ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Предисловие редакторов перевода из "Жизнь микробов в экстремальных условиях" Коллективная монография под редакцией профессора Кашне-ра, с русским переводом которой могут теперь ознакомиться советские читатели, занимает достаточно заметное место в ряду книг, посвященных жизни микроорганизмов в экстремальных условиях среды. [c.5] К числу несомненных достоинств предлагаемого вниманию читателей издания следует отнести то, что исключительно важная в теоретическом и практическом отношениях проблема находит на его страницах широкое и разностороннее освещение. Все главы монографии в основном принадлежат перу специалистов, хорошо зарекомендовавших себя многолетними активными исследованиями именно в тех областях микробиологии, которым посвящены соответствующие критические обзоры. Хотя разные главы книги неравноценны по объему и глубине проработки материала, в целом они существенно дополняют друг друга, усиливая общий, так сказать, кумулятивный эффект книги. Во многих случаях авторам удается устранить досадный, но нередкий в литературе разрыв в уровне интерпретации результатов экологических, физиологических и биохимических исследований. Перед читателем развертывается многогранная и захватывающая картина борьбы за существование, которую ведут микроорганизмы в самых суровых условиях окружающей среды. Многосторонний подход к освещению проблемы не только расширяет круг читателей книги, но и наглядно демонстрирует незаменимость того конкретного вклада, который вносят в решение общей проблемы экологи, физиологи и биохимики. [c.5] Подготовка книги, а тем более коллективной монографии, к печати — процесс, занимающий достаточно длительное время. [c.5] естественно, относится и к переводу. Авторы некоторых глав, предвидя, что ряд данных, изложенных в тексте, к моменту выхода в свет английского издания, возможно, устареет, снабдили соответствующие библиографические списки дополнительными литературными источниками, ускользнувшими из их поля зрения во время написания глав или появившимися уже после того, как последние были написаны. Редакторы русского перевода, в свою очередь, сочли такое начинание полезным и продолжили его в своих примечаниях, снабдив текст дополнительными ссылками на важнейшие литературные источники, которые могут заинтересовать советского читателя. [c.6] Как может убедиться сам читатель, авторы и редактор английского издания не делают попыток однозначно определить, какое конкретное содержание они вкладывают в представление об экстремальных условиях существования микроорганизмов. На данном этапе развития наших знаний такой подход кажется оправданным, ибо он исключает опасность заведомо устранить из рассмотрения важные факты и соображения. Необходимо учесть, что при широкой трактовке понятия экстремальных условий существования в него могут быть включены и такие условия, которые в данной книге совсем не обсуждаются. В качестве одного из примеров можно указать на предложение Моулдера рассматривать условия существования, микроорганизмов внутри клеток организма-хозяина тоже как экстремальные. [c.6] В лучших главах книги высокая информативность удачно сочетается с деловитостью и простотой изложения. Вопросы, ещё ожидающие своего решения, не затушевываются, а подчеркиваются нередко намечаются и возмолшые пути их решения. [c.6] Внимание авторов н составителей монографии привлекает преимущественно активное, т. е. сопровождаемое ростом и размножением, существование микроорганизмов в экстремальных условиях окружающей среды. В этом смысле книга ча стично созвучна тематическому сборнику, составленному несколько ранее Английским обществом общей микробиологии . Уместно, быть может, напомнить, что неблагоприятные условия окружающей среды, в которых возможно временное сохранение жизнеспособности по крайней мере некоторыми специализированными (обычно покоящимися) клетками микроорганизмов (спорами), по своему диапазону значительно шире тех условий, которые пригодны для роста вегетативных форм микроорганизмов. Однако изучение спор микроорганизмов, в том числе их устойчивости к экстремальным условиям, — это настолько обширная область , что рассмотрение данного аспекта проблемы потребовало бы отдельной монографии. [c.7] Можно надеяться, что знакомство с книгой окажется полезным для широких кругов микро биолоЕОв и биохимиков, интересующихся вопросами общей, медицинской, промышленной, сельскохозяйственной и космической микробиологии. С. пользой может быть прочитана книга (или отдельные ее разделы) также преподавателями высших учебных заведений, аспирантами и студентами старших курсов кафедр микробиологического профиля. [c.7] Давно известно, что некоторые микроорганизмы могут существовать при высоких или низких температурах, больших давлениях, высоких концентрациях различных растворенных веществ, в том числе и таких, которые обычно считаются ядовитыми, кислых или щелочных значениях pH, а также в условиях интенсивного облучения. В прошлом такие микроорганизмы изучались либо как биологические курьезы , либо как агенты, вызывающие порчу пищевых продуктов. За последние несколько лет интерес к этим микроорганизмам значительно возрос и изменился по существу. Стало очевидным, что они могут служить важными объектами для изучения самых глубоких аспектов клеточной и молекулярной биологии помимо этого они расширяют наши представления о многообразии используемых живыми существами физиологических и биохимических механизмов, а также помогают понять особенности жизни в морских глубинах. Исследование этих микроорганизмов имеет большое значение и для выяснения вопросов, связанных с происхождением жизни и возможностью ее в космическом пространстве. [c.8] Отдельные главы этой книги, написанные рядом специалистов, посвящены экологическому распределению микроорганизмов, живущих в экстремальных условиях, их физиологии и способам адаптации. Книга предназначена для исследователей, работающих в соответствующей области, студентов старших курсов, изу-чающргх микробиологию и биохимию, а также для всех интересующихся огромным и разнообразным миром микроорганизмов. [c.8] КО ОДНО из наиболее холодных мест на Земле, но, пожалуй, и самое засушливое. [c.12] В этой книге не дается точного определения понятия экстремальные условия отмечается лишь, что многие из рассматриваемых условий оказались крайне неблагоприятными для человека. В ней мы будем говорить в основном об условиях окружающей среды, в границах которых способны существовать микроорганизмы, а также о механизмах, при помощи которых они вы-лшвают в этих условиях. Последние определяются химической природой веществ и физической природой Земли. Все формы жизни нуждаются в жидкой воде. Из всех неблагоприятных воздействий, которым подвергаются живые организмы, высушивание относится, пожалуй, к наиболее сильным. Крайне сомнительно, чтобы какой-либо организм мог расти, если активность (а ) содержащейся в нем воды составляет менее 0,6, т. е. менее 60% активности чистой воды, да и этот предел доступен лишь немногим грибам. Большинство микроорганизмов нуждается в гораздо более высоких значениях aw. Область температур, в границах которой могут развиваться живые организмы, — это в сущности те температуры, при которых вода остается в жидком состоянии, а именно - 273—373°К- [Несколько предположений об условиях, которые позволили бы воде оставаться жидкой при гораздо более низких температурах, например при температурах, присущих некоторым из лун Юпитера, высказаны в одной из работ (КизЬ-пег, 1976). Впрочем, надо признать, что эти предположения чисто умозрительны.] В общем температура развития наиболее теплоустойчивых микроорганизмов всего примерно на 37% превышает самую низкую температуру, при которой возможно существование наиболее холодоустойчивых микробов. Однако этот факт не мешает нам по-прежнему рассматривать условия- в кипящей воде как экстремальные. [c.12] Возможны самые разнообразные вариации окружающей среды. Микроорганизмы могут существовать при концентрациях водородных ионов, различающихся на несколько порядков отдельные микроорганизмы растут при pH 10 и даже при более высоких. Многие микробы легко выдерживают стократные изменения в давлении. Так, при самом высоком давлении, существующем в морских глубинах, рост многих микроорганизмов лишь слегка подавлен. Развитие одних микроорганизмов угнетается такими концентрациями тяжелых металлов, как 10 М, в то время как другие устойчивы к действию этих металлов в концентрациях в миллион раз больших. Разные виды микробов отличаются друг от друга по своей устойчивости к радиации в тысячу раз. [c.12] Способность некоторых микроорганизмов жить при высоких температурах уже давно привлекла внимание биологов долгое время среди прочих экстремальных условий высокие температуры и их влияние на организмы изучались особенно интенсивно. В горячих источниках и других водах вулканического происхождения исследователи пытались установить экологические взаимосвязи. Об этом кратко говорится в гл. 5, написанной Теней и Броком, которые наиболее подробно останавливаются на экологическом распространении термофильных грибов. В этой главе показано, что на Земле очень много самых разнообразных мест с высокой температурой верхние слои почвы, кучи компоста, стога сена, горы стружки, отвалы угля, кучи шлака, помет аллигатора и охлаждающие устройства ядерных реакторов. За исключением первого и последнего случаев, высокая температура в таких местах, достигающая порой 60 С и больше, вызвана в значительной степени жизнедеятельностью микроорганизмов. Это может служить одним из примеров экстремальных условий, которые своим возникновением обязаны самим микроорганизмам , другие приведены в последующих главах. [c.14] Многие горячие источники обладают повышенной кислотностью известны также и другие многочисленные места с низкими значениями pH. В некоторых из них, например в болотах и кислых рудничных водах, низкие величины pH обусловлены жизнедеятельностью микроорганизмов. Сушествуют также зоны со щелочными значениями pH, правда, они изучены менее детально, не исключено, что в них будут найдены весьма интересные микроорганизмы. Одной из причин возникновения высоких величин pH, обусловленных микробной активностью, служит разложение мочевины до аммиака. Уже давно известно (гл. 7), что многие микроорганизмы способны размножаться в интервале значений pH, в котором их внутриклеточные ферменты не функционируют. По-видимому, несмотря на то что pH окружающей среды молсет меняться, внутри своих клеток эти организмы поддерживают постоянную кислотность. В последние годы это предположение подтвердилось для ряда организмов, особенно для тех, которые существуют в условиях повышенной кислотности. Структуры на поверхности клеток у Таких организмов должны быть приспособлены к крайним значениям pH, что и было действительно показано для некоторых из них. Наружные слои клеток микроорганизмов, живущих в условиях повышенных температур и кислотности, отличаются, надо полагать, характерным химическим составом, который необходим им для того, чтобы выдерживать такие необычные условия. Некоторые организмы обладают жесткими мембранами с очень низким содержанием липидов в этом отношении, а также свойствами своих липидов их мембраны напоминают мембраны экстремально-галофильных бактерии. [c.15] Любой организм, живущий при наличии высоких концентраций растворенных веществ, находится также в условиях низкой активности воды (а ). Нередко эти два эффекта невозможно отделить один от другого. Изучению влияния доступности воды для микроорганизмов, размножающихся в природных условиях, посвящена гл. 9, написанная Смитом. Существует два вида стрессов осмотический — для микроорганизмов, находящихся в растворе, и матричный — для микроорганизмов, растущих на поверхностях, например на частицах почвы. Создается впечатление, что микроорганизмы более чувствительны к стрессу второго типа. Хотя для своего размножения микроорганизмы нуждаются в определенном уровне содержания воды, она ие требуется им для выживания. Как указывает Смит, многие микроорганизмы сохраняют жизнеспособность в течение долгого времени в отсутствие воды и начинают размножаться, как только она снова становится доступна для них. [c.16] Две последние главы этой книги частично касаются экстремальных условий, которые своим возникновением обязаны деятельности человека. Токсичность тялселых металлов представляет собой проблему скорее для человека, чем для микроорганизмов, которые научились по-разному приспосабливаться к таким веществам. Действительно, как указывает в гл. 10 Эрлих, сами микроорганизмы способны осуществлять трансформацию тяжелых металлов в окружающей среде выщелачивать металлы из руд в кислых рудничных стоках, изменять валентность металлов, как, например, при трансформации ртути в более или менее токсичные формы, а также при образовании таких особых форм скоплений металлов, как марганцевые конкреции. [c.16] Вернуться к основной статье