VI. Основы экологической микробиологии

6.1. Экология микроорганизмов

Слово «экология» образовано от греческого oikos – что означает дом или жилище, logos – учение. Экология изучает сложные взаимоотношения микроорганизмов между собой и внешней средой, которые обусловливают их размножение, развитие и выживание.

Под экологической системой понимают совместное функционирование различных биоценозов, т.е. биотического сообщества, включающего все популяции, занимающие данную изучаемую площадь и неживую окружающую природу – биотоп.

Основным положением экологической микробиологии является концепция о доминировании микробов в создании биосферы Земли и последующем поддержании ее экологического баланса. Данная концепция базируется на представлении о микробах как исходно единственных живых обитателях Земли, на повсеместном распространении микробов в биосфере, преобладании биомассы микробов над совокупной биомассой растений и животных, способности микробов участвовать в процессах круговорота веществ, поддерживать радиационный баланс. Такая важная роль микробов обеспечивается многочисленными их популяциями, высокими темпами размножения, способностью переходить на длительное время в состояние покоя, разнообразием в физиологических потребностях, небольшими размерами и массой, определяющими возможность их миграции с воздухом и водой.

Задачи экологии, которые решает медицинская микробиология:

1. Углубленное изучение закономерностей воздействия различных факторов окружающей среды на человека, на его нормальную микрофлору.

2. Разработка методов индикации микробного загрязнения окружающей среды, в том числе в условиях сопутствующего химического, биологического, радиоактивного загрязнения.

3. Определение распространения в окружающей среде микробов-продуцентов биологически активных веществ (и продуктов их жизнедеятельности – токсинов) и оценка их роли в патологии человека.

4. Изучение процессов самоочищения окружающей среды.

5. Дальнейшее совершенствование методов борьбы с внутрибольничной инфекцией.

Биоценоз – микробное сообщество, ассоциация – совокупность популяций разных видов микроорганизмов, обитающих в определенном биотопе (например, в полости рта, в кишечнике, водоеме).

Биотоп – место обитания популяции. Для паразитов – это место их локализации в организме хозяина.

Эковар – это вариант какого-либо микроорганизма, приспособленного жить в определенной экосистеме.

6.2. Экологические связи в микробиоценозах

Существующие типы взаимоотношений между микробами в биоценозах разделяются на симбиотические (благоприятные) и антагонистические (конкурентные).

Симбиоз включает следующие основные формы взаимоотношений: нейтрализм – вид отношений, когда обитающие популяции не оказывают друг на друга ни стимулирующего, ни подавляющего действия; комменсализм – вид сожительства, при котором один из симбионтов живет за счет другого и не причиняет ему вреда. К комменсалам относят представителей нормальной микрофлоры организма человека. Они питаются остатками пищи хозяина, которые в его рационе не имеют значения. Например, аутохтонные бактерии и грибы питаются слущенным эпителием или остатками органических кислот. Мутуализм – взаимовыгодное сожительство – клубеньковые бактерии обладают способностью фиксировать свободный азот воздуха и создают азотистые соединения, необходимые для бобовых растений. Сателлизм – стимуляция размножения микроба другим, сопутствующим видом: сарцины, дрожжи выделяют факторы роста, необходимые для коклюшной палочки. Синергизм – усиление физиологических функций и свойств бактерий при их совместном культивировании. Например, спирохеты, превотеллы, фузобактерии в ротовой полости совместно могут вызывать язвенно-некротический стоматит (ангину Симановского-Плаут-Венсана). Паразитизм – один вид живет за счет другого и наносит ему вред (типичным примером являются паразиты бактерий – бактериофаги).

Антагонистические или конкурентные взаимоотношения лежат в основе инфекции, инвазии, антибиотикотерапии. Антагонизм бывает явный, когда антагонист выделяет антибиотические вещества постоянно, независимо от того, есть конкурент или нет; вынужденный – антибиотические вещества выделяются только в присутствии конкурента; насильственный – когда микробы не являются антагонистами, но при культивировании на голодных средах микроб с большей ферментативной активностью использует другой как продукт своего питания.

Механизмы антагонизма: истощение питательной среды; изменение рН, осмотического давления, дефицит кислорода; образование антибиотических веществ, губительно действующих на микробов-конкурентов. К таким веществам относятся антибиотики, бактериоцины (Соl-фактор, киллер-плазмида у дрожжей), органические и жирные кислоты и т.д.