Ne visi var atbildēt, kas ir Bacillus subtilis. Tomēr lielākā daļa no mums ir ļoti pazīstami ar šo radību. Ikviens, kurš kādreiz ir cēlis tikko pļautu zāli, ir redzējis zem tās bālganu pārklājumu. Tā ir baktērija Bacillus subtilis. Šī dabā neparasti izplatītā baktērija sākotnēji tika audzēta uz lauzta siena. Tāpēc mēs to saucam par siena nūju.
Mikrobioloģiskais "modelis"
Dažādām bioloģijas nozarēm ir savi "modeļa" organismi, kas kļūst par galveno pētījumu un eksperimentu objektu. Piemēram, ģenētikā par šādu organismu kļuvusi augļmuša Drosophila, vienšūņu mikrobioloģijā - skropstu kurpe, bet bakterioloģijā - Bacillus subtilis.
Pateicoties šai baktērijai, ir rūpīgi izpētīts sporu veidošanās process un karogbaktēriju motora motora darbības mehānisms. Molekulārie biologi bija vieni no pirmajiem, kas atšifrēja šī baciļa genomu.
Šodien Bacillus subtilis audzē bezsvara stāvoklī un tiek pētīta tā ietekme uz populācijas genomu. Kosmosa bioloģijāapstarots ar kosmisko ultravioleto staru un izpētīt tā spēju izdzīvot apstākļos, kas ir tuvu apstākļiem uz Marsa.
Īss apraksts
Siena nūju 1835. gadā pirmo reizi aprakstīja vācu biologs Kristians Gotfrīds Ērenbergs (1795-1876). Bacilis labi auga uz siena ekstrakta, tāpēc ieguva nosaukuma pirmo daļu. Ārēji tās ir stieņveida baktērijas, tāpēc tās sauc par nūjiņām.
Tie ir diezgan lieli baciļi (garums līdz 0,008 mm, diametrs 0,0006 mm), kurus var redzēt pat skolas mikroskopā. Bacillus subtilis uz šūnu membrānas virsmas ir daudz flagellu.
Šīs mobilās baktērijas ir aerobas (viņām ir nepieciešams atmosfēras skābeklis, lai nodrošinātu dzīvības procesus). Taču daži celmi (mākslīgi audzēti ģenētiski viendabīgas grupas) var kļūt par fakultatīviem anaerobiem.
Siena stieņu optimālā temperatūra ir no 25 līdz 30 grādiem pēc Celsija. Bet tie izdzīvos -5 un +150 grādu temperatūrā, pateicoties sporu veidošanai.
Uzturs un izplatīšana
Dabā Bacillus subtilis dzīvo augsnē, bet ir atrodams ūdenī un putekļos. Šie mikroorganismi ir daļa no mūsu zarnu mikrofloras un dzīvnieku kuņģa-zarnu trakta.
Tās ir saprofītiskās baktērijas, tās barojas ar organiskām atliekām. To galvenais enerģijas avots ir polisaharīdi, kuru pamatā ir augu (celuloze un ciete) un dzīvnieku (glikogēns) glikoze.
Siena baciļu vielmaiņas produkti ir aminoskābes, vitamīni, dažādi enzīmi, antibiotikas. Cilvēks jau sen ir iemācījies izmantot šīs baktēriju īpašības savās darbībās.
Bioķīmijas pazīmes
Siena stieņu svarīgākās īpašības ietver to spēju palielināt vides skābumu un ražot antibiotikas.
Šie baciļi ir rauga sēnīšu, salmonellas, amēbas Proteus un dizentērijas, strepto- un stafilokoku antagonisti.
Dzīves procesā siena baciļi sintezē aminoskābes, antibiotikas, fermentus un imūnaktīvās vielas. Mūsdienās šī baciļa celmus izmanto fermentu, antibiotiku, bioloģisko produktu (smakas pastiprinātāju, pārtikas piedevu), insekticīdu ražošanā.
Kā audzēt koloniju
Petri trauciņos šo baciļu kolonijas izskatās kā krunkainas pankūkas ar viļņainām malām b altā vai rozā krāsā, sausu un samtainu struktūru.
Laboratorijās siena baciļu celmus audzē uz gaļas-peptona buljona vai agara, mākslīgās barotnes vai uz vielas ar augu organisma paliekām.
Mājās pietiek uzvārīt parasto sienu un uzlējumu nolikt siltā vietā uz 1-2 dienām. Uz ūdens uzlējuma virsmas parādīsies plēve tikai no siena baciļa baktērijām. Visi pārējie mikroorganismi vārot mirs.
Oportūnistiski patogēni
Ieejakuņģa trakta mikrobiotas sastāvs, siena bacilis veicina komplekso polisaharīdu (celulozes) sadalīšanos, šķeļ olb altumvielas un veicina patogēnās mikrofloras inhibīciju.
Atvērtās brūcēs uz cilvēka ķermeņa šīs baktērijas izdala antibiotikas un fermentus, kas noārda atmirušos audus. Jau ir pierādīts, ka šiem baciļiem ir negatīva ietekme uz patogēniem organismiem ķirurģiskas infekcijas laikā (Salmonella, Staphylococcus, Streptococcus).
Tomēr tie ir nosacīti patogēni, jo tiem piemīt cilvēkiem tādas negatīvas spējas:
- Var izraisīt alerģiskus izsitumus.
- Izraisīt saindēšanos ar pārtiku, ēdot bojātu pārtiku.
- Var izraisīt acu infekcijas.
Siena nūja un cilvēks
No cilvēku lietošanas viedokļa baktērijas interesē divu jautājumu kontekstā:
- Kā viņi mums var palīdzēt.
- Kā viņi var mums kaitēt.
Cilvēku sadarbība ar siena nūju sākās jau sen. Mūsdienās mikrobiologi ir izaudzējuši daudzus šī baciļu celmus ar skaidri noteiktām īpašībām. Šis mikroorganisms tiek izmantots augkopībā, lopkopībā, zāļu ražošanā, atkritumu apsaimniekošanas metodēs zaļās ekonomikas ietvaros.
Baciļi medicīnā
Bioķīmiskās īpašības ļauj plaši izmantot šo organismu zāļu ražošanā. Bacillus subtilis saskaņā ar farmakoloģiskajām īpašībām attiecas uz:
- Pretcaurejas līdzekļi.
- Imūnmodulatori.
Preparātus uz siena baciļu bāzes ("Sporobacterin", "Bactisubtil", "Biosporin") izraksta zarnu un dzimumorgānu disbakteriozei, pēcoperācijas periodā ar strutojošām komplikācijām.
Tomēr ir vērts atcerēties par kontrindikācijām, no kurām galvenā ir paaugstināta jutība vai nepanesība pret zāļu sastāvdaļām.
Šis mikroorganisms tiek plaši izmantots arī uztura bagātinātājos.
Citas lietojumprogrammas
Augkopībā visizplatītākais preparāts, kura pamatā ir siena bacilis, ir "Fitosporīns". Tas ir efektīvs cīņā pret kultivēto augu sēnīšu un baktēriju slimībām. Tajā pašā laikā augļus var ēst pat tajā dienā, kad tie tiek apsmidzināti ar zālēm.
Lopkopībā siena stieņu īpatnība tiek izmantota celulozes raudzēšanai, kas veicina dzīvnieku labāku ogļhidrātu uzsūkšanos. Turklāt antibakteriālās zāles, kuru pamatā ir šī nūja, tiek plaši izmantotas lopkopībā, putnkopībā un zivkopībā.
Proteāzes un amilāzes, siena baciļu enzīmus, ražo komerciāli un izmanto mazgāšanas līdzekļos, miecēšanas un tīrīšanas līdzekļos.
Ir atsevišķi celmi, kuriem ir ļoti šaura specializācija. Piemēram, tos izmanto japāņu sojas pupiņu natto pagatavošanai.
Nākotnes plāni
Arī gēnu inženierijas attīstība nav iespējama bez tāsbaktērijas. Un siena nūja nav pēdējā transgēnu organismu radīšanas "modeļu" sarakstā.
Mēs jau esam rakstījuši par palīdzību kosmosa izpētē.
Šodien aktīvi attīstās siena baciļu izplatības izpēte dabā no vides drošības viedokļa. Jau ir veikti darbi, lai novērtētu vides stāvokli, pamatojoties uz šī unikālā mikroorganisma izplatības korelāciju ekotopā.
