Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ОСОБЕННОСТИ БИОЛОГИИ GALLIONELLA

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "ОСОБЕННОСТИ БИОЛОГИИ GALLIONELLA"



АКАДЕМИЯ НАУК СССР ИНСТИТУТ ЦЖРОБИОЛОГИК

На правах рукописи

БАЛАШС8А Валентина Васильевна

ОСОБЕННОСТИ' БИОЛОГИИ

(Микробиология - 09.0> -|7)

(диссертация неписана на!г} языке)

V-

а I ' V

Авторефера

диссертации на соискание учено: Vелени кандидата биологических

Москуа - 1975

АКАДЕМИЯ НАУК СССР ИНСТИТУТ МИКРОБИОЛОГИИ

На правах рукописи

БАЛАШОВА Валентина Васильевна

ОСОБЕННОСТИ БИОЛОГИИ САЬЬЮНЕЬХА (Микробиология - 08.00,07)

(диссертация написана на русской языке)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москра - 1975 • ^ • - -

сА-^ч'з

Работа выполнена в Отдела физиологии хеиосинтезирующих микроорганизмов Института Микробиологии АН СССР

Научный руководитель - доктор биологических наук Г.А.ЗАВАРЗДО

Официальные оппоненты;

члэн-корреспондвнт АН СССР, профессор С.И.КУЗНЕЦОВ доктор биологических наук, профеооор А.А.АВАКЯН

Диссертация неправлена на официальный отзыв на Кафедру баологии почв Московского Государственного Университета имена М.В.Домокооова

Автореферат разослан £¿¿^£^^£1975 г.

Защита дцооертааии^оотовтоя У9* М^-С^А*^ 1975 г.

в час. 3 0 шн. »а эаоедании Ученого Совета

Яаотитута Микробиология АН СССР, Иооква В-312, Профсоюзная, 7ар вора,г.

О диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ввстятута Микробиологии АН СССР

■ Ученый сек^эта^ь^Ученого Совета ст.ваучн.сотрудник, канд.биод.наук

^.Ог.Ки^ЙЦ /Л.К.ОСНЩКАЯ/

ВВЕДЕНИЕ

Gaiiioneiia - одна из наиболее характерных и распространенных железобактерии» Однако экспериментальные ксоледов акия этого микроорганизма немногочисленна и скудны, хотя Gellionella известна микробиологам в 1836 года (Ebrenberg , 1836). Причина заключается^ той, что изучение Gaiiion«ire ставило исследователей перед двумя проблемами: трудностьз культивирования в отсутствием устойчивых деле накопительных культур этого микроорганизма и противоречивыми взглядами на природу морфологической структуры Gallionella - "стебелька". Представление о природе стебелька Gellionella сводились х двум противоподсашш точкам зрения: авторы,иаблядавиие препараты Geilicnelle только из природных источников, считали стебелек недьвым образованием (Холодный, 1924; Krul et el., , 1970}; исследователи, изучавшие раввивавиуюся лабораторную культуру GaUionoiia, утверждала, что стебелек Gailioaelia является частью живого организма (11««-k» , ISI9; Перфильев,1926; Vanltereon , 1958 в др.)»

Исследование культур Gallionella a tfetallogenlun и обнаруженное сходство орудненных нитевидных структур »тих микроорганизмов дало основание Г.А.Заварзину (1961, 1965) объединить Gellionelle и Uetallognnium в одно семейство Metallogeolaceae Perf. * В дальнейшем . он

предположил, что организмы сем. Hetallogenlaceee Ferf. по ряду морфологических особенностей - образование волокон, округлых тел и эооглей, размеры которых исвлючарт наличие клеточное отенки, напоминает шкоплазиы. Задачей работа было проверить вто предположение и изучить возможность участия

сапрофитных микоплаам в круговороте яелеза в природе* Полученные экспериментальные данные приведен» в следующих главах диссертации:

Глава I. Культивирование GilUontUa и характеристика физико-химического состояния железа в культуре atoro микроорганизма.

frasa П. Морфологические особенности и улырвструкту-ра Gellioneil*

Глава U, сравнительное изучение сапрофитного вида ш-коялааи - Acholeplaama laicllewii в условиях оааяде-няя хвлеза.

Глава 17* Особенности роста Geiiioaeiia к блязно-ге Ой Slioroooocus па средах дне иикоплавм.

ВКСПЕРШШТАДЬНАЯ ЧАСТЬ

Цвтод нулиивирояавия Oallionella и получение вос-врснивадииого роота, atcro шгарооргавааиа Сило первой задачей вадей работы, который опаоан в раздела "Культур ал ьвые особенности ошшш* ООиаружение и выделение оо-

пухохвущя% гехвротрофнюс шшрооргавизмов проводили на кар-ховезшиш агаре, ияоо-пептоввоц агара, иясо-пептонноц бульоне, оуояо-агаре, агориаованиой природвой воде* Ыакроорганиа-ш, учаохвующаа в превращении неорганических алеиенго®, определяли пооевоива ореду Сорокава (1966) для оульфахредуциру-г'+лх бактерий, среди 8шяо (Eaoto , 1929) нБейориш'в (Bel-l«rlnk, I9M) для поповых бактерий, Вивоградского <1904) *ля нитрифацирущщих Сакюрий и Шлегеля ( Schlegel et al. , Х96Х) для водородаых баххерий* Сапрофитную микоплавиуAcho-l»pleasm l»idlewli (подучеввув в Ивотитута апада-

«аологаа а микробаологивии.Гаиалеи), а таклаОеШопоэЛ» в siltroooocui культивировали аа олвхуюади средах: стандартной ореде для инкоилаэм (ноторуп получали в отделе окха-хальвых орад Ивсхихуха ки.Гамалеи); 11ПБ о 5% лошадиной сиво-

рохкя, 2? дроиевой води н 0,025/i ацетата талшая; ореде Кучера и Вольфа (Хио*г« ».Wolf* * 19 S?) о 0,01-0,551 нор-иадыой лошади, jft сыво;этка, O.OOSjt драсхевого вкотравта а 0,005^ ДНК; в каяосхве источника «еле а использовали паае^а-вшсиолое жедвао*

Наблюдение аа морфологическими н цитологически«* ооо-

бенковТЯки Са111оп«11а , ЗА(1вгоооесив И АсЬо1вр1ее-ша 1а1<11а«1 шр ов ода ли в световом микроскопе о использованием фаз овоконтрастной к аноптральной оптики при разных увеличениях и в электронной микроокопе ЛБЫ -?. ваШомИ» Я б 1(10Г0сессия *' структуры которых покрыты отложениями железа, обычно исследовали в электронном микроскопе без контрастирования и напыления. При изучении у.тмраструктурыСа111-оаеНе колонии (работу проводили совместно о Н.Е .Черни) фиксировал» раствором о»о4 по методике Кен-денбергера, пооле промывки г той же буфере, контрастировали 0,5^ раствором уранад-ацетата г Ратер-Квлленбергеровохом буфере в течение 1-2 часов, затеи обезвоживали в серии спиртов воэраотещей концентрации и заключали в араядит. Срезы, Полученные на ультрагоме 1кв -4800, дополнительно контрастировали цитратом свинца. Этим же неходок готовила срезы А.1а1~ Л1а*11 . Однако во избежание артефактов культуру А.Ьа1а1а-«11 , перед центрифугированием фиксировали парами 40$ фор» малина, а затем проводили все последующие операции.!. Ьв1а1а-«11 , выросцув на ореде о железом, смотрели в электронном микроскопе без контрастирования и напылена...

При исследовании состояния железа в культуре ОаШопо-На ш измеряла платиновым игольчатым электродом на потенциометре ЛП-5; рН - на потенциометре Л^-5; Ре определяли калориметрически с дициридилок, а Ре** - калориметрически о оульфосалициловой кислотой. Состояние отложенного на структура* СвшоввПв железа анализировали различными методами: ренхгенострукхурный анализ - в лаборатории структурного анализа института злемеатооргаиичс зккх соединений АН СССР на установке УРС-70 (под руководством А .И .Китайгородского), ядерный гамма-резонанс - на установке электродинамического типа совместно с С.С.Нардавян в лаборатории химии ядерных реакций Института химической физики АН СССР (под руководством И.Ш.Ыобковскот'о); " микродифракпдп - совместно с минералагама Института геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии я геохимии АН СССР (под руководством Ф.ВЛухрова).

- 6 -

Результаты цдрледован^й

S^eepgc^S. Galllosellg

Первоочередной задачей было получение устойчивого в воспроизводимого раота монокультуры Gaiiionella • т.е. накопительной культуры Gal Пипе На. , где из группы ке- " леэооактерай присутотвует только один организм - fiallipnelle Цояокультуру Oallioaella выделяли в проточной конвекционной установке Б.В.Перфильева. Характерный рост Gaiiionella начинался в узкой зове проточной каыерц и обеотачивало я теш «в факторами, которые киеютея при развитии GallloseНа в природе: поступление« в конвекционными токами вода иэ Сутыли нова Ра • и других восстановленных соединений; мадяенвш подтокои воздуха через корковуи пробку проточкой камеры; неличном в sou« раота Gallion«На проточных условий.

Пояучевву» монокультуру GaUlon«lla затеи переносила х проварки на вреду Кучеры в Вольфа (Eucera a.Woif« 1957), Воспроизводимый pool Gaiiionella а пробирках по-вучава при следующих модификацияхусловий культивирования:

1) 3 ораду Кучера и Вольфа добавляли 0,1#+выщелоченно-говгвра, что уменьшало диффузию 0% и нона ¿е в пробирка и ватдллдо конкурирующее хяиичеокое окисление хелеаа.

2) Пробирка инкубировали в аназроотате, который заполнят подобранной ашгаричеоки газовой оыеоья олвдуиаагр состава* О, ■ ма - 56%; С02 и 35J5 (s % от атмосферного давления) *'

При ухудшен» роота c»llion«iie монокультуру перекосили кэ пробирок в конвекционную уотановку Перфильева, где 0«1-li.on»ll» обычно хороао роола, так как вооат&наалгвахеьь активной» сопутствующих мзкроорганивиоэ.

Рос» Сапюмп» не удалось стимулировать добавлением в орвду раздача« вещее». При замене С02 на кг организм ве развивался. Активный рост Gaiiion»il« мог вродол-

- ? -

жаться только ори наличии кислорода, в отсутствие 02 роет Gallionella прекращался* Хороший рост Gallionella был отмечен на свеявосажденном сульфиде железа,железной проволоке, гидроокиси железа, которая.в ^слоейях накопительной культуры восстанавливается в Pe*f-, железе Закаевой щавелевокислой* Слабый рост Сад ва РаЗО^. (при концентрации PesO^ выше 15 кг/л рост прекращался)и яелезе молочнокислом. Роста не было аа хелатпых соединениях железа, виннокислой, ашшачво-лимоннокислом, лимоннокислом аелеае. С целью получить чистые культуры Gallionella применяли различные приемы:1)посев разведениши,2)атйызанке колоний Gellionelle на стеклах обрастания стерильной водой и OtCÖI а раствором Н^зО^ по Ван Итере он ( Van Iters on , 19 58 ),3) отмывание колоний на ставках пробирки стерильной водой о последующие десятикратный разведением колоний по Ха- ' верту { Hanert , 1968^4)добавлеиие в культуру различных концентраций формалина с разный вреиекем инкубации по Нан-ли и Крнгу (Kutiley a.Kreig , I967^5)проверку возмох-

ности у Gallionella стадии гетеротрофной бактериаль-

ной клетки,б)выделеш1е отдельных мнкроколоний Callionelle о твердой среды Кучеры и Вольфа и из замороженного столбика среды о монокультурой,7)аепользование антибиотиков дмя подавления роста сопутствующей минрофлоры. Чистота культуры проверялась высевом на среды н для гетеротрофных и для автотрофных организмов. Результаты показали, что с увеличением разведения роет ßellionells ухудшался, а число сопутствующих бактериальных организмов увеличивалось. Отмывание колоний Gellionella от спутников обычно Be избавляло от сопутствующей гетеротрофной микрофлоры, во ухудшало рост Gallionella • При подавлении роста бактериальных спутников, например антибиотиками, рост орудвеввых колоний Galпопе11а некоторое время продолжался, но при пересеве ва свежую среду не возобновлялсв. Чистую культуру Gellionella можно выделить иа фильтратов монокультуры о помощьо фильтра G-5, В фильтратах обычно был слабый рост нитевидных форм Gailionells , что такие наблюдала

Ван Итврооа ( Vaniterscn , 1958). При фильтрации мерильных сред аналогичных структур лв отмечалось. При перенесении выросаих без бактериальных спутников нитей Gallioneia« а овеадь вреду рост организма не возобновляйся. В итоге можно было сделать вывод, что попавшие а фильтрат развивающиеся Форш Gallionelle заканчивали таи овой роот, но для вовобновленив роста на шшеральной среде она очевидно нуждались в сопутствующих микроорганизмах. Таким образом результаты по выделение чиотой культуры QaiUoulU совпадают о результатами по выделении чистой культуры Wetallogenium (Заварэин, Епихива, 1968; Дубинина, 1969)f который как и Galliooalla , poo в ультрафильтр¿Tax, образовывал ыи-вроколонии, но в последующих пересевах роот мог происходить только в оовцветной культуре о грибок. Поэтому з дальнейшей работе необходимо было определить основную группу бактерий— опутнккгэ, обеспечивающих воспроизводимый рост Galllonalla.

(¿одутств^к^ие 2акт^£и_в_м£Н£кдльтхре- Gelliogellj___

В проведенной работе было выделено около 50 монокультур GalHonella из дренажных труб болот| почв и келеаиотых ручь.в. Независимо от того, откуда была выделена монокультур Osiiiontile , в вей развивался характерный на* оор спутников» Постоянно развивалась устойчивая группировка организмов на оульфатредуцирующих и тиововых бактерий. Суль-фехрздуцирущие бактерии были выделены на твердой среде Сорокина (1966)* Эти микроорганизмы в монокультуре Gallionelle

на дне пробирки ила в бутыли конвекционной .установки Перфильева создаст р»эко восстановленную зону (о % »-ЗООмв), где окисленное железо, которое опускается туда на колониях GaUlonella , восстанавливается, Тноиовые бактерии, обнаруженные на среде Эмоп (Smoto J. , 1929) и БеПеринка (Beijirink , 1904),способствуют растворению железа. Нитрифицирующие и водородокисляющие бактерии обнаружены не были, Авройные гетеротрофные бактерии на сусло-агаре и мясо пептониом агаре на развивались, а выделялись либо на картофельном агаре, либо на агарнэонвоИ природной воде. Таким образом, в накопительной культуре GuilioneUe «благодаря

сопутствующей микрофлоре, как и в природе, сюуцеотвляэгоя ' круговорот «леэа о постоянным подтоком низких концентраций иона Ре2 и других восстановленных продуктов.

О Ов1110Е1«11в_____

Для исследования состояния окисленного железа в монокультуре СвШоп^ь измеряли еь ", [Л, концентрации ионов Ре2 и ?в3 и различными методами анализировали структуру отложенного у СаШооеНа железа* Было определено, что на десятые сутки роота ваШопеИа в про- -бирках зги параметры иизли следующие значения: Еь от -50 до ^220 ив (вследствие близкого расположения зоны о восстановительными процессами, что известно для биогенных систем с окислительно-восстановигельноЯ зональностью); рК ■ 6,5 (забуферивание среды углекислотой) и Ре2 « 0,5-5,0 иг/ж. При таких параметрах устойчивость восстановленного железа сохраняется, согласно Крауокопфу (Ктаивьорг , 195?), до Еь в + 250 ив. Таким образом при росте йаШсювПа а пробчрках при Бь от -5С до +220 ив на структурах Са111-опе11а откладывается биологически окисленное железо. В проточной камера Перфильева, вследствие того, что восстановленная зона с анаэробной микрофлорой значительно удалена от камеры, ОаШопеШ развивалась при высоких окислительных условиях с Еь а+400 ив. В этих условиях в узкоЯ зоне развития площадь» 19 си2 на стдектурах СаШопвЦв на десятые сутки роста накапливалось до I кг окисленного железа* Окисленное железо, не связанное со структурами ОвШопвИа , в камере обнаружено не было, так как конвекционные токи воды при данной скорости переносят продукты реакции из камеры в бутыль уотановки, где находится во-на о резко восстановленными условиями о еь «-300 ив* Таким образом биогенное окисление железа нугьгуроЯ Оа1И-опеПа может происходить в пкровом диапазоне окислительно-восстановительного потенциала.

Исследование биогеаао окисленного железа методом рент-гевоотруктурвого анализа показало, что отлохенвое на струк-

- 10 -

турах ИвШомДа окиское додозо при различающихся условиях культивирования является рентгеноаиорфным в от-яичае от хемогониой гидроокиси железа, имеющей характерные кольца дифракции.

Методом ядерного гаш»а-рвэоианоа было уотановлево, что химический сдвиг спектра желева, отложенного на волокнах (1«111опе11а , ваходигся только в области значение для трехвалентного железа и, следовательно, не содержит восстановленных соединений железа. Величина квадрупольного расщепления ( ¿В » 1,03 им/сек.) для окиследного железа у ОаПЮмИв свидетельствовала о той, что это соединение, по-видимому, отлично от известных соединений железа. В дальнейшем неходок микродифрахции было установлено, что окисленное железо у йа Шопена аналогично новому мм-»вралу ферригидриту, обнаруженному и идентифицированному ранее •юнералогами (Чухров и др., 1971). ферригидрих являете н геологический эфемером, который в зависимости ох вторичных условий можех превращаться в гематит или в гетих (Чухровм др., 1978). При всех дааличаюкихоя окислительно-восстановитвлышх условиях развития СаШопеИв на структурах этого микроорганизма откладывался минерал фер-рнгидрит.

Иоафдлдгйчаские йсабенао^тн. Л ^¿тдеат^уЕТ^р^

Сравнительное изучение морфологических особенностей двух видов о«11Юп»Иа - о.Геггив1п«е , леатовидиый стебелек, которой соотоит на 40 и более волокон и о,гневе аЪ* , во стебельком ох 3 до 10-12 волокон без переходных форм к в*£бггив1пеа - было проведено на различных щаэах роста и в различных условиях культивирования. Крот особенностей, описанных другими исследователями, были отмечены некоторые новые детали отроения эхкх микроорганизмов. Элементарные волокла стебельков ветвились, были вла отичви я «пособии образовивать между собой анастомозы* Всегда присутствовали орудиеиные волокна, не объединенные

- и -

в стебелек. Стебельки Gallionella иногда не были винтообразно закручены, а представляли собой ленты из параллельно растущих волокон» Элементарные волокна uailioneila различались по диаметру не только в разных стебельках одной и той не культуры, но и в одном и том же стебельке* В наших исследованиях диаметр волокон Gallionella варьировал от 20 до 120 ни. На элементарных: волокнах довольно часто присутствовали округлые тела, имеющие размеры от 50 до 300 вм.

Бактериальные метки на концах волокон стебелька наблюдались редко. Чаще с волокнами стебалька по его длине были связаны бактериальные клетки различной морфологии (палочки, кокки, вибрионы, спириллы), т.е. различные микроорганизмы. Нередко окончание стебелька било округлым, и было видно, что волокна, образующие его, не разорваны и не отломаны от бактериальной клетки, а имеют плавные закругленные контуры свободных концов волокон.

Ори некоторых условиях культивирования элементарные волокна Balilooella становились очень короткими о большим количеством округлых тел, и затем культура переходила х нетипичному зооглейному росту, описанному Перфильевым» Зоог-лейные форш роста в проточной установке Перфильева обычно восстанавливали нормальные нитевидные схдектуры микроорганизма. На среде Кучеры и Вольфа с добавлением целлюлозы G.filament« росла в виде коротких, часто ветвящихся стебельков, которые соответствовали описании о.minor . Полученные результаты подтверждает наблюдения Перфильева (1926), что Galllonella является чрезвычайно полиморфным организмом, a G,minor - нетипичная форма siого микроорганизма.

Обнаружено, что округлые тела, волокна и зооглеи Galllonella максимальных размеров (округлые тела 200300 нм, волохна 100-120 нм), как правило, не были связана с бактериальной клеткой. Нелкие же тела и хончаКиие волокна Galllonella ооычно был и тесно связанно бактериальными клетками сопутствующих микроорганизмов. Нередко в куль-

Tjpe Gailionelle бактериальные клетки, расположенные лево на конце стебелька, либо в непосредственной близости от стебелька, имели вид тенаа клеток ял* распадалась на округлые тельца. Наблюдение аа морфологическими структурами В начальных фазах роста ОаШопШа показало, что волокна стебельков aaiiionelia отходят от плотных оруд-венвых зооглекшд обрастание на стекла, состоящих на округ-дых хек диаметром-" 800 як* Окончания элементарных волокон, отходящих от зоогдеШщх образований были плавны, округлы, иногда утолцены,' но о бактериальными клетками не связаны. Там же присутствовали округлые и неправильной формы одиночные тела размером от 75 до 250 нм, часть которых имела нитевидные выросты, в культуре в этовремя роста наблюдались и бактериальные клетки, от которых отходили оруд-аенныв волокна. В атом случав округлые орудненные теле, давшие начало росту волокон, могли прикрепляться к бактериальной клетке.

Исаледовали волокна стебельков G&iiionella после удаления железа и действия на них гидролитических ферментов проХАИвазы в фосфолипазы. Предварительно фиксированные формалином или оуяемоИ волокна стебельков после удаления железа НС1 становились элехтровноярозрачяыми, т.е. окисленное железо находится на поверхности форм Gaiiionell« . Дей-¿тэче протевназы и фосфолипазы приводило либо к повергносх-воыу гидролизу волокон oieбелька, и одновременному удалению железа, либо при глубоком протаолиае наблюдалось набухание и лизис волокон стебелька, в контроле без ферментов (трио-буфер рН » 7,4) волокна Gellionello оставались без иэыеиення.

Оолушаие i исследование срезов aaiiioneiie , которое лроводилоо* совместно о Н.К.Черни, представляет значительную трудность,так как волокна этого организма орудиены"и винтообразно закруч-ны. В центре поперечного среза волокне-i округлых тел цаблцдаехоя электронно плотные материал, окружавши более прозрачной зоной, ограничивающая поверхность была замаскирована отложениями железа. Продольные ореаы в е-

- IS -

локон вмент аналогичное отроение. Иногда удавалось наблюдать, что ограничивающая поверхность волоков состоит на двух плотных линий, разделенных светлым промежутком, что характерно для цитопл&эыаткчеоксй мембраны* Зооглей&ые формы и округлые тела о отходящими волокнами имели такое хе строение как отдельные волоква. В молодой культуре Gaiiionelia . у отдельных крупных неорудканных волокон на их поверхности удавалось видеть структуры, со строению и размерам ооответствупщие цнтоплазматачеокой мембрана. Округлые тела и волокна Gallionella иногда были расположены в капсуле бактериальных клеток и четко от нее ограничены. Структуры,входные о округлыми телами и волокнами Gaiiionella »обнаруживались также в цитоплазп сопутствующих бактериальных клеток. Расположение форм Oallionella на бактериальных клетках объясняет картины тотальных препаратов н трудность разделения культуры Gallionella с бактериальными клетками.

Таким образом кэучевке морфологических особенностей ■ ультраотруктуры QaiUon«iia , наблюдение за раняиш» формами роста и структурами этого организма поолв действия HCl к ферментов позволила установить,* что: на поверхности нитевидных форм отложено окисленное жалезо, округлые мелкие тела микроорганизма могут отпочковываться аа волокнах и давать начало новым волокнам; микроорганизм имеет вооглеШше формы роста^ крупные формы (нити, округлые тела) не связаны с бактериальной клеткой,7 округлые тела и нити минимальных диаметров могут быть тесно связаны с бактериальной клеткой. Такой крайний полиморфизм Galliooella характерен для организмов группы Uetaiiogenium , в том числе и для ВЫегососсиа . Исследование ßiderococcue показал?, что этот микроорганизм образует округлые, нитевидные и аоо-глейвые формы роста, покрытые отложениями окисленного келе-аа. Формы роста Slderococcaa очень капоминают тан—

вив фазы роста Qaliionelia ; отмечали Перфильев я

Габе (1964), рост Gallionella о редуцированным нитя-

ми практически не отличим от £ider*caceiur . Выяеоаи-

- 14 -

санные особенности морфологшГи улмраотруктуры

оовИа имеют сходство с морфологией и ультраструктурой

никоплазм:

I) Тонкие нити диаметром * — 20 нм: обнаружены у 1!усор1азтв Ьот1п1а (ЫэпИоГГ ; , 1969); 2) ШШО-

пяазкы в токе среды растут ыикроколонияни из параллельных волокон» образующих леату ( Ргеипаъ , 1952);

3) на срезах мелких тех миноплааи в центре находится электронно плотная зона, в которой субструктуры не видны;

4) у ыикоплазм структура ограничивающей мембраны не видна,

если ье поверхность покрыта минеральными осадками среды 1

(Дпдегэоп,Бах-11е , 1965) .

Окисдедие яелеза_са П£офнтной_м^!соплаэ ной ЛсЬо1ер1аааа I а1<3.1азд11

Для сравнения у лабораторной культуры ДсЬо1ер1аита 1а1<Иа-«и исследовали возможность нитевидного роста а способность к окислений железа. Л»1а1(11е*11 длительное время наблюдали при различающихся вариантах метода культивирования: на стандартной среде для шкоклаэы, на обедненной среде для этих микроорганизмов (ШШ с 1-255 сыворотки), на средах с различными сериями сыворотки, при засевах среды культурой разного возраста и т.д. Нитевидный рост с мелкими размерами форм у А.1аЫ1а«11 удавалось наблюдать на обедненной среде при засеве старой культурой* Как и в опытах Фройндта » 1952) степ 'ль полиморфизма зависела от серии биохимически нестандартной сыворотки* Нити диаметром более 200 ни- хорошо были видны при фазово-контра-стной микроскопии, а нити меньших диаметров - только в электронном микроскопе. Нити обычно отходили от округлых ~Тк>л* Длина нитей варьировала и достигала иногда 4 мк. 11ох-но.было наблюдать Фрагментацию и ветвление нитей. В культуре А.1а1й1а*и присутствовали нити диаметром 20 ни. Подобные нитевидные структуры не являются артефактом тотальных препаратов, поскольку перед исследованием лабораторная культура была фиксирована парами 40$ формалина и наличие

- 15 -

тонких нитей подтверждено ультратонкими срезами этого организма. Б крупных телах микоплазмы субструктуры были видны, а мелкие тела А41а1«изи11 заполнены электронао-плотиыи материалом, в котором с.бструмуры че различается. Такие же цитологические особенности отмечены для мелких форм микоплазн (ЫвпИо« , 1969; , Вгеаъ » 1971 и Др.).

В среде о металлической проволокой или порошком восстановленного железа АДвШвпИ растет, окисляет железо и накапливает окисленного железа в 6-10 раз больше, чем л стерильной контрольной среде.

Накопление окисленного железа в культуре А.1в1Л1ап11 на шестые сутки роста (среда без НеС1 )

Среда культи- : цй3+ и„т,/ип : Рассеяние овета, вировання ; ге мкг/мд . ед.шкалы

________:£одт£одь_:.

:стериль- : опыт : стерильный •ный : : контроль

опыт

С железной проволокой 3,0^0,56 18*2,0 8д2 67^9

О железным порошком 3,0^0,96 26^5,6 6^1»4 83^

Без железа 3,0^0,2 8,0*0,2., 911,5 6*±7

--- — - -

Нарастание количеотва Ре • совпадало с периодом активного роста АЛаЫ1аф11

Известный факт образования культурой ¿.1а1й1и«и Н202 позволил предположить перекиеннй механизм окисления железа этим микроорганизмом. Экспериментально было установле но, что присутствие каталазы в среде о культурой А.Ха1й1а»11 подавляет, окисление железа.'Действие каталааы на окисление железа АЛаьНакги дает основание считать, что про-

цесс'окисления железа, по-видимому, является побочным результатом жизнедеятельности . Икоте клетки

А.1а1й1а«г11 - , выросшей на среде в железом, алектронно-плотны из-за отложенного ва них окисленного железа. Это подтверждается и по реакции берлинской лазури в отмытых ог среды препаратах (световой микроскоп> . Таким образок, А.1а141аш11 при условиях культивирования,принятых для железобактерий, образует окисные соединения железа и откладывает их на своих структурах,

Особ^нно^ТД £0£Та ^ра1уо11в11а_ _ _ ,И _ §1<Гегосресие в лрис1т£твии сыв02.0тк_5

Представляло интерес проверит» возможность развития СаШоп»11а и ВЫегосоосив , ва средах для шшо-пдазм. Вначале проверяли влияние нормальной лошадиной сы- , воротки на рост СаШопеНа . На среде Кучеры и Вольфа с низкими концентрациями сыиротки (от 1% к менее) морфо-логая растущей Са111оо«11в изменялась в сторону увеличения размеров: увеличивались диаметры волокон, на которых отпочковывалось большее количество округлых тел более крупных диаметров. Довольно часто сопутствующие бактериальные клетки были заполнены округлыми телаич,от которых отходили волокна, Фильтрующиеся формы СаШопеНа о обогащенной сывороткой среды Кучеры и Вольфа отделяли с помощью стеклянного фильтра й-5. Точно так яе отфильтровывали стерильную минеральную среду с таким же содержанием сыворотки* Фильтрующиеся фермы на обогащенной среде росли, наблюдалось увеличение количества округлых тел, образование нитевидных форы о переплетенными как у СеШшеИв нитями, Форш варьировали по размерам. В контрольных вариантах таких форм роста но. наблюдалось. Выросшие фильтрущиесн формы ив культуры с.£1ДашвпЪа пересевались на среде Кучеры к Вольфа о дооавдепием 0,1^ нормальной лошадиной сыворотки 0,0055& дрожжевого экстракта, 0,005% ДНК, 0,0236 ацетата таллия и щавелевокислого железа. Организм лучше рое в полужидкой среде.

- Таким образом, из накопительных культур СаШопеНа 1,ва обогащенной среде был выделен микроорганизм, обладающий

характерными для мяяоплаэм признаками; I) полиморфизмом, вплоть до образования нитевидных фор»; 2) варьирующими размерами организма, меньшие из которых находились за пределами разрешающей способности светового микроскопа; 3) развитием на искусственной среде фильтрующихся форм;

отсутствием торможения роста пенициллином. На минеральной среде Кучеры и Вольфа без обогащения выделенный микоплаэмодсдобный организм ног неограниченно долго пересеваться в совместной (бинарной) культура с бактериальным спутником из рода Peeudomonas , способным расти в бедной органическими веществами природной воде. На твердой среде о щавелевокислым железой ыикоплазмоподобный организм рос не отдельными колониями, а как сателлит располагался на колониях Peeudomonae и накапливал окисленное железо, иикоплазмоподобный организм культивировали на ореде Кучеры И Вольфа совместно с Deaulfovibrio deeulfuriçana ,

вызывавшим на этой среде слабую оульфатредукцию у дна пробирки» Б этих условиях иикоплазмоподобный организм образовывал нитевидные формы роста, покрытые отложениями окисленного железа, довольно часто был прикреплен к бактериальной клетке и был подобен исходной культуре Ga'iionelia . в культуре Deaulfovibrio deeulfurcana без микоплаз-

моподобного организма образование орудненных нитевидных структур отмечено не было* В итоге оыло установлено, что Ge Шопе На на среде о сывороткой растет. Из накопительных культур Ga Шопе lia выделяется миксшшзмоподоб-ный микроорганизм, который окисляет железо и откладывает его окислы на своих структурах, а при одновременном росте о некоторыми бактериями образует структуры,охсдоые о оциомш.

■ Выделение Фильтрующихся форм —iderococcue на среде для микоялаэм проводили по той же охеме и методу, в общем стандартным для выделения мнкоплаэи и им подобных организмов. Выделенный из культур siderococcua иикоплазмоподобный организм рос в чистой куг-туре на жидкой и твердой, обогащенной низкими концентрациями сыворотки среде Кучеры и Вольфа с щавелевокислым железом и без него. На мане-

- 18 -

ральной среде без факторов роста микоплазмоподобный организм также рос хольхо в совместной культуре с бактериальными организмами, окислял железо и откладывал его на своих структурах.

Таким образом из накопительных культур Gallionella в Б idero с о с cus могут быть выдэдены фильтрующиеся

которые растут и пересеваются , либо на обогащен- . вых сывороткой средах, либо в присутствии бактериальных спутников* Эти особенности роата фильтрующихся форм сходны как о макоплазмопвдобными организмами, так и с Gallionella и с Siderococcus . Аналогичные результаты получены Г,Д.Дубининой (1969, 1970) для lietalloganium , воспроизводимый рост которого обеспечивал либо сопутствующий микроорганизм, либо следы сыворотки. На среде с сывороткой растет также окисляющий железо микоплазмоподобный организм Волша и Питчела ( Walsh," - Uitchel , 1970, 1972, 1973).

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Особенности биологии Gallionella определяется крайней своеобразной морфологией микроорганизма, способностью к окислению железа и откладыванием его окислов на морфологических структурах, развитием Gallionella в неравновесных для нова Ре условиях с физико-химической зональность», чем объясняется трудность лабораторного культивирования этого микроорганизма. Стабильный рост Gallionella обычно происходил при одновременном росте сульфатвосстанав-ливающих и тионовых бактерий. Исследование различными методами морфологических, цитологических и кудьтуральаых особенностей Gallionella подтвердило предположение о сравнимости Gallionella с мккошгазмами. К такому же заключению привело изучение сапрофитной микоплазмы Acho-leplaama leidlewil , способной образовывать ните-

видные формы роста диаметром <-* ¿0 ~нм, окислять железо и откладывать его окислы ка своих структурах. На средах для иикоцлазм Gallionella ' растет в присутствии сыво-

- 19 -

ротки, незначительно меняя свою морфологии. Из ультрафильтратов культур Galiionella были выделены шко-плазыоподсбные микроорганизмы, которые окисляли железо и откладывали его окислы на своих структурах. Микоплазмопо-добные организмы росли не только на среде с сывороткой, во и на минеральной среде Кучеры и Вольфа при одновременном росте бактериальных спутников, о которыми они могли создавать морфологические структуры подобные исходной культуре Gaiiioneiie . Аналогичные результаты выди получены для культур Siderococcus , микроорганизма близкого

Gallionelle

Изучение состояния отломанного на структурах Gelii-enella железа показало, что оно находится только в опасной форме и строго отлично от известных соединений окисленного хелеза. Как было впоследствии установлено'' минералогами (^узфов И др., 1973), отложенное у Galllonella и J3iderococeus окисленное железо соответствует ново-

му афемериону минералу ферригидриту, обнаруженному ранее (Чухров и др., 1971), который в эавиоиыости от вторичных условий превращается в руды гематит или гетнт* Таким образом экспериментально было показано участие Galllene11а в биогенном рудообразованаи.

вьшсиш '

X. Морфология, ультра структура и кулыурельные особенности Gsillonaи■ сравнимы с биологичеокиы« особенностями идиоплазм.

2. Обнаружена споообнооть оапрофитвого вида lobole-pleema leidiawli окислять ь процеооа роста неостановленное железо и откладывать его окислы на своих огрунту рах, что указывает ва общие черты оходотва сапрофитных ыикоплазм и организмов сем. Uetallogenteeea« , > частности Calliona11а И 3lderococoue.

3. Из культур Gellloriíll» И Slderooooowa выделены макоплаамоподобные организмы, которые окисляют хедеао и образует морфологические структура о отложенным

-гона них окисленный железой, поденные исходны» Gallionella Я Sideгосессия,

4. Установлено, что биологически окисленное железо на поверхности форы Gallionalla строго отлично от извест-вых соединений железа и соответствует эфемерному ниноралу ферригидриту.

список

работ, опубликованных по материален диссертации

I* 8;.варэиа Г,А., Епихина-Балааова В.В., 1963. Симбиотиче-СКИЙ рост Uetalloganium * До К Л. АН СССР, 148, 933.

2. Балашова В.В. 1Э67а. Накопительная культура Cam-

enelis filarosnta tur?. • Микробиология, 36,

646.

3. Балашова В.В., 1967 б. Строение волокон стебелька лабо-

раторной культуры Gallionalia filamente Микробиология, 36, 1050..

4. Балашова В,В., 1968. К таксономии рода Galllonella

Микробиология, 37, 715.

5. Балашова В.В., Дубинина Г.А. 1968. О связи организмов

группы Uetallogeniim о кикоплаэмами. Тезисы докл.симпозиума Супрамолекулярная организация вирусов, бактерий и простейших. Ереван* 6* Балашова В.В. 1969. Об отношении Gallionalla а мико-плаамам. Докл.АН СССР, 184, 1429.

7. Балашова В.В., Черни Н.Е. 1970. Ультраструктура

Galllonella filamente . МикробиолОГИЯ, 39, 348f

8. Марданян С.С., Балашова В.В., 1971. О состоянии железа

на волокнах Gallionalla . Иикробиология, 40, 121.

9* Балашова В.В., 1972. Морфологические особенности

Mycoplasma laidlawli - Микробиологии, 41,

173.

- ZL -

10. Балашове B.B., Виварзив Г Д. I ?~727 Окислена а же деза.. uji-

coplasaa leidlflwii . Микробиология, 4t, 909,

П. Чухров 4.В., Ввягиа Б.Б., Горшков А.И,, Ермилове Л.П., Балашова В.В., 1978* О феррнгидрито. Известия АН! СССР, сер.геоя., 23.

12. Чухров Ф.В., Ермилова Л. П., Балашова В.В., Чуриков BfC.,

Ввягов £.£., Горвков ¿.id., 1978. Биогенные и абиогенные процессы образования гипергенных окнол ив железа, Тезисы докн.Совещ. по проблемам типергенеаа АН СССР. 1U,

13. Балашова В.В, 1974. Окисление закионого железа микс-

пдазмами. Тезисы доклВоесоюэн.вонф.экология и тео-1 химическая деятельное» микроорганизмов, Пущине.

14. Балашова В.В. 1974. Шпсоплазкн ■ железобактерии. Иад.

"Наука". II,

Ротапринт ВИИИОТРИ

Заказ

л-

"ir