Взаимодействие микроорганизмов

В любой среде обитания микроорганизмов между представителями микробного сообщества возникают взаимоотношения, которые могут носить либо ассоциативный, либо антагонистический характер.

Ассоциативный тип взаимодействия микроорганизмов делится на подтипы:

• симбиоз – сожительство микроорганизмов (грибов и водорослей, объединенных в лишайнике, аэробов и анаэробов в замкнутой системе), приносящее пользу каждой из сторон;

• комменсализм – вид симбиоза, заключающийся в том, что один организм использует пищу или выделения другого, не принося ему вреда (нормальная микрофлора желудочно-кишечного тракта);

• метабиоз – взаимоотношения микроорганизмов, основанные на последовательном использовании продуктов их жизнедеятельности. Например, в процессе разрушения белков (белки – аммиак – нитраты) последовательно участвуют аммонифицирующие, нитрифицирующие и денитрифицирующие микроорганизмы, использующие эти продукты;

• сателлизм – стимуляция роста и развития одних микроорганизмов за счет продуктов жизнедеятельности других. Так, дрожжи – продуценты витаминов – способствуют нормальной жизнедеятельности других микроорганизмов, нуждающихся в витаминах, но не способных их синтезировать в достаточном количестве или вообще не способных к такому синтезу;

• синергизм – осуществление в микробной популяции различными видами микроорганизмов одних и тех же физиологических процессов, приводящих к увеличению синтезируемых веществ. Так, процесс биосинтеза гетероауксина в почве – результат жизнедеятельности микроорганизма рода Azotobacter и Bacillus mycoides.

Открытие явления антагонизма принадлежит Пастеру, описавшему гибель сибиреязвенной палочки при ее совместном культивировании с синегнойной палочкой. Различают несколько видов антагонистических взаимоотношений:

• собственно антагонизм – состояние в микробной популяции, когда один вид микроорганизмов не может развиваться в присутствии другого. Гнилостная микрофлора не может развиваться в прокисшем молоке, так как в нем развиваются антагонисты – молочнокислые бактерии;

• антибиоз – выделение некоторыми микроорганизмами веществ, токсичных для других представителей микробного сообщества (так действуют все микроорганизмы, являющиеся продуцентами антибиотиков);

- паразитизм – существование микроорганизмов за счет других. Наблюдаются различная степень специализации паразитов (приуроченность к различным органам и тканям) и их специфичность (приуроченность определенного вида паразита к определенным видам хозяина). Считают, что узкая специфичность указывает на давнее происхождение системы. В процессе эволюции паразитической системы наблюдается тенденция к сглаживанию антагонистических отношений между партнерами. Однако даже в самых стабильных системах «паразит-хозяин» отношения между партнерами построены по принципу неустойчивого равновесия, нарушения которого могут привести к распаду системы и гибели одного или обоих партнеров. Паразиты принимают участие в регуляции численности популяций хозяев, а иногда определяют направленность микроэволюционных процессов. Паразиты подразделяются на облигатные (обязательные) и факультативные (необязательные). Видом паразитизма является бактериофагия, при которой бактерия-паразит способна уничтожить бактерию-хозяина или вызвать изменение в ее морфологии и физиологии. Так, некоторые миксобактерии способны вызывать лизис клеточных стенок других бактерий или грибов, не проникая в них. Бактериофаг Bdellovibrio bacteriovorum, напротив, проникает внутрь бактерий-хозяев, как Грам⁺, так и Грам^- и размножается в них.

В своей конкурентной борьбе микроорганизмы могут следовать r-стра­тегии (r – показатель скорости логарифмического роста популяции в нелимитирующей среде) или К-стратегии (К – показатель верхнего предела численности популяции). При обилии пищи r-стратеги быстро размножаются и получают преимущество, но в неблагоприятных условиях быстро отмирают. К-стратеги расходуют больше ресурсов на поддержание жизнеспособности, размножаются медленнее, но зато лучше сохраняются в неблагоприятных условиях.