Содержание
В биологии для описания определенного организма, который относится к царствам животных, грибов или растений, разработана своя номенклатура. Она отражает принадлежность к одному виду в зависимости от особенностей морфологии и внешнего вида. К животным применительны критерии отнесения к виду в зависимости от возможности давать плодовитое потомство при оплодотворении. Однако указанные закономерности применительны только к этим организмам, тогда как микробы не могут быть классифицированы подобным образом.
Понятие штамма в микробиологии
Вследствие наличия огромного количества организмов, имеющих морфологические свойства, но различные биохимические и иммунологические особенности, для присвоения имени невозможно применять стандартную номенклатуру. В результате этого введено такое понятие, как штамм. Это чистая культура микробов, которую удалось выделить и изолировать в определенном месте в определенный час.
Каждый микроб, который принадлежит к одному штамму, аналогичен другому такому представителю по биохимическим, морфологическим, иммунологическим и генетическим критериям. Но в пределах одного бактериального вида такой аналогии не наблюдается. Потому штамм – это более гибкое название микробной культуры. Поскольку быстрый обмен генетическим материалом (мутация) приводит к появлению новых организмов в пределах вида, но с другими свойствами, именно это определение позволяет более точно характеризовать патогенность и факторы вирулентности.
Бактериальные штаммы
Существующая номенклатура бактерий позволяет классифицировать виды организмов, однако не характеризует их новые свойства. Последние появляются вследствие быстрой мутации, приобретая новые свойства, в том числе и патогенные для человека, хозяйственных животных и растений, а также других микробов. Пример номенклатуры на примере кишечной палочки выглядит так: царство – бактерий, тип – протеобактерий, класс гамма-протеобактерий, порядок – Enterobacteriales, семейство энтеробактерий. Род – Escherichia, а вид – Escherichia colli. Однако существует множество культур бактерий вида Escherichia colli, проявляющих различные свойства. Они выделены в отдельные штаммы бактерий и имеют дополнительное название. Например, Escherichia colli O157:H7.
Сама кишечная палочка присутствует в кишечнике человека и не вызывает заболеваний, но штамм O157:H7 – исключительно патогенный за счет наличия большего количества факторов вирулентности. Она отметилась эпидемией энтеротоксигенных заболеваний в последние 5 лет.
Вирусные штаммы
Понятие штамм – это гибкое название организмов с одинаковыми свойствами, которые были выделены, а затем идентифицированы и описаны в определенной местности в определенное время. С его течением вирус может приобрести новые свойства за счет антигенного дрейфа. Это создаст новый вирусный штамм, возможно, более патогенный, чем его прародитель.
Наглядно показать появление новых штаммов можно на примере вируса гриппа. Он относится к семейству Ортомиксовирусов и называется в зависимости от антигенов (гемаглютининов и нейраминидазы) HxNy. Х и У – это числовые значения, отражающие наличие антигенов. Пример – H5N1, известный недавней эпидемией свиного гриппа с быстропрогрессирующими геморрагическими пневмониями. По теории, из данного штамма за счет того же антигенного дрейфа может развиваться новый и более опасный штамм.
Грибковые штаммы и штаммы протистов
Из всех микробов плесневые грибки являются наименее изменяемыми, хотя их биохимия также сложна. За счет более сложной структуры, чем у бактерий и вирусов, а также из-за отсутствия механизмов быстрой передачи генов количество новых грибковых штаммов увеличивается незначительно. Существует также мнение, что любой новый недавно найденный грибковый штамм – это существовавший ранее организм, который попросту не попадался исследователям.
Аналогичная ситуация обстоит и в царстве протистов. Их способность к мутации невелика, потому вероятность того, что новые штаммы появятся быстро, предельно мала. Однако новые варианты организмов одного вида все равно появляются. Потому, видимо, они также существовали ранее, но не были обнаружены.
чистая культура микроорганизма, выделенная из определенного источника или полученная в результате мутаций. Разные Ш. одного и того же микроорганизма могут отличаться рядом свойств, напр. вирулентностью, чувствительностью к антибиотикам. Ш. микроорганизмов, используемых в пром–ти в качестве продуцентов антибиотиков, аминокислот и др. биол. активных веществ, как правило, значительно продуктивнее природных Ш.
На нашей планете обитает множество видов живых существ, начиная от бактерий и других одноклеточных, до высокоразвитых представителей животного мира – приматов и человека.
Чтобы классифицировать всё это многообразие, составляются описания животных, растений и грибов, изучаются их видовые особенности развития, размножения и т.д. Но при исследованиях микроорганизмов описательные методики непригодны, так как для изучения необходимо вначале выделить чистую культуру, или штамм этой бактерии.
Что такое штамм?
В немецком языке слово «Stamm» означает род, ствол родового древа. Биологи называют штаммом чистую культуру какого-либо микроорганизма, либо культуру клеток определённого вида, изолированную и размноженную на специальной питательной среде.
Поскольку одноклеточные организмы размножаются обычным делением, то штамм сохраняет все наследственные признаки исходного микроорганизма, в том числе генетические. Выделенный штамм легко исследовать, описывать и классифицировать:
— по типу нуклеиновой кислоты, определяющей наследственные признаки у вирусных штаммов;
— по предпочтениям питательной среды и выделяемым в процессе жизнедеятельности продуктам;
— по форме и размерам создаваемых «бляшек» колоний;
— по уровню ферментообразования;
— по вирулентности и др.
Каждому исследованному штамму присваивается собственное название, и после публикации его описания этим названием пользуются во всём научном мире.
Штаммы бактерий
Благодаря чрезвычайно быстрому размножению, бактерии являются чрезвычайно изменчивыми живыми существами. Изменение условий обитания очень быстро приводит к появлению новых разновидностей, или штаммов, в пределах одного вида бактерий.
Если мы рассматриваем болезнетворный микроорганизм, то он приспосабливается к применению определённых видов лекарств, переставая на них реагировать. В результате такого приспособления новые штаммы уже не погибают от известных лекарств, и медикам приходится создавать новые препараты.
В принципе, невозможно вырастить дважды один и тот же штамм бактерий, так как любое изменение внешних условий заставляет эти микроорганизмы изменяться. Однако в большинстве случаев изменения достаточно невелики, поэтому ими можно пренебречь. Выращивание штамма бактерий происходит следующим образом: в стерильную ёмкость, называемую чашкой Петри, помещают стерильную питательную среду, после чего туда переносят исследуемые бактерии и оставляют на некоторое время в благоприятных условиях. После того, как бактерии размножатся, выделенный штамм исследуют различными способами.
Штаммы вирусов
Точно так же, как бактериальные, выделяются и штаммы вирусов. Различие заключается в способах исследования вирусных штаммов, так как отдельные вирусы невозможно рассмотреть в оптический микроскоп. Для их изучения используется специальное оборудование – электронный микроскоп, при помощи которого можно добиться увеличения в миллионы раз.
Вирусы представляют собой переходную форму между живыми существами и неживой природой. Они могут размножаться только при попадании в организм «хозяина», поэтому для выращивания штаммов вируса используются специальные культуры клеток либо живые существа, чаще всего, лабораторные мыши. Чем быстрее вирус распространяется, попадая в благоприятную среду, тем выше его вирулентность.
Штаммы грибков и протистов
Грибки и протисты обладают наименьшей способностью к изменениям среди всех микроорганизмов, так как их структура более сложна, чем вирусная или бактериальная. Кроме того, у них отсутствует механизм быстрого распространения новой генной информации.
Благодаря этому видоизменения у грибков происходят довольно медленно, и количество выявленных штаммов этих микроорганизмов довольно невелико. Многие учёные считают, что новые штаммы уже исследованных видов грибков на самом деле существуют уже давно, но по каким-то причинам ранее не попадались на предметное стекло исследователей-микробиологов.