С.Дж.Перт

природных средах, поскольку они содержат вещества, такие;

как аминокислоты, которые могут образовывать комплексы с

ионами металлов. На токсичность органических кислот часто

значительное влияние оказывает рН, и при увеличении рН

токсичность органических кислот уменьшается. Субстрат может вести себя как ингибитор, и тогда лаг-период будет зависеть от

времени, необходимого для уменьшения коицентрации субстрата

до значений, при которых возможна максимальная скорость

роста (разд. 17.8). Ингибирующее влияние на рост могут ока­ зывать продукты метаболизма в инокуляте. Например, неко­

торые представители Lactobacillaceae при пересеве из анаэроб­

ной среды в аэробную могут накапливать перекись водорода, являющуюся сильным ингибитором роста. Перекись водорода

индуцирует образование пероксидазы, которая удаляет пере­

кись водорода. Лаг-период, обусловленный перекисью водорода,

может увеличиваться с увеличением размера инокулята, по­

скольку образование перекиси водорода пропорционально кон­

центрации клеток [295].

Если инокулят состоит из споровых форм, то лаг-период,

предшествующий вегетативному росту, представляет собой тот

отрезок времени, в течение которого происходит прорастание

спор.

19.4.Действие инокулята

Воснове наших представлений о количественном воздей­

ствии «возраста» инокулята на лаг-период в бактериальных культурах лежит главным образом изучение культур Klebsiella aerogenes Лоджем и Хиншельвудом [188]. Они произвольно

измеряли возраст инокулята, взятый приблизительно из начала логарифмической фазы, когда плотность бактериальной попу­

ляции составляла 106 клеток в 1 мл. Действие возраста, показан­

ное на рис. 73, зависело от того, была ли среда минимальной

с глюкозой и аммонием в качестве единственных источников углерода и азота или аммоиий заменялся аспарагином. На глю­

козно-аспарагиновой среде задержка роста начинала появлять­

ся приблизительно тогда, когда культура, из которой брали инокулят, вступала в стационарную фазу, и с увеличением воз­

раста инокулята задержка асимптотически стремилась к мак­

симуму. Однако с увеличением возраста лаг-период воспроизво­

дился хуже, возможно, сказывалось влияние отмирания клеток.

Лаг-период в глюкозно-аммонийной среде (рис. 73, Б) был

длительным, если источник инокулята находился в начале своей

логарифмической фазы роста. Лаг-период достигал минимума, если инокулят брали в конце логарифмической фазы, и увели­ чивался, если культура, из которой брали инокулят, вступала в стационарную фазу. Таким образом, Лодж и Хиншельвуд

установили различие между ранним лаг-периодом, наступаю­

щим, если инокулят берут из ранней логарифмической фазы, и

поздним лаг-периодом, характерным для инокулята из куль­

туры в стационарной фазе.

Наступление раннего лаг-периода можно предотвратить

добавлением стерильного фильтрата культуры, взятого из позд­ ней логарифмической фазы или при увеличении размера иноку•

Рис. 73. Лаг-период как функция «возраста инокулята» в культуре KleЬ­

siella aerogenes.

А. На глюкозно-аспарагино-солевой среде. Б. На глюкозно-аммонийно солевоl! среде (188),

rиновой среде, не влияло ни добавление фильтрата, ни увеличе­

ние объема инокулята. То обстоятельство, что ранний лаг-пе­ риод можно устранить добавлением соединений, таких, как

аспарагин, являющихся промежуточными продуктами цикла

лимонной кислоты, или увеличением объема засева, напоминает

пути устранения эффекта, вызываемого субоптимальной концен­ трацией растворенной двуокиси углерода (разд. 8.10). Воздух

барботировали сквозь культуру К. aerogenes, используемую

Лоджем и Хиншельвудом, поэтому можно думать, что ранний лаг-период был вызван недостатком двуокиси углерода. При­

чины проявления лаг-периода в аспарагиновой среде или позд­

него лаг-периода в минимальной среде обсуждаются в разд. 19.6.

19.5. Влияние температуры

Влияние температуры на лаг-период в культурах вида Sta- phylococcus в богатой среде показано в табл. 19. Поскольку

отношение длительности лаг-периода к времени удвоения близ­

ко к постоянной величине, лаг-период может служить удобным

«улучшением» среды, может служить тем же целям, что и

увеличение объема засева.

Никакого специального изучения задержки роста в связи с природой лимитирующего субстрата в инокуляте не проводи­ лось. Вполне возможно, что в большинстве случаев лимитирую­ щим субстратом служил источник углерода и энергии. Многие эффекты, связанные с сокращением лаг-периода в периодиче­ ской культуре, соответствуют «скачку вверх» по скорости роста в хемостатной культуре.

Таблица 20

Основные условия для поддержания двух видов микробов

вхемостатной культу ре 1)

1.С одним лимитирующим субстратом:

1) Во всех системах скорость разбавления должна быть меньше, чем критические скорости разбавления обоих видов.

Для того чтобы обозначить разные типы взаимодействия

видов, иногда используются различные термины, такие, как

комменсализм, симбиоз и паразитизм. Однако эти термины во

многом перекрываются по смыслу и не могут удовлетворить

некоторым типам взаимодействий, приведенных в табл. 20.

20.2. Конкуренция за один и тот же лимитирующий субстрат

20.2.1. Свободная конкуренция

Результат конкуренции за один лимитирующий субстрат

между двумя видами определяется влиянием концентрации (s)

этого субстрата на удельную скорость роста (µ) каждого вида. Если зависимость µ(s) была бы для каждого вида одинакова,

то не было бы никакой конкуренции. Однако, вероятнее всего,

эти зависимости различны и являются каким-то из вариантов,

показанных на рис. 74. В периодической культуре, если

начальная концентрация лимитирующего субстрата значитель­

но превышает значение Ks, каждый вид будет расти с макси­

мальной для него скоростью, до тех пор пока лимитирующий

субстрат практически не истощится. В хемостатной культуре,

напротив, после начального переходного процесса один из орга­

низмов с большей скоростью роста будет вытеснять другой из культуры. Если есть «пересечение» зависимостей µ (s), как по­

казано на рис. 74, Б, то какой из видов будет расти быстрее,

источник субстрата в хемостате, причем устойчивая смешаннан

культура с преобладанием Е. coli наблюдалась при малых ско­ ростях разбавления, а с преобладанием S. marcescens - при

больших. Механизм, позволяющий обоим видам сосущество­

вать, в этом случае не был установлен.

20.3. Два вида с разными лимитирующими субстратами

Условия для удержания двух видов в хемостатной культуре,

отнесенные в табл. 20 к классу 11, сводятся к присутствию в среде двух разных лимитирующих субстратов для видов А и В в концентрациях Sa и sь соответственно. Это не исключает воз­

можности, что каждый вид может использовать оба лимитирую­

щих субстрата. Полная скорость описывается уравнением на­ копления лимитирующего субстрата для вида А:

где буквами а и Ь обозначены параметры видов А и В соот­ ветственно. Член Уа/а означает экономический коэффчциент

вида А по его лимитирующему субстрату. Параметр qь - мета­

болический коэффициент для поглощения лимитирующего суб­

страта вида А видом В. Если Ха/Уа/а » qьхь, то уравнение

(20.6) аппроксимируем:

(20.7)

что идентично выражению для поглощения лимитирующегn

субстрата в чистой культуре. Если подобное же уравнение

можно получить для вида В и его лимитирующего субстрата, то рост двух видов будет суммой роста каждого из них на лимитирующих субстратах.

Подобная система была обнаружена в опытах с Pseudo-

monas aeruginosa и Klebsiella aerogenes, растущих на глюкозе

няет Pseudomonas. В такой системе происходит еще и другое взаимодействие: оксибензоат выступает как ингибирующий субстрат для Klebsiella, но не для Pseudomonas. Следовательно, если концентрация оксибензоата достигает уровня, ингибирую­

щего рост Klebsiella, то Pseudomonas может потреблять его

больше и тем самым понизить концентрацию до уровня, не ин­

гибирующего рост Klebsiella.