 |
|
|
БИОЛОГИЯ ПОЧВ |
Микробы антагонисты и образуемые ими антибиотики
|
Смотрите также:
Мейен - Из истории растительных династий
Биографии биологов, почвоведов
|
Целую эпоху в микробиологии составило изучение микробов антагонистов и образуемых ими антибиотиков.
Из почвенных микроорганизмов были выделены десятки лекарственных веществ — антибиотиков, которые сыграли и играют огромную роль в лечении бактериальных и грибных заболеваний. Был налажен поиск микробов антагонистов и выделение образуемых ими антибиотических веществ. Во всем мире были открыты специальные институты антибиотиков. Эта работа ведется и в настоящее время, но новых эффективных антибиотиков открывают мало. Видимо, уже почти все открыто или еще не нашли тех специфических фупп микроорганизмов, которые образуют еще не изученные антибиотики. Широко применяют химические модификации открытых ранее антибиотиков.
Отличительные свойства антибиотиков заключаются в том, что они действуют в низких концентрациях и избирательно на определенные микроорганизмы.
Антибиотики имеют характерные спектры действия (набор чувствительных микроорганизмов). История открытия антибиотиков довольно длительна. Сотни микробиологов наблюдали, что на чашках Петри вблизи от некоторых микробных колоний вырастают ущербные колонии других организмов, у которых как бы растворен, отъеден или не вырос обращенный к микробу антагонисту край. Однако очень долго не могли понять, что за этим явлением лежит офомная область возможной борьбы с вредными микроорганизмами. Первым мысль о возможном использовании микробов антагонистов для лечения болезней высказал JI. Пастер, однако, его предположение осталось незамеченным. В 1929 г. англичанин А. Флеминг случайно обнаружил фиб пеницилл, который подавлял развитие грамположительных бактерий.
На протяжении многих лет он пытался лечить раневые инфекции с помощью плесени, причем с успешными результатами. Коренной перелом в проблеме наступил только тогда, когда из фиба было выделено активное вещество, названное пенициллином. Во время Второй мировой войны его производство было налажено в США, а авторы открытия, спасшего миллионы жизней, были удостоены Нобелевской премии. Это были А. Флеминг, X. Флори и Е. Чейн. Затем поиск микробов продуцентов антибиотиков увенчался успехом в другой области. С. Ваксман, Б. Буги и А. Шац выделили стрептомицин из почвенного актиномицета, т.е. из совершенно другой группы микроорганизмов.
Это открытие также было удостоено Нобелевской премии. Стрептомицин спас миллионы людей, особенно больных туберкулезом. В дальнейшем оказалось, что многие микроорганизмы продуцируют антибиотики, различные по спектрам действия на микроорганизмы и по механизмам действия. Выделены и охарактеризованы тысячи антибиотиков. Очень много антибиотиков образуют актиномицеты, среди бактерий — бациллы, многие грибы. К сожалению, в медицине могут применяться только некоторые, так как большинство обладает сильным токсичным действием не только на патогенные микроорганизмы, но и на человека. Все-таки в медицине в настоящее время используются многие десятки антибиотиков, т.е. сложные органические вещества, образуемые микроорганизмами и оказывающие микробоцидное или микробостатическое действие на другие микроорганизмы.
Токсинами называют подобные же вещества, но оказывающие подавляющее действие на растения или животных. Часто одно и то же вещество оказывается и антибиотиком, и токсином. Вообще все вещества в высоких концентрациях оказываются токсичными. Поэтому наиболее безвредными являются те антибиотики, для которых лечебная доза по концентрации резко отличается от токсичной. Механизмы действия антибиотиков резко различаются. Пенициллин и цефалоспорин подавляют синтез бактериальной клеточной стенки (пептидогликана). Макролиды (эритромицин) подавляют функцию 50 S-субъединиц рибосомы. Аминогликозиды (стрептомицин, неомицин) прекращают работу 30 S-субъединицы рибосомы. Полимиксин разрушает цитоплазматическую мембрану и т.д. Антибиотики относятся к разным классам химических соединений: р-лактамы, макролиды, аминогликозиды, тетрациклины, полипептиды, полиеновые антибиотики и др.
Большая неожиданная неприятность в применении антибиотиков обнаружилась постепенно. Она заключается в том, что патогенные микробы довольно быстро дают резистентные формы и дозы антибиотиков для лечения приходится увеличивать, а затем переходить на другой антибиотик. Создались условия соревнования: микробиологи быстрее повысят продуктивность штаммов и найдут новые антибиотики или микробы приспособятся к ним. На помощь микробиологам пришли химики, которые стали создавать химические модификации антибиотиков. Микробы какое- то время оставались чувствительными к ним. Однако в обшей гонке пока побеждают микробы. Антибиотики первого поколения стали неэффективными, так как заражение людей происходит резистентными формами.
Приходится выделять от больного возбудитель заболевания и в лаборатории на питательных средах выяснять, какой антибиотик на него действует. Но нас больше интересует экологический, а не медицинский аспект проблемы. С. Ваксман был крупнейшим американским почвенным микробиологом, издавшим два учебника по почвенной микробиологии. Он хорошо разбирался в вопросах экологии. После открытия способности почвенных микроорганизмов синтезировать антибиотики встал вопрос об их возможной экологической роли как регулятора микробоценоза почв. Как это не парадоксально, С. Ваксман ответил на этот вопрос отрицательно. Он привел много доказательств в пользу своей гипотезы. Отметим только самое веское из них. Если бы антибиотики играли существенную роль в природе, то в окружающей среде должны были бы преобладать резистентные формы микроорганизмов, а этого не наблюдается. Действительно резистентные формы микроорганизмов из почв выделяются, но их немного и они устойчивы к малым концентрациям антибиотиков.
Русский ученый Н.А. Красильников развивал противоположную гипотезу и доказывал, что в почве антибиотики имеют существенное значение в формировании микробоценозов. Он обнаружил образование антибиотиков в почвах, правда, только при искусственном внесении в нее продуцента или достаточного количества питательных веществ. В таких условиях образовывались и токсины, которые резко подавляли рост растений.
Ограничения в распространении резистентных форм в природе он объяснял микрозональностью в развитии микробов, небольшими размерами их колоний и малой вероятностью появления среди них мутантов. Клиническая практика широкого применения антибиотиков изменила эту обстановку в популяции народонаселения, но насколько известно существенно не повлияла на почвенные микроорганизмы.
Отметим, что затронутые вопросы нуждаются в тщательном экспериментальном изучении и, возможно, касаются фундаментальных основ функционирования микробоценозов и их изменения под влиянием антропогенного фактора.
|
|
К содержанию книги: Почвоведение - биология почвы
|
Последние добавления:
Происхождение и эволюция растений
Биографии ботаников, биологов, медиков
Книги по русской истории Император Пётр Первый