5.7.3. Вплив біологічних факторів на мікроорганізми

У природних умовах мікроорганізми живуть не ізольовано, а разом з усім на­селенням оточуючого середовища. При сумісному існуванні мікроби вступають у певну взаємодію між собою, а також з рослинами, тваринами і людьми.

Симбіоз — це взаємокорисне співіснування організмів різних видів. Вони разом розвиваються краще, ніж кожний з них окремо. Наприклад, у кефірних зернах одночасно живуть молочнокислі бактерії та дріжджі, у чайному грибі — кілька видів оцтовокислих бактерій і дріжджів, бульбочкові бактерії співіснують разом із бобовими рослинами, азотофіксуючі мікроби — з целюлозорозкладаючими. Різ­новидами симбіотичного типу взаємовідношень є синергізм, сателізм і вірогенія.

Синергізм характеризується підсиленням фізіологічних функцій при суміс­ному розвитку мікроорганізмів. Наприклад, вітаміни, що синтезуються дріжд­жами, стимулюють розвиток молочнокислих бактерій, а молочна кислота створює сприятливе середовище для розвитку дріжджів. Різні види гнильних бактерій, що розвиваються у харчових продуктах, розкладають білки інтенсив­ніше, ніж окремі мікроби.

Сателізм — це співжиття мікроорганізмів, коли один з них стимулює розви­ток іншого. Так, дріжджі і сарцини продукують вітаміни, амінокислоти та інші речовини, стимулюють розвиток більш вимогливих до поживних середовищ бактерій. Азотобактер синтезує вітаміни та біологічно активні речовини, які пе­ретворюють органічні форми азоту в неорганічні, що, в свою чергу, позитивно впливає на розвиток вищих рослин.

Вірогенія — це взаємовідношення деяких бактерій, дріжджів і простіших з ві­русами.

Мутуалізм — це співжиття, яке грунтується на взаємній вигоді. Наприклад, аеробні мікроорганізми, поглинаючи кисень із середовища, створюють спри­ятливі для анаеробів відновлювальні умови.

Коменсалізм — це чітко виражена форма мирного співжиття різних видів мік­роорганізмів або мікро- і макроорганізмів. Такі взаємовідношення характерні для дріжджів, молочнокислих та інших бактерій, що знаходяться на рослинах. До коменсалів відносять більшість представників «нормальної» мікрофлори тва­рин і людей, які постійно живуть у шлунково-кишковому тракті, на шкірі і сли­зистих оболонках. Кишкові палички і молочнокислі бактерії при розвитку у товстому відділі кишечнику отримують від макроорганізму всі речовини, які не­обхідні для їхньої життєдіяльності, і не шкодять йому, а навіть приносять деяку користь, тому що створюють у кишечнику кисле середовище й пригнічують роз­виток гнильних та патогенних бактерій.

Метабіоз — це форма взаємовідношень, при якій у результаті життєдіяльно­сті одних мікроорганізмів створюються умови для розвитку інших. Такі взаємо­відношення спостерігаються між дріжджами і оцтовокислими бактеріями. Дріжджі, зброджуючи цукор в етиловий спирт, створюють умови для розвитку оцтовокислих бактерій, а оцтову кислоту, що вони утворюють, використовують плісеневі гриби, окиснюючи її у вуглекислий газ і воду.

Паразитизм — це тип взаємовідношень, при якому сумісне існування при­носить одному користь, а іншому — шкоду, яка з часом призводить до загибелі. Паразитами є збудники інфекційних хвороб людей і тварин. Бактеріофаги роз­виваються за рахунок живих клітин бактерій, які в результаті цього руйнуються і гинуть.

Хижацтво — це позаклітинний паразитизм. Деякі мікроорганізми погли­нають клітини інших видів і використовують їх як поживний матеріал. Мікро-організми-хижаки зустрічаються серед бактерій, грибів, найпростіших, що живуть у прісних водоймищах і мулах.

Антагонізм — це взаємини, при яких один вид мікроорганізмів (антагоніст) несприятливо впливає на інші, послаблює або повністю припиняє їх ріст і роз­виток чи викликає загибель.

Так, молочнокислі бактерії послаблюють розвиток гнильних мікробів. На цьому явищі грунтується квашення, виробництво кисломолочних продуктів, сирів.

Антагоністичні форми зустрічаються у багатьох плісеневих грибів, споро-утворюючих бактерій (сінна паличка, картопляна паличка та ін.) і неспороутво-рюючих бактерій (синьогнійна паличка, чудесна паличка). В залежності від виду мікроорганізмів, середовища існування і ряду інших факторів причинами анта­гоністичної дії мікробів-антагоністів може бути виснаження поживного середо­вища, зміна його фізико-хімічних властивостей, виділення у середовище мікробами-антагоністами специфічних токсичних продуктів життєдіяльності, які згубно впливають на інші мікроби.

Антагоністичні взаємовідношення у світі мікробів є одним із важливих фак­торів, що обумовлюють склад мікрофлори природних субстратів.

Конкуренція — одна з форм антагонізму, коли конкурентоспроможні види мікроорганізмів швидко споживають із середовища поживні речовини або ки­сень, у результаті чого й швидше розмножуються. Цей тип взаємовідношень ши­роко розповсюджений у технологічних процесах між промисловими чистими культурами та інфікуючою мікрофлорою.

Антибіотики — це специфічні хімічні речовини біологічного походження, що мають антимікробну дію. За походженням, їх умовно поділяють на антибіо­тики мікробного походження, антибіотичні речовини тваринного і рослинного походження (фітонциди). Антибіотики мікробного походження виділяють живі клітини мікробів-антагоністів. Бактерії продукують такі антибіотики, як грамі­цидин, субтилін, поліміксин, нізин, піоціанін, дипломіцин, колоформін, бацит-рацин; плісеневі гриби — пеніцилін, аспергілін, фумагілін, клавіміцин, цефалоспорин, гризеофульвін; актиноміцети — стрептоміцин, хлорміцетин, біо­міцин, ауреоміцин, тетрациклін, хлорамфенінол, актидіон, ністатин, неоміцин, канаміцин, новобіоцин та інші. Зустрічаються мікроорганізми, що виділяють декілька антибіотиків.

Напівсинтетичними антибіотиками є такі похідні антибіотиків мікробного походження, як ампіцилін, метицилін, клоксацилін, левоміцетин, саназин, ок-сацилін та ін.

Хімічна природа антибіотиків дуже різноманітна. Так, антибіотики грибного і актиноміцетного походження відносять до складних циклічних сполук, бакте­ріального — до поліпептидів.

На мікроорганізми антибіотики діють вибірково, тобто кожний антибіотик діє тільки на певні види мікроорганізмів і не впливає на інших. Антибіотики з вузьким спектром дії є ефективними до обмеженого числа бактерій. Так, на грампозитивні бактерії діють пеніцилін, біцилін, бацитрацин, новобіоцин, еритроміцин, олеандоміцин, на плісеневі гриби — ністатин, трихоцетин, гри­зеофульвін, на найпростіші — фумагілін. Антибіотики широкого спектру дії (тетрациклін, стрептоміцин, неоміцин, поліміксин, гігроміцин, граміцидин С, ампіцилін та ін.) є активними по відношенню до значної кількості мікро­організмів.

Характер дії антибіотиків на мікроорганізми може бути різним. Одні затри­мують розмноження чутливих до них мікроорганізмів, тобто діють бактеріоста­тично, інші спричиняють їх загибель — діють бактерицидно. Деякі антибіотики розчиняють мікробні клітини.

Активність антибіотиків дуже висока, однак ефективність їх дії може зміню­ватися в залежності від різних факторів, наприклад, від концентрації антибіо­тика, тривалості його дії, складу середовища, температури, світла та ін.

В основі механізму дії антибіотиків на мікроорганізми лежить їхня здатність уражати певні ферментні системи, що веде до порушення процесів дихання, живлення, біосинтезу білків, розмноження. Деякі антибіотики пошкоджують генетичний апарат клітини, порушують синтез нуклеїнових кислот і функції ци­топлазматичної мембрани, пригнічують синтез клітинної стінки.

Встановлено, що деякі мікроорганізми за умови багаторазової дії на них ан­тибіотика набувають певної стійкості до нього, тобто адаптуються, в результаті чого виникають стійкі (нечутливі) до нього форми.

Антибіотики широко використовують для боротьби з мікроорганізмами у медицині, ветеринарії та сільському господарстві. Такі антибіотики як пеніци­лін, ауреоміцин, біоміцин, гризін, бацитрацин стимулюють ріст тваринних ор­ганізмів, підвищують їх продуктивність.

Деякі антибіотики використовують як консерванти харчових продуктів, вра­ховуючи при цьому їх безпечність, доступність і ефективність. Так антибіотик нізин використовують при консервуванні зеленого горошку, томатів та при ви­робництві сиру плавленого і сирів дозріваючих. У травному тракті нізин швидко руйнується і не впливає на нормальну мікрофлору кишечника людини.

Антибіотиками тваринного походження є лізоцим, що міститься у яєчному білку, слині, сльозах, селезінці, сироватці крові, нирках, плаценті, печінці, ле­генях; еритрин, що міститься в еритроцитах крові; екмолін, виділений з тка­нин риб. Лізоцим не тільки вбиває бактерії, але й лізує їх. За хімічною природою він є полісахаридом. Еритрин, який отримують з червоних кров'яних кульок крові тварин, виявляє бактеріостатичну активність стосовно дифтерійної палички, стафілококів і стрептококів. Памалін виділяють із слин­них залоз великої рогатої худоби. Він має бактерицидну і фунгіцидну актив­ність. Екмолін — речовина з тканин риб, що пригнічує бактерії, які викликають кишкові захворювання.

Фітонциди — антибіотичні речовини, які виділяють рослини, були відкриті Б.П. Токіним у 1928 р. До рослин, що виділяють активні фітонциди, відносять часник, цибулю, хрін, листя кропиви, алое, бруньки берези, листя і квіти че­ремхи, насіння гірчиці, мускатного горіха, редьки, ялівця.

Хімічна природа фітонцидів дуже різноманітна і ще повністю не вивчена. Відомо, що антимікробну дію виявляють ефірні олії, глюкозиди, алкалоїди, ор­ганічні кислоти, антоціани, дубильні речовини, смоли та ін.

З часнику виділено антибіотик алліцин, з насіння редису — рафанін, з листя томатів — томатин, з коріння ріпи — рапін, із звіробою — іманін, із злакових і бобових культур — фітоалексини. З цибулі виділено кристалічну речовину, яка у розведенні 1: 40000 миттєво вбиває дифтерійну паличку.

Гіркі речовини хмелю — гумулон і лупулон — пригнічують розвиток грампо-зитивних бактерій, а при високих концентраціях — грамнегативних. На дріжджі вони не впливають.

Фітонциди характеризуються тими ж основними властивостями, що й ан­тибіотики мікробного походження. Дія їх на мікроорганізми також є вибір­ковою.

Фітонциди одних рослин тільки пригнічують ріст чутливих до них мікробів, інших — вбивають їх. Порівняльна дія антибіотиків і фітонцидів наведена у табл. 5.8.

Антимікробні властивості речовин використовують у медичній і ветеринар­ній практиці, в сільському господарстві для боротьби з хворобами рослин, сти­муляції їх росту. Обробка препаратами з хвої ялини і сосни, листя лавра, евкаліпта, кропиви і деревію, яблук та моркви знижує їх втрати від ураження мікроорганізмами на 10-23%.

Із плодів грецького горіха отримують фітонцидний препарат юглон, який досить ефективний при дерматомікозах .

Таблиця 5.8.