Реферат по биологии микроорганизмы

Обновлено: 04.07.2024

Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!

МИКРООРГАНИЗМЫ

Две империи и пять царств природыИсторические сведения об открытии микроорганизмов

б) Луи Пастер

Микроорганизмы, особенности строения и форма, движение, жизнедеятельность

б) Физико-биологические свойства микроорганизмов

в) Распространение в природе, виды микроорганизмов

г) Экология бактерий

Селекция микроорганизмов Доклеточные формы жизни – Вирусы

Подавляющеебольшинство ныне живущих организмов состоит из клеток. Лишь немногие примитивнейшие организмы – вирусы и фаги ре имеют клеточного строения. Поэтому важнейшему признаку все живое делится на две империи доклеточные ( вирусы и фаги) и клеточные ( бактерии,грибы, растения и животные).

Представления о том, что все живое делится на два царства - животныхирастений, ныне устарело.Современнаябиология признает разделение на пять царств - прокариот или дробянок, зеленых растений, грибов, животных, отдельно выделяются царство вирусов- доклеточных форм жизни.

Однако из самых увлекательных страниц из истории биологии является охота за микроорганизмами.

В то время, когда родился Левенгук, микроскопов еще не было, а были только грубые ручные лупы, через которые самое большое, что можно был увидеть – эту десятицентовую монету, увеличенную до этот голландец не занимался неустанно

шлифовкой своих замечательных стекол, ему вероятно, до самой смерти

не пришлось бы увидеть ни одного существа размерами меньше

сырного клеща, однажды он посмотрел через свою игрушечную, оправленное

в золото, линзу на каплю чистой дождевой воды и увидел, тогда то и пробил часЛевенгука этот прев ратник из Дельфта проник в новый мир фантастических

мельчайших существ, которые жили, рождались, боролись и умирали, совер-

шенно незримые и не известные никому от начала времен. Это были своего

рода зверки в продолжение многих веков терзавшие и истребляющие целые

поколения людей, которые в десять миллионов раз крупнее их самих. Это былисущества более ужасные, чем огнедышащие драконы и чудовищные многоголовыегидры, о которых повествовалось в сказках и легендах,

Это был невидимый, скрытный, но неумолимый жестокий, а порою идружественный мир, в который Левенгук заглянул первый из всех людей всего мира. Он

Внешняя и внутренняя структура бактериальной клетки. Систематическое положение грибов и особенности их размножения. Особенности расположения спор у спорообразующих бактерий. Микоплазмы и их характеристика. Гомоферментативное молочнокислое брожение.

Рубрика	Биология и естествознание
Вид	контрольная работа
Язык	русский
Дата добавления	03.08.2013
Размер файла	3,1 M

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

ФГБОУ ВПО "КУРГАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМ. Т.С. МАЛЬЦЕВА"

Контрольная работа

По микробиологии

Выполнил (а): студентка 3 курса агрономического факультета

Лесниково - 2013 г.

Внешняя форма микроорганизмов

Рисунок 2 - Внутренняя структура бактериальной клетки.

Таблица 2 - Цитологические признаки, дифференцирующие про- и эукариотические клетки.

Морфологически оформленное ядро, отделенное от цитоплазмы ядерной мембраной

Наличие в клетке митохондрий, аппарата Гольджи

мелкие 70S

крупные 80S

Целлюлоза и хитин в составе клеточной стенки

Муреин в составе клеточной стенки

Споры для сохранения жизнеспособности

Споры для размножения

Способ поглощения пищи

абсорбция через клеточную мембрану

фогоцитоз и пиноцитоз

Размножение клеток происходит путем:

Рисунок 3 - Морфологические особенности строения плесневелых грибов.

Таблица 3 - Систематическое положение грибов и некоторые особенности их размножения.

Особенности строения мицелия

Способы бесполого и полового размножения

Рисунок 4 - Особенности расположения спор у спорообразующих бактерий.

Бациллярный тип спорообразования у С1оstridium sporopenatum.

Клостридиальная форма клеток. Споры снабжены светлыми конусовидными колпачками.

Плектридиальная форма клеток при спорообразовании. Споры с серповидными колпачками.

бактериальная клетка гриб микоплазма

Рисунок 5 - Схема расположения жгутиков у микроорганизмов.

Типы расположения жгутиков: A-Монотрихи; B-Лофотрихи; C-Амфитрихи; D-Перитрихи.

Варианты движения бактерий.

Рисунок 6 - Строение актиномицетов.

Ультраструктура клеток актиномицета. Окружает клетку плотная клеточная стенка (КС), за ней идет трехслойная мембрана (ЦПМ). Центральная часть клетки заполнена цитоплазмой, в которой хорошо видны рибосомы и мембранные структуры (ВМС).

Таблица 4 - Способы размножения прокариотных микроорганизмов.

Кокки и палочковидные бактерии

Для бактериальных клеток характерно простое деление клетки надвое

почкование представляет собой неравное деление клетки и основано на локальном росте

бесполое размножение происходит с помощью спор (конидий)

Деление клеток происходит путем равновеликого бинарного деления

Рисунок 7 - Схема строения вирусов (слева) и фагов (справа).

Микоплазмы, их характеристика

Микоплазмы, более раннее название - организмы подобные возбудителю плевропневмонии (Pleuropneumonia like organism - PPLO) были впервые выделены от животных в 1898 году, а от человека в 1937 году. Микоплазмы - представители класса Mollicutes - являются самыми малыми из ныне известных прокариот, способных к самовоспроизведению. В самом названии таксона (molli - мягкий, cute - кожа) отражена характерная черта этих микроорганизмов - отсутствие ригидной клеточной стенки. В отличие от L-фазовых вариантов бактерий (мутантных форм с характерными структурными нарушениями пептидогликанового каркаса клеточной стенки) микоплазмы вообще не синтезируют биохимических предшественников пептидогликана, например, мурамовую или диаминопимелиновую кислоту. Функции клеточной стенки у микоплазм выполняет трехслойная цитоплазматическая мембрана, для синтеза которой необходим холестерин и прочие липидные компоненты.

Отсутствие клеточной стенки определяет непостоянство и многообразие очертаний их клеток, неустойчивость (быстрый лизис) при осмотическом шоке, действии детергентов, этанола и специфичных антител в сочетании с комплементом. С отсутствием клеточной стенки связано и безразличие микоплазм к пенициллину, а также его аналогам, действие которых состоит в подавлении синтеза компонентов клеточной стенки бактерий. Большинство видов микоплазм - факультативные анаэробы, которые представлены мелкими клетками (0,1-0,45мкм), характеризующимися выраженным полиморфизмом. Они могут образовывать кокковидные, ветвящиеся и более крупные многоядерные формы, способные образовывать псевдомицелий.

Геном у микоплазм кольцевидный, реплицируется полуконсервативным путем. Обычно микоплазмы размножаются бинарным делением, подобно большинству бактерий, особенно после образования мелких кокковидных образований (элементарные тельца) в нитевидных структурах. Также способны к почкованию и сегментации.

Среди микоплазм выделяют подвижные и неподвижные виды. Микоплазмы грамотрицательны (лучше окрашиваются по Романовскому-Гимзе), нуждаются в стеролах и нативном белке. На плотных средах образуют характерные мелкие колонии с приподнятым центром ("яичница глазунья"), имеющие тенденцию врастать в среду. Морфология колоний достаточно специфична - на поверхности располагаются крупные, часто вакуолизированные клетки, в глубине - мелкие оптически плотные организмы. Микоплазмы вызывают адсорбцию, агглютинацию и лизис эритроцитов.

Микоплазмы широко распространены в природе. Миниатюрность микоплазм определяет ограниченность их биохимических возможностей и, как следствие, зависимость микоплазм от высших организмов. В процессе эволюции микоплазмы приспособились к тесному сосуществованию с высшими эукариотами. Микоплазмы являются паразитами человека, млекопитающих, рептилий, рыб, членистоногих и растений.

Перечень организмов, известных в качестве хозяев микоплазм, постоянно пополняется, при этом растет и число описанных видов микоплазм. К настоящему времени известно более 180 представителей класса Mollicutes.

У человека выделяют представителей родов Mycoplasma, Ureaplasma, Acholeplasma, включающих патогенные и сапрофитные виды. В частности, человек - естественный хозяин 16 видов микоплазм - M. buccale, M. fermentans, M. hominis, M. pneumoniae, M. genitalium, M. lypophilum, M. orale, M. faucium, M. primatum, M. spermatophilum, M. penetrans и M. salivarium. А также представители других родов - Acholeplasma laidlavaii, A. oculi и Ureaplasma urealyticum, Ureaplasma parvum.

Микроорганизмы - это группа настолько маленьких живых организмов, что они не видны человеческим зрением. Их размер меньше 1 миллиметра, а, порою, намного меньше. Хотя встречаются в этой группе и относительно большие организмы, их даже можно рассмотреть при должном усердии. Изучением их всех занимается наука микробиология.

Представители микроорганизмов

В природе существуют десятки тысяч видов микроорганизмов, и это только те, о которых мы знаем. Они являются довольно разнообразными. Некоторые различаются средой обитания, другие - образом или условиями существования, третьи - строением. Так, практически все они одноклеточные, но встречаются среди них и многоклеточные, хоть и редко.

Все микроорганизмы можно поделить на 2 группы: безъядерные (прокариоты) и обладающие клеточным ядром (эукариоты).

Прокариоты - это одноклеточные живые организмы, не имеющие клеточного ядра. Иногда их называют доядерными, а в 20-ых веках именовали монерами, но сейчас этот термин не используется. Представителями прокариотов являются всего 2 домена живых организмов: бактерии и археи. Полагают, что существуют миллионы видов микроорганизмов, относящихся к этим доменам. Но найти то, что не видишь невооружённым взглядом, довольно сложно, поэтому на сегодняшний день известно около десятка-другого тысяч видов.

Микроорганизмы, относящиеся к домену Эукариоты, могут быть как многоклеточными, так и одноклеточными. Главная их особенность - наличие ядра в клетке, поэтому их также называют ядерными. К слову, практически все живые организмы, имеющиеся в природе, относятся к Эукариотам. Исключением являются бактерии, археи, и вирусы.
Микроорганизмы, обладающие клеточным ядром, не очень многочисленны. Их объединяются в одну группу - протисты, хотя входят туда не все ядерные микроскопические организмы.

Бактерии: описание и типы

Бактерии - это домен микроорганизмов (чаще всего одноклеточных), не имеющих ядра. В природе их существует огромное количество видов, сотни тысяч, и даже миллионы, вероятно.

Дело в том, что они настолько малы, что их довольно трудно находить, и уж тем более изучать. Описано лишь около десяти тысяч видов бактерий. Ну а их количество, понятное дело, даже не поддаётся исчислению. Но можно сказать, что практически все из них выполняют некую роль в природе, и обладают некими уникальными свойствами. И исходя из этих знаний, делят бактерий на различные типы, классы, семейства и рода.

Археи: описание и типы

Археи представляют собой домен одноклеточных живых организмов, не имеющих ядра и мембранных органелл. Исходя из особенностей видов этих микроорганизмов, делят их на 8 типов (6 основных и 2 предполагаемых). А каждый из типов, в свою очередь, делится на один или несколько классов архей, обладающих уникальными свойствами. Классы включают в себя семейства и роды архей.

Протисты: описание и типы

Протистами называют группу живых организмов, относящихся к домену Эукариоты (их клетки имеют ядро), и не входящих в состав животных, растений, грибов и хромистов. Создана она по "остаточному принципу". И, соответственно, включает в себя различные живые организмы, сильно отличающиеся друг от друга.

Роль микроорганизмов в природе

Микроскопические организмы встречаются практически везде, где имеется вода. Оптимальной температурой для них является 0-50 °C (сильно приблизительно), хотя могут они существовать и при более экстремальных температурах. Рекордно высокая температура для них, как и для всех живых существ, составляет 122 °C. Только стоит понимать, что такую температуру выдержит вовсе не каждый представитель данной группы живых существ. Каждый из видов обладает своими особенностями.

Основная роль микроорганизмов в природе заключается в осуществлении обмена веществ. А поскольку обитают они практически повсеместно, то роль эта очень велика. В большинстве случаев они являются редуцентами, то есть, перерабатывают остатки живых существ. Но иногда выполняют роль продуцентов, производя органические вещества из неорганических. А в силу того, что могут эти существа обитать там, где не выживут другие живые организмы, иногда они являются единственными продуцентами экосистем.

Для человека микроорганизмы могут являться как полезными, так и не очень. Например, благодаря им осуществляет самоочищение воды в различных водоёмах. А ещё они принимают участие в круговороте различных элементов: железа, фосфора, серы и других. Это явная польза, если и не прямая, то как минимум косвенная. Но также существует множество видов организмов, приносящих вред. Некоторые, к примеру, загрязняют водоёмы (если вспомнить, что другие их виды занимаются очищением, это можно счесть забавным). А некоторые вызывают порчу продуктов. А есть даже вредители, которые действуют не опосредованно, а прямо. Речь о патогенных микроорганизмах, или условно-патогенных. Они вызывают инфекционные заболевания.

Заключение

Таким образом, микроорганизмы представляют собой невидимые человеческим зрением живые организмы, обитающие практически везде (поскольку вода находится также практически везде), осуществляющие в природе важные функции, и приносящие человеку как вред, так и пользу.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ

МДК 04.01 ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ЛАБОРАТОРНЫХ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ И ИММУНОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Выполнила:
студентка группы 313 – II Лаб х/д Герасимова Мария Сергеевна

Кукса Ольга Олеговна

г. Нижний Новгород

Микробиология, как современная наука ………………………………….. 5 2.

Современные направления микробиологии ……………………………… 6 3.

Современные открытия в микробиологии ……………………………….. 8

Микробиология – это наука, изучающая строение, систематику, физиологию, генетику и экологию организмов, имеющих малые размеры и невидимых невооруженным глазом. Эти организмы получили название микроорганизмов или микробов. Микроорганизмы представляют собой, по определению, невидимые человеческому глазу без увеличения существа, которые вездесущи и проводят в природе колоссальную работу, заключающуюся прежде всего в минерализации отмершего биологического материала (микробный цикл углерода и связанный с ним цикл кислорода). Без микробов было бы невозможно существование глобальных циклов азота и серы. Микроорганизмы, несмотря на их малые размеры и массу, составляют в целом биомассу, больше чем вся остальная биомасса на Земле (растения и животные вместе взятые). Объектами микробиологии являются прокариотические организмы — бактерии и археи, а также эукариоты — простейшие, микроскопические водоросли, низшие грибы. Микроорганизмы населяют все экологические ниши и живут там, где развиваются животные и растения, а также во многих других ареалах, в которых не могут развиваться другие живые организмы — при высоких (до 113 °С) и низких (до -36 °С) температурах, высоких (до 1400 атмосфер) давлениях, при полном отсутствии кислорода, в условиях высокой солености (в насыщенных растворах NaСl), при высокой кислотности (рН 0-1) и щелочности (рН до 11). Микроорганизмы – прокариоты могут развиваться в скальных породах на глубине до 6 км, на вершинах высоких гор (6 – 7 км), в безводных пустынях, на поверхности зданий, сооружений и памятников. Споры микробов чрезвычайно устойчивы, они могут выдерживать условия космического пространства и выживать в течение 20 – 30 млн лет (например, в кишечнике пчелы, замурованной в кусочке янтаря). На протяжении длительного времени человек жил в окружении невидимых существ, использовал продукты их жизнедеятельности (например, при выпечке хлеба из кислого теста, приготовлении вина и уксуса), страдал, когда эти существа являлись причиной болезней или портили запасы пищи, но не подозревал об их присутствии. Не подозревал потому, что не видел, а не видел потому, что размеры этих микросуществ лежали не много ниже того предела видимости, на который способен человеческий глаз. Известно, что человек с нормальным зрением на оптимальном расстоянии (25-30 см) может различить в виде точки размером 0,07-0,08 мм. Меньше объекта человек заметить не может. Это определяется особенностями строения его органа зрения. Попытки преодолеть созданный природный барьер и расширить возможности человеческого глаза были сделаны давно. Так, при археологических раскопках в Древнем Вавилоне находили двояковыпуклые линзы – самые простые оптические приборы. Линзы были изготовлены из отшлифованного горного хрусталя. Можно считать, что с изобретением этих линз человек сделал первый шаг на пути в микромир. Дальнейший прогресс в развитии оптической техники относится к 16-17 вв. и связан с развитием астрономии. В начале 17 в. голландские шлифовальщики стекла сконструировали первые подзорные трубы. Оказалось, что если линзы расположить иначе, не так, как в телескопе, то можно получить увеличение очень мелких предметов. Микроскоп подобного типа был создан в 1610 г. Г. Галилеем (1564-1642). Изобретение микроскопа открыло новые возможности для изучения живой природы. Одним из первых микроскоп, состоящий из двух двояковыпуклых линз, дававших увеличение примерно в 30 раз, сконструировал и использовал для изучения строения растений английский физик и изобретатель Р. Гук. Микробиология прошла длительный путь развития, исчисляющийся многими тысячелетиями. Уже в V — VI тысячелетии до н. э. человек пользовался плодами деятельности микроорганизмов, не зная об их существовании. Виноделие, хлебопечение, сыроделие, выделка кож — не что иное, как процессы, происходящие с участием микроорганизмов. Тогда же, в древности, ученые и мыслители предполагали, что многие болезни вызываются какими-то посторонними невидимыми причинами, имеющими живую природу. Следовательно, микробиология зародилась задолго до нашей эры. В своем развитии она прошла несколько этапов, не столько связанных хронологически, сколько обусловленных основными достижениями и открытиями – эвристический, морфологический, физиологический, иммунологический. Сейчас же наступил новый этап в развитии микробиологии – молекулярно-генетический.

МИКРОБИОЛОГИЯ, КАК СОВРЕМЕННАЯ НАУКА

Место микробиологии в системе современных биологических наук определяется спецификой ее объектов: во-первых, микробиология — это наука об определенном классе объектов, и в этом смысле она аналогична таким дисциплинам, как ботаника и зоология; во- вторых, микробиология изучает на своих объектах общие фундаментальные законы развития всего живого и таким образом относится к физиолого-биохимической ветви биологических дисциплин. И наконец, микробиология — это наука, исследующая объекты и явления на стыке одно- и многоклеточности. Роль микробиологии определяется значением микроорганизмов в природных процессах и в человеческой деятельности: - микроорганизмы участвуют в глобальном круговороте элементов, причем ряд стадий был бы невозможен без них, например фиксация молекулярного азота, денитрификация или минерализация сложных органических веществ; - на деятельности микроорганизмов основан целый ряд необходимых человеку производств (хлебопечение, пивоварение, виноделие, получение молочнокислых продуктов, производство различных индивидуальных химических веществ, антибиотиков, гормонов, ферментов и т.д.); - микроорганизмы используются для очистки окружающей среды от различных природных и антропогенных загрязнений; - многие микроорганизмы являются возбудителями заболеваний человека, животных, растений, а также вызывают порчу продуктов питания и различных промышленных материалов; - микроорганизмы могут служить инструментами и модельными системами для других дисциплин, например генной инженерии.

СОВРЕМЕННЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ МИКРОБИОЛОГИИ

СОВРЕМЕННЫЕ ОТКРЫТИЯ В МИКРОБИОЛОГИИ

Если фауна и флора нашей планеты хорошо изучены зоологами и ботаниками, микробиологам до сих пор известна только небольшая часть невидимого живого мира. Общепринятыми лабораторными методами, по мнению многих ученых, можно обнаружить не более 10-20% микробного населения планеты. Исключительно важное значение приобретают исследования обмена веществ микроорганизмов, работы в области углубленного изучения физиологии, биофизики, биохимии микробов. Они важны для всех отраслей микробиологии. Перед микробиологами стоит большая задача разработки микробиологических методов синтеза многих пищевых и физиологически активных веществ. Если со времен Пастера, основателя микробиологии, развивалась главным образом микробиология бродильной промышленности (виноделия, спиртовой, молочнокислой, уксуснокислой и др.), то в настоящее время начинает развиваться промышленность микробиологического синтеза. Ряд продуктов, получавшихся путем брожения с помощью микробов, теперь стал производиться чисто химическим путем из дешевого непищевого сырья (этилового спирта, бутилового спирта, ацетона и др.). Самые разнообразные микроорганизмы: дрожжи, грибы, актиномицеты, бактерии – способны синтезировать различные крайне необходимые вещества: белки, аминокислоты, антибиотики, ферменты, витамины, различные органические кислоты, стимуляторы роста, промежуточные продукты. Под воздействием микробов из более простых молекул даже непищевого сырья образуются вещества очень сложного состава. Микроорганизмы являются наиболее простыми формами жизни. Поэтому они представляют собой весьма удобные модели для изучения многих проблем общей биологии, выяснения сущности явления жизни, овладения и управления жизненными процессами, в частности обменом веществ и наследственностью организмов. В настоящее время биологические науки не могут развиваться без изучения генетики, в частности генетики микроорганизмов. Успехи современной генетики в значительной степени зависят от того, насколько широко в генетических исследованиях используются микроорганизмы. На микроорганизмах можно изучать вопросы генетики на молекулярном (ДНК, РНК), субклеточном (фаги, вирусы) и клеточном (бактерии, грибы) уровнях. Основными задачами управления жизнедеятельностью микробов в микробиологии являются: закономерное получение культур микробов с определенными, заранее заданными свойствами; максимальное увеличение продуктивности полезных микробов; полное обезвреживание и уничтожение возбудителей инфекционных заболеваний человека, животных и растений и других микробов, приносящих вред.

1. Микробиология А.А.Воробьев, А.С.Пашков М.: Медицина 2003 г.

2. Зильбер Л.А., Левкович Е.Н., Шубладзе А.К., Чумаков М.П. Архив биол. наук, 1938 г.

3. Жданова В.М., Гайдамович С.Я. Общая и частная микробиология Изд. Медицина, М., 1982 г.

На Земле существует огромное разнообразие организмов. Различаясь между собой рядом существенных признаков, они имеют общие свойства. Бактерии, микроскопические грибы и простейшие являются микроорганизмами.
Первые организмы появились в водной среде. В настоящее время считается твердо установленным, что большую часть своего существования (несомненные признаки существования биосферы известны с периода 3,8 — 4 млрд. лет назад, то есть уже через 500 млн. лет после формирования самой планеты), вплоть до так называемой неопротерозойской революции (около 1 млрд. лет назад), биосфера была преимущественно прокариотной. Прокариоты — это бактерии, архебактерии, цианобактерии, то есть организмы не имеющие клеточного ядра.

Вложенные файлы: 1 файл

Эволюция микроорганизмов.doc

РЕФЕРАТ

ПО ОБЩЕЙ БИОЛОГИИ

ЭТАПЫ ЭВОЛЮЦИИ МИКРООРГАНИЗМОВ

Первые организмы появились в водной среде. В настоящее время считается твердо установленным, что большую часть своего существования (несомненные признаки существования биосферы известны с периода 3,8 — 4 млрд. лет назад, то есть уже через 500 млн. лет после формирования самой планеты), вплоть до так называемой неопротерозойской революции (около 1 млрд. лет назад), биосфера была преимущественно прокариотной. Прокариоты — это бактерии, архебактерии, цианобактерии, то есть организмы не имеющие клеточного ядра. Вместо ядра у них просто одна большая кольцевая молекула ДНК. У них нет митохондрий и других органелл. По типу питания первые организмы были в основном гетеротрофами, т.е. питались готовыми органическими веществами. Однако есть данные, что уже на самых ранних этапах существования живых существ среди них появились и автотрофы. Автотрофы – это организмы, которые самостоятельно образуют органическое вещество из неорганических соединений. Различают фототрофов, создающих органические соединения за счет энергии Солнца, и хемотрофов, живущих за счет энергии, высвобождающейся при химических реакциях окисления неорганических соединений (молекулярный водород, окись углерода, соединения серы или азота и др.). Поэтому можно сказать, что бактерии были и продуцентами (т. е. создателями органического вещества за счет процесса фотосинтеза или хемосинтеза) и редуцентами (т. е. потребителями готового органического вещества). В науке есть прямые свидетельства бактериальной деятельности в архее и протерозое — это строматолиты, фоссилизация тел хемоавтотрофных бактерий в рудных телах и др.

Появление автотрофов – это крупное событие в эволюции живого мира.

В это время, которое занимало около 75% всего времени существования жизни на Земле, бактерии-фотосинтетики (формы, напоминающие современных синезеленых водорослей-цианобактерий, прохлорофиты и др.) создали огромную массу органического вещества. Это органическое вещество очень медленно разлагалось за счет химических и физических факторов и захоранивалось. Так возникли громадные залежи газа и нефти (или по крайней мере, часть таких залежей). Хемоавтотрофные бактерии (т.е. такие, которые используют для получения энергии реакции окисления или восстановления металлов, серы и проч.) осадили из морской воды огромные запасы железа, марганца, кобальта, меди, цинка и т. д. вплоть до золота, создав запасы тех руд, которыми до сих пользуется человечество. О масштабах этой деятельности можно судить, например, на примере гигантской Курской магнитной аномалии, которая вся имеет бактериальное происхождение.

Почему накапливались залежи органического вещества? Почему оно не возвращалось в биологический круговорот или возвращалось слабо? Это происходило потому, что бактерии в принципе не способны к заглатыванию кого-то или чего-то, то есть к фагоцитозу. По этой же причине среди прокариотных организмов почти нет хищников. А если есть, то хищничество носит весьма необычный характер, и хищник всегда сильно меньше жертвы. Так, например, бактерия Bdellovibrio — это маленький вибрион, который проникает через клеточную стенку жертвы (значительно более крупной, чем напавший на нее хищник) и размножается в промежутке между ее клеточной стенкой и мембраной. Как своеобразное хищничество можно рассматривать и нападение фагов на бактерий. Но ведь и в этом случае фаг только впрыскивает в цитоплазму жертвы свою нуклеиновую кислоту, а белковая оболочка фага остается снаружи. Прокариоты не способны даже к поглощению пузырьков жидкости, то есть к пиноцитозу. Не обладая способностью заглатывать своих жертв целиком или по кусочкам, гетеротрофные прокариоты могли использовать только экзоферментацию субстрата (т.е. выделение ферментов наружу и переваривание пищи во внешней среде) с последующим поглощением низкомолекулярных органических веществ. Все это, как можно предполагать, обусловливало низкую скорость разложения биомассы, созданной автотрофными прокариотами. Огромные массы органического углерода захоранивались в осадке и на долгое время выводилось из биотического круговорота.

Ученые полагают, что процесс появления хемосинтезирующих и фотосинтезирующих автотрофов начался еще на этапе коацерватных капель, когда их содержание все более усложнялось. Происходившие при этом случайные мутации нуклеиновых кислот могли дать некоторые более активные молекулы, близкие к хлорофиллу и способные использовать энергию света.

Пока питательные вещества в окружающей водной среде были в избытке, это свойство не давало преимуществ в существовании организмов, имевших активные пигменты. Однако по мере увеличения численности организмов и сокращения питательных веществ в окружающей среде способность усваивать СО₂ при участии энергии света оказалась полезной для автотрофов и потомства, значимой для выживания в конкурентной борьбе за существование.

Возникновение хлорофилла – зеленого пигмента, способного улавливать энергию солнечного света и осуществлять фотосинтез – явилось следующим важным событием для развития живой природы. Фотосинтез – это образование в клетках растений и цианобактерий органических веществ из углекислоты и воды при участии света, которое сопровождается выделением молекулярного кислорода. Появление фотосинтеза произошло примерно 3900 млн. лет назад. Оно стало крупнейшим прогрессивным событием в эволюции живого мира – ароморфозом.

Итак, совместное существование автотрофов и гетеротрофов уже на самых ранних этапах развития жизни давало возможность одним организмам питаться органикой, создаваемой другими организмами. При этом сформировались способы добывания пищи: хищничество, паразитизм, симбиотрофизм и сапрофагия (греч. sapros – гнилой, hhagos – пожирающий).

Почему прокариоты не обладают способностью к фагоцитозу и пиноцитозу? Дело в том, что у прокариот отсутствует так называемая актиново-миозиновая система. Актин и миозин — универсальные сократительные белки клеток эукариот, то есть клеток, имеющих ядро и другие органеллы. Эти белки обеспечивают амебоидную активность, движение органелл внутри клетки, мышечные сокращения и другие формы клеточной подвижности эукариот. Актиново-миозиновая система обеспечивает способность образовывать псевдоподии, захватывать ими жертву и формировать пищеварительные вакуоли. Таким образом, можно утверждать, что появление эукариот было связано с появлением актиново-миозиновой системы, которая позволила питаться путем фагоцитоза, активно захватывая крупные пищевые частицы.

Появление таких эукариотных организмов необычайно ускорило биотический круговорот, поскольку они стали потребителями бактериальной биомассы. Это явилось следующим крупным событием в эволюции живого мира.

Примерно 2000 млн. лет назад в биосфере началось накопление свободного кислорода в результате деятельности фотосинтезирующих бактерий, и сформировалась атмосфера. Первичная атмосфера была бескислородной, и накопление свободного кислорода в результате — это страшная катастрофа, ведь кислород необычайно активен, он быстро окисляет органическое вещество и необратимо повреждает живые тела. На самом деле кислород накапливался и раньше внутри строматолитов и там возникли оксифильные бактерии. Но когда его концентрация возросла до 1–2 % в атмосфере планеты, все организмы ожидала мучительная гибель. Эту кислородную катастрофу пережили те организмы, которые включили оксифильных бактерий внутрь своих клеток как симбионтов. Так возникли митохондрии — несоменнные родственники альфа-протеобактерий. Митохондрии — это энергетические станции клетки, первичная функция которых — инактивация кислорода путем окисления ненужных продуктов обмена.

Появление фотосинтезирующих организмов эукариот-водорослей ускорило накопление свободного кислорода в атмосфере.

Бактерии и цианобактерии первыми сделали выход на сушу. Ученые предполагают, что это произошло около 3500 млн. лет назад, еще до появления эукариот. Выход на сушу бактерий и цианобактерий явилось важнейшим событием в эволюции органического мира. Спустя много времени на сушу вышли и эукариоты. Это произошло около 600 млн. лет назад. С тех пор эволюция живого мира, в том числе и эволюция микроорганизмов шла не только в водной среде, но и в наземно-воздушной.

В настоящее время бактерии встречаются повсеместно в самых разнообраз ных условиях среды: в воздухе, воде, почве, глубинах земной коры, в организмах растений и животных.

Бактерии были открыты голландцем А.Левенгуком еще в 1675 году, но только великий французский ученый Луи Пастер (1822-1895) впервые показал их роль в процессе брожения и других превращений веществ в природе.

Микроорганизмам свойственна наследственная изменчивость – мутации. С помощью отбора мутаций создаются активные штампы микроорганизмов, ценных для человека.

Читайте также: