Особенности экологической стратегии микроорганизмов во взаимоотношениях с

Особенности экологической стратегии микроорганизмов во взаимоотношениях с микроорганизмами, животными и растениями.

Экологическая стратегия – это сформировавшиеся в различных условиях естественного отбора способы взаимодействия организмов с внешней средой

К – стратеги – наиболее эффективно используют субстрат, т. е. обладают высокой конкурентоспособностью и достигают высокой плотности популяции r – стратеги – обладают высокой скоростью роста при освоении новых субстратов L – стратеги – обладают высокой приспособленностью к переживанию неблагоприятных условий

Для микроорганизмов характерно существование нескольких типов стратегий, которые не встречаются у высших растений и животных. Даже в популяции одного штамма бактерий имеются диссоцианты, которые отличаются генотипическими, морфологическими и физиологическими свойствами.

У большинства микроорганизмов стратегия жизни комплексная. Она складывается из многих типов реакций на изменения факторов (абиотических и биотических) окружающей среды.

Биотические связи. Межвидовые Антибиоз – невозможность существования двух видов организмов, основанная на конкуренции за источники питания и др. Пассивная конкуренция – обоим организмам нужны одинаковые ресурсы. Активная конкуренция – подавление одного организма другим продуктами метаболизма (антагонизм).

Плесневый гриб и бактерии

Аменсализм (антагонизм)– один вид образует метаболиты, подавляющие другой вид, но не получает при этом пользы. Хищничество – один вид использует другой в качестве пищи. Инквилизм (особая форма хищничества) – один организм – инквилин проникает в жилище своей жертвы, питается ею и использует оставшееся жилище в качестве убежища.

Нейтрализм – взаимное влияние организмов друг на друга отсутствует. Симбиоз – совместное существование разных организмов. По обязательности симбиотической связи выделяют: - факультативный – каждый организм может жить самостоятельно - облигатный – не могут жить самостоятельно

По расположению микросимбионта симбиозы бывают: Эктосимбиозы – микроорганизмы расположены на поверхности макросимбионта Энтосимбиозы – микросимбионты располагаются внутри тела хозяина или в полостях

По характеру отношений в симбиозе выделяют : Мутуализм – существование обоих партнеров невозможно без сожителя Комменсализм – сожительство приносит пользу только одному партнеру и безразлично для другого. Варианты комменсализма: сотрапезничество, нахлебничество, квартирантство.

Паразитизм – один вид использует другой как источник питания и среду обитания, принося ему при этом вред. Выделяют типы паразитов: экто – эндопаразиты, облигатные, факультативные, временные и постоянные, первичные и вторичные Носительство (форма паразитизма) – выживание и сохранение (благодаря адаптации) паразитов в хозяине, которые не вызывают его гибели.

Особенности симбиотических отношений между микроорганизмами Симбиотические отношения, когда один из партнеров получает выгоду называют кооперацией. Выделяют несколько типов кооперации: 1. Консорциум – наибольшая степень кооперации.

Консорциум микроорганизмов в воде

Кефирная закваска

2. Осмотрофы – живут совместно без объединения в единую структуру и общаются общим межклеточным матриксом. 3. Метабиоз – один вид получает выгоду от жизнедеятельности другого. 4. Синтрофия – осуществление процесса, который ни один из них не может совершить в отдельности.

Эволюционная роль симбиотических взаимоотношений с участием микроорганизмов Гипотеза эндосимбиотического происхождения прокариот (гипотеза симбиогенеза – К. С. Мережковский 1910). Митохондрии произошли от аэробных Г- бактерий. Пластиды – от оксигенных цианобактерий.

При совместном существовании микроорганизма и макроорганизма происходит коэволюция. Эволюция симбиоза у микроорганизмов происходит под воздействием разных форм отбора.

Симбиозы прокариот и протистов Симбиоз инфузорий с бактериями Holospora, Caedibacter, Lyticum, Tectibacter. Известны симбиозы амеб и гемофлагеллят с Г- бактериями

Симбиозы с членистоногими Кишечник термитов населен метаногенами, которые помогают в переваривании растительной пищи. Кишечник тлей населен бактериями рода Buchnera, которые снабжают хозяев витаминами.

Симбиозы с животными Кишечник рыб и моллюсков населен бактериями, которые осуществляют симбионтное пищеварение.

Рыба Photoblepharon palpebratus со светящимся органом, содержащим бактерии (пример симбиоза)

Эктосимбионты - светящиеся бактерии заселяют бактериофототрофы моллюсков и выполняют различные функции при половом размножении, во взаимоотношениях организмов в популяции и при отпугивании врагов. Светящиеся бактерии Vibrio fischeri живут в симбиозе с кальмарами

Рубец жвачных животных населен целлюлозоразрушающими, метаногенными, бродильными бактериями, грибами, простейшими.

Роль микроорганизмов в жизни растений Микроорганизмы минерализуют органические вещества Разлагают клетчатку Снабжают растения азотом и стимуляторами роста Способствуют прорастанию семян

Клубеньки бобовых

Филлосфера – пространство, окружающее надпочвенную поверхность растения Филоплана – поверхность растения (населена эпифитными микроорганизмами) Ризоплана – поверхность корня (заселена ризоплановыми микроорганизмами) Ризосфера – пространство и почва, окружающие корень (ризосферные микроорганизмы) Планосфера – пространство и почва, удаленная от корня на 20 см и более (заселена планосферными микроорганизмами)

Паразитизм микроорганизмов на растениях Фитопатология – наука, изучающая болезни растений Бактерии-паразиты: Erwinia, Pseudomonas, Corinebacterium, Xantomonas, Agrobacterium Грибы-паразиты – фитофтора, головневые, спорыньевые, ржавчинные

Особенности паразитизма микроорганизмов Патогенность – способность микроорганизмов вызывать болезнь (видовой признак) Вирулентность – степень патогенности (относится к штаммам)

Факторы патогенности Адгезия – специфическое прикрепление Колонизация - размножение Инвазия – проникновение в клетку Молекулярная мимикрия – противостояние антителам Ферменты – разрушают защитные факторы хозяина, антибиотики Токсины – отравляющие вещества, часто приводящие к гибели хозяина

Стратегии паразитизма Первая стратегия – организм хозяина или побеждает паразит и выздоравливает или погибает (быстрые инфекции) Вторая стратегия – хозяин не погибает и не выздоравливает, а болезнь переходит в хроническую (медленные инфекции)

Микроорганизмы человека

Эубиоз – взаимоотношения всей микрофлоры человека и животных в норме Дисбиоз – взаимоотношения микрофлоры человека и животных в патологии Индигенная (автохтонная) – нормальная, непатогенная, постоянная микрофлора Рецидентная (транзитная) – временная, необязательная микрофлора

Биотопы тела человека Микрофлора кожи – сарцины, стафилококки, дифтероиды, стрептококки, бациллы и грибы. В 1 мл смыва до 1 млн. клеток Микрофлора полости рта – стрептококки, стафилоки, нейссерии, коринебактерии, молочнокислые, бактериоиды, дрожжи, простейшие и др. В 1 мг – 250 млн. м. к.

Микрофлора ЖКТ: Желудок – в норме микрофлора почти отсутствует. Могут встречаться лактобактерии, дрожжи 12 –перстная кишка и тонкая кишка – энтерококки, молочнокислые, дифтероиды Толстая кишка – бифидумбактерии, бактериоды, лактобактерии, клетчатковые (облигатная микрофлора), кишечная палочка; синегнойная палочка, протей, клебсиеллы, клостридии, кандиды (транзитная микрофлора)

Обильный рост на чашке Петри бактерий из биоптата стенки тонкого кишечника

Микроскопический гриб из пристеночного слоя тонкого кишечника

Микроколонии бактерий в биоптате прямой кишки расположены вокруг эпителиальных клеток или в виде отдельных агрегатов (заимствовано с сайта University of Dundee, Scottland)

Скопления бактерий, колонизирующих муцин толстого кишечника (заимствовано с сайта University of Dundee, Scottland)

Микрофлора дыхательных путей Облигатная микрофлора – стафилококки, коринебактерии Факультативная – стрептококки, золотистый стафилококк, нейссерии, микобактерии Трахеи, бронхи, альвеолы, паренхима легких стерильны

Микрофлора конъюктивы Микрофлора уха Микрофлора мочеполовой системы