61. Роль микроорганизмов в эволюционном процессе планеты.

Согласно современным представлениям жизнь есть результат эволюции материи. Взгляды на происхождение жизни, ее развитие и сущность имеет длинную историю, но обсуждение этих вопросов до недавнего времени было предметом философских размышлений. Опарин и Холдейн выдвинули предположение, что жизнь возникла в результате взаимодействия органических соединений, образовавшихся в бескислородных условиях на первобытной Земле, согласно этой гипотезе, биологический синтез органических веществ происходит только на современном этапе существования Земли. На первобытной, безжизненной Земле могли происходить химические синтезы углеродистых соединений и их последующая предбиологическая эволюция. В результате этой эволюции имело место постепенное усложнение органических соединений, формирование из них пространственно обособленных систем и превращение последних в предшественников жизни.

Благодаря цианобактериям появился в атмосфере Земли молекулярный кислород. Однако, в начале весь выделяемый ими О2 поглощался земной корой, в которой происходили процессы окисления.

В находках, сделанных в Южной Африке в осадочных породах, возраст которых ок.3,5 млрд. лет, найдены заключенные в них окаменелые остатки палочковидных структур, напоминающих современные бактерии. При электронно-микроскопическом изучении у них выявлена двухслойная клеточная стенка, подобная клет.стенке многих современных бактерий. В породах, возраст которых также ок. 3,5 млрд. лет, обнаружены строматолиты, своеобразные известковые образования, являющиеся продуктами жизнедеятельности цианобактерий. Можно сделать вывод, что впервые земная жизнь возниклам в промежутке между 3,5-4,6 млрд.лет тому назад.

62. Основы экологии микроорганизмов. Экология микробных сообществ.

Микроорганизмы – существенная часть любой экосистемы, выполняющая функции синтеза нового органического вещества в процессе первичной продукции и деструкции органических веществ.

Функции микроорганизмов в природных сообществах:

*Минерализация – полное разрушение органических веществ до самых простых неорганических веществ – СО2, Н2О, Н2S, CH4, NH4 и др.

*Питание для других организмов сообщества – «мортмасса».

*Пища для крупных микроорганизмов, простейших. Роль жертвы.

*Модификация сложных соединений или газообразную форму.

*Подавление/стимулирование активности или ограничение роста и жизнедеятельности других организмов сообщества.

В природных сообществах:

*Микроорганизмы никогда не находятся в оптимальных условиях.

*Пищевые ресурсы в систему поступают медленно.

*Бактерии используют 1 % от своих возможностей жизнедеятельности.

Между собой микроорганизмы строят различные взаимоотношения:

1. Конкуренция. Микроорганизмы вырабатывают антибиотики и другие агрессивные вещества, подавляя жизнедеятельность конкурирующей биоты.

2. Кооперация. Кооперативные взаимоотношения возникают при накоплении субстрата. Для анаэробов кооперативные взаимоотношения более обязательны, чем для аэробов, поскольку анаэробные бактерии часто испытывают энергетические барьеры при потреблении питательных субстратов.

3. Симбиозы. Обусловлены не только пищевой зависимостью, но и изменениями условий внешней среды (микориза, ризосфера, эндо- и экзосимбиозы с простейшими и пр.)

4. Паразитизм. Возбудители инфекционных болезней человека и животных, риккетсии и хламидии (облигатные паразиты); фитопатогенные бактерии Agrobacterium; хищники грамотрицательных бактерий Bdellovibrio и зеленых водорослей Campylobacter.

Физиологический статус микробов (по Виноградскому С.Н.)

*Автохтонные микроорганизмы – постоянно присутствуют в сообществе независимо от количества питательных веществ в среде. К-стратеги – микроорганизмы, растущие с постоянной невысокой скоростью, не зависимой от концентрации питательных веществ.

*Аллохтонные (зимогенные) бактерии – не всегда присутствуют в природной среде, активно размножаются вследствие сброса определенного количества питательных веществ. R-стратеги, выбирают для жизнедеятельности высокую скорость роста. Такие организмы неэффективно используют питательные вещества. Быстрое стремительное размножение сменяется столь же быстрыми темпами отмирания.

Существуют такие экониши, в которых специализированный микроорганизм практически не испытывает конкуренции или антагонизма со стороны других видов. Например, желудок человека и животных, где обитает Helicobacter pilori.

В сообществе обязательны:

* Микроорганизмы-гидролитики, обладающие набором ферментов-гидролаз, способные использовать полимерные соединения, обеспечивающие субстратом себя и «микрофлору рассеяния»

*Диссипотрофные микроорганизмы. Эти организмы заканчивают разрушение веществ, которые не смогли расщепить гидролитики.

Стабильное природное сообщество характеризуется наличием функциональных дублеров. При таких условиях даже серьезное изменение внешней среды не влияет на стабильность сообщества.