3. Взаимоотношение бактерий с другими организмами: вирусами, бактериями, растениями и животными.

С вирусами. Вирусы – неклеточные организмы, внутриклеточные паразиты. Вирусы – паразиты бактерий называются бактериофагами. Широко распространены в природе – в почве, воде, экскрементах животных и человека, обнаружены примерно у 100 видов бактерий. Бактериофаги по типу взаимодействия с бактериальной клеткой делятся на:

1) вирулентные бактериофаги (размножаются в клетке бактерий, вызывают ее разрушение); 2) умеренные бактериофаги, при этом бактерия становится носителем бактериофага, это явление получило название лизогения. Бактериофаг находится в состоянии профага – геном вируса встроен в бактериальную хромосому, что приводит к изменению свойств бактерий – к конверсии (приобретают способность к образованию токсинов, изменяется морфология клеток бактерий и т.п.).

Формы взаимоотношений у бактерий.

1. Конкуренция: а) пассивная (потребление одинаковых субстратов); б) активная (продукты обмена веществ одного из конкурентов подавляют жизнедеятельность другого).

2. Синтрофия. В основе лежит или передача фактора роста от одного вида бактерий к другому (витамины, аминокислоты и т.п.); или образование одним организмом субстрата, обеспечивающего рост другого; или удаление одним организмом продукта, токсичного для другого.

3. Антагонизм. Угнетение одним видом другого взаимоно. Может проявляться: 1) накопление в среде продуктов обмена: кислот и щелочей (например, молочнокислые бактерии, осуществляя молочнокислое брожение, выделяют в среду молочную кислоту, при этом снижается рН и сопутствующие виды бактерий молока при этом погибают); 2) образование экзоферментов (протеаз, лизоцимов), например бактерии рода Lysobacter способны лизировать грамположительные и грамотрицательные бактерии, водоросли, дрожжи, нематоды; 3) образование антибиотиков, подавляющих рост сопутствующих видов бактерий.

4. Паразитизм. Немногочисленные случаи в мире прокариот. Например, Vampirovibrio chlorellavorus – облигатный паразит водоросли Chlorella, для роста нужны только живые клетки водоросли.

5. Хищничество. Например, Bdellovibrio bacteriovorus – паразит грамотрицательных бактерий (например, бактерий группы кишечной палочки).

6. Симбиоз. Примером симбиотических взаимоотношений между бактериями является образование консорциума, в котором клетки двух видов как бы объединены в единый организм. Например, консорциум Pelochromatium roseum, который состоит из сульфатвосстанавливающей бактерии Desulfotomaculum sp. и нескольких клеток зеленой серобактерии Chlorobium phaeobacteroides, осуществляющей фотосинтез. Процессы сульфатредукции и фотосинтеза взаимозависимы.

С растениями. Выделяют бактерии филлосферы (заселяющие наземные органы растений) – эпифиты, численность которых может достигать до 10⁶-10⁷ кл/г зеленой массы растений. Функции микроорганизмов филлосферы: 1) образуют меланиновые и /или каротиноидные пигменты, защищающие от губительного действия УФ солнечного света; 2) осуществляют молочнокислое брожение; 3) осуществляют спиртовое брожение, на поверхности фруктов; 4) образуют фитогормоны (ауксины, цитокинины, гибберилины); 5) азотфиксирующие бактерии, улучшают азотное питание растений; 6) бактерии – патогены растений.

Корневая система растения всегда обильно заселена бактериями. Микроорганизмы находятся на поверхности корней и в почве, прилегающей к корням – ризосфере. Число бактерий в ризосфере всегда превышает их число в почве, удаленной от корней в десятки и сотни раз, это явление получило название ризосферный эффект. Усиленное размножение бактерий в ризосфере определяется поступлением в прикорневую зону корневых выделений, содержащих различные органические вещества. Функции бактерий ризосферы: 1) синтез витаминов; 2) синтез фитогормонов (гибберилина и гетероауксина); 3) разрушение органических и минеральных веществ почвы, тем самым способствуют повышению эффективности использования растением веществ почвы; 4) некоторые виды бактерий выделяю антибиотики, подавляющие различные патогенные бактерии и грибы; 5) некоторые бактерии выделяют ферменты, расщепляющие клеточные стенки патогенных грибов; 6) азотфиксирующие бактерии, улучшают азотное питание растений; 7) бактерии – патогены растений.

С беспозвоночными животными. Бактерии – эндоцитобионты у простейших. Например, у инфузорий р. Paramecium зараженные бактериями особи теряют способность вступать в половой процесс или становятся инфузориями – киллерами для незараженных особей. Эндоцитобионтами инфузорий могут быть метанобразующие бактерии. Подобный симбиоз наблюдается у инфузорий, обитающих при отсутствии молекулярного кислорода в кишечнике животных, илах и т.п. В морской среде широко распространен симбиоз различных беспозвоночных животных (моллюски, губки, нематоды, погонофоры и пр.) с хемосинтезирующими бактериями, способными к синтезу органических веществ за счет энергии окисления соединений серы, прежде всего, сероводорода. У 10-20% насекомых, относящихся к различным группам, в клетках можно обнаружить бактерий рода Wolbrachia, которые вмешиваются в процессы размножения насекомых. Потомству вольбрахии передаются с яйцами, т.е. по материнской линии и определяют жизнеспособность потомства. Кроме того, зараженные особи способны к партеногенезу. В некоторых группах насекомых симбионты обычны у форм, питающихся древесиной, соком растений или кровью (тли, цикады, белокрылки, червецы, листоблошки, некоторые жуки, клопы). У таракановых бактерии-симбионты присутствуют всегда и у всех видов независимо от характера питания. Если таракана лишить симбионтов, обработав его антибиотиками, он становится малоактивным и в конце концов дегенерирует.

Митохондрии и хлоропласты произошли от прокариот-симбионтов.

С позвоночными животными. Бактерии, населяющие организм здорового животного, образуют нормальную микрофлору. Лучше всего изучена нормальная микрофлора человека. Ребенок рождается стерильным. После рождения происходит контакт с микроорганизмами: 1) через дыхание; 2) с пищей; 3) на поверхность тела из воздуха.

Микробиота кожи. Встречаются следующие рода:

Streptococcus	Mycobacterium	Enterobacter
Staphylococcus	Brevibacterium	Escherichia
Micrococcus	Corynebacterium	Bacillus
Propionibacterium	Proteus	Clostridium

Микробиота глаз. Микробиота уха.

Corynebacterium	Corynebacterium	Candida albicans (грибы)
Staphylococcus	Staphylococcus	Aspergillus (грибы)
Neisseria	Micrococcus
Micrococcus	Pseudomonas (редко)

Микробиота носа. Микробиота носоглотки. Микробиота миндалин:

Micrococcus	Streptococcus	Streptococcus
Staphylococcus epidermis	Bacteroides	Staphylococcus
Neisseria	Neisseria	Corynebacterium
Streptococcus		Иногда встречаются:
Факультативные обитатели:		Proteus
Klebsiella pneumonia		Klebsiella
Staphylococcus aureus		Pseudomonas aeriginosa
Haemopillus influenza		Fusobacterium
Candida sp.		Spirillum
		Vibrio

Микробиота желудочно-кишечного тракта

Ротовая полость Желудок

Lactobacillus	Candida sp.	Streptococcus
Streptococcus	Факультативные обитатели:	Lactobacillus
Neisseria	Escherichia	Helycobacter pulori (иногда)
Staphylococcus	Klebsiella
Weillonella	Proteus
Corynebacterium	Pseudomonas aeriginosa
Bacteroides	Bacillus
Treponema	Clostridium

Кишечник

Streptococcus (S. feacalis)	Bacteroides	Anaerobiospirillum
Lactobacillus	Eubacterium	Metanobrevibacter
Сем. Enterobacteriaceae	Clostridium
Bifidobacterium	Butyrivibrio

Микробиота мочеполовой системы

Streptococcus	Грибы:
Staphylococcus	Candida	Geotrichum
	Turulopsis

Роль нормальной микрофлоры человека: 1) могут вызывать инфекции (аутоинфекции); 2) конкурируют с патогенными бактериями, попадающими в организм человека; 3) стимулируют иммунную систему человека; 4) обеспечивает организм человека витаминами группы В, витамином К.

Стойкие нарушения качественные и количественные нормальной микрофлоры – дисбактериоз.