Использование микробов в хозяйственной деятельности


       Разработка наиболее рациональных приемов использования микробов в
хозяйственной деятельности человека и сознательная селекция микробов стали
возможны только после разработки микроскопических методов изучения и
выяснения способов расселения и размножения микроорганизмов.
       Основная заслуга в успешном разрешении этих вопросов принадлежит
гениальному французскому ученому Луи Пастеру (Pasteur, 1822-1895),
подлинному создателю научной селекции микробов, основанной на сознательном
применении методического искусственного отбора и умелом использовании
естественного отбора путем создания условий, в которых отбор действует в
желательном для селекционера направлении. Дальнейшее усовершенствование
селекции микробов тесно связано с достижениями генетики и использованием
этих достижений в селекции.
       Г. А. Надсон (1920) в результате ряда тщательно выполненных опытов
еще в 1920 г. показал, что ионизирующая радиация вызывает у грибов и
бактерий стойкие наследственные изменения. Он выделил таким путем у
Azotobacter chroococcum штаммы, отличающиеся повышенной способностью
ассимилировать атмосферный азот.
       В начале 40-х годов Бидл и Татум (Beadle & Tatum, 1941), использовав
ионизирующую радиацию для вызывания мутаций у микробов, получили у гриба
Neurospora crassa значительное количество мутантов с измененным обменом
веществ и повышенными требованиями к питательным веществам. Эти
исследования привели к созданию биохимической генетики и оказали очень
сильное влияние на усовершенствование селекции микробов.
       В настоящее время в селекции микробов существуют три основных
направления:
 Селекция на повышение устойчивости к ядам, антибиотикам и на понижение
требований к составу питательной среды;
 Селекция на повышение накопления полезных веществ;
Селекция на повышение требований к ростовым веществам.
Мы рассмотрим в данном реферате первое направление этой интересной области
селекции.



     Селекция форм с повышенной устойчивостью и пониженными требованиями

       Это направление связано с выведением таких форм микробов, которые
обладают способностью осваивать новые, недоступные для иходных форм,
экологические ниши. Умелое использование естественного отбора позволяет
быстро и со сравнительно небольшой затратой сил и средств, получать штаммы
с повышенной устойчивостью к различным неблагоприятным внешним условиям,
ядам, антибиотикам, фагам или с пониженными требованиями к питательным
веществам.
       Пути возникновения микробов с повышенной устойчивостью или с
пониженными требованиямик питательным веществам как в природных условиях
под влиянием естественного отбора, так и в искусственных условиях в
результате деятельности селекционеров, имеют очень важное практическое
значение. Человек заинтересован получить как можно быстрее полезные формы
микробов. При работе с вредными микробами исследователей чаще всего
интересует вопрос о том, каким образом предотвратить или, по крайней мере,
задержать возникновение таких форм. Теоретической основой для решения этих
вопросов служит эволюционное учение Ч. Дарвина и экспериментальная
генетика.
       Возникновение форм микробов с повышенной устойчивостью или
пониженными требованиями к питательным веществам зависит от возникновенния
соответствующих мутаций и воздействия естественного отбора, устраняющего
неизменные исходные формы  и сохраняющего измененные, приспособленные к
этим новым условиям. Возникновение форм микробов, приспособленных к более
тяжелым условиям, определяется соотношением трех факторов: чатоты появления
мутаций, обуславливающих устойчивость к этим внешним условиям,
интенсивность действия естественного отбора и числа особей в популяции,
подвергающихся воздействию естественного отбора.
       Чем чаще появляются мутации, обуславливающие устойчивость организма к
определенным внешним условиям, тем быстрее и легче возникают формы,
приспособленные к этим условиям.
       Инетенсивность естественного отбора сильно влияет на быстроту
появления устойчивых форм и чем более жесток этот отбор, тем быстрее
выявляются устойчивые формы.
       Число особей в популяции, на которую возденйствует отбор, имеет
решающее значение для возникновения форм, устойчивых к определенным
неблагоприятным внешним условиям. Если популяция настолько велика, что в
ней непременно должно возникнуть несколько устойчывых мутунтов (т.е. если
число особей в популяции больше чила особей, обеспечивающих возникновение
одного устойчивого мутанта), а отбор устраняет все неизменные исходные
формы, то возникновение устойчивых форм систематически происходит в
пределах одного поколения, подвергаюшегося воздействию естественного
отбора. Но если чило особей в отдельных популяциях, подвергающихся
воздействию естественного отбора, значительно меньше числа особей,
обеспечивающего возникновение хотя бы одного устойчивого мутанта,  а отбор
сразу же устраняет все неизменные исходные формы, то в таких популяциях,
усточивые формы могут возникнуть только в результате счастливой
случайности.
       Когда концентрация ядовитых веществ в питательной среде высока,
задача выведения форм, устойчивых к таким высоким концентрациям яда, обычно
сильно затрудняется. Дело в том, что мутации, которые сами по себе давали
бы устойчивость к таким высоким концентрациям ядов, возникают исключительно
редко или совсем ен возникают и такая устойчивость может быть получена
только в результате совместного действия ряда различных мутаций, каждая из
которых в отдельности  дает устойчивость только к значительно более низким
концентрациям яда. Но одновременно эти независимые мутации проявляются
исключительно редко и осуществить накопление их можно только путем
последовательного повышения устойчивости от сравнительно низких довсе более
высоких концентраций яда. Этот метод называется - ступенчатое повышение
устойчивости.
       Принцип ступенчатой селекции, т. е. бактерии высаживают в питательную
среду, в которой недостает одного вещества, в котором эти бактерии
нуждаются, происходит выведение штамма, способного синтезировать это
вещество, затем следует посев этого штамма на питательную среду, вкоторой
недостает еще одного вещества, в котором нуждается исходная форма бактерий,
выводятся новые штаммы и т. д., этот принцип имеет очень большое
практическое значение значение для получения полезных микроорганизмов,
способных расти на более простых и дешевых питательных средах, не
заключающих определенных ростовых веществ или заключающих различные
угнетающие и ядовитые вещества, и потому непригодные для для исходных форм
этих микроорганизмов. Вместе с тем этот метод используется для
предотвращения появления новых форм микроорганизмов, устойчивых к тем
веществам, которые обычно применяются для борьбы с ними (различные
лекарственные травы, антибиотики и др.). При помощи ступенчатой селекции
получают новые штаммы продуцентов полезных веществ ( антибиотики,
аминокислоты, витамины и т.д. ), способные расти и давать высокую
продуктивность на более дешевых питательных средах, при менее интенсивном
перемешивании и т.д. Это значительно уменьшает стоимость промышленного
получения таких полезных веществ.
       Установление принципа ступенчатого действия естественного отбора
позволило разработать рекомендации для предотвращения возникновения
лекарственно устойчивых форм патогенных микроорганизмов, устойчивых к новым
лекарственным веществам и антибиотикам, широко приминяемым для лечения
заболеваний.
       Методы селекции микробов постоянно совершенствуются. Благодаря им
ученые смогли разработать способы для получения новых веществ и препаратов,
в которых так нуждается человечество.

  Используемая литература :
1) Д. Ф. Петров  “Генетика с основами селекции”  М, Высшая школа, 1976.