових речовин і препаратів, у яких так бідує людство.

Використовувана література:

Д. Ф. Петров “Генетика з основами селекції” М, Вища школа, 1976.

Використання мікробів у господарській діяльності