Каталог :: Медицина

: 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:
1. Селекция на повышение устойчивости к ядам, антибиотикам и на понижение
требований к составу питательной среды;
2. Селекция на повышение накопления полезных веществ;
3.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.