ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗАИМООТНОШЕНИЙ БАКТЕРИЙ С ДРУГИМИ ОРГАНИЗМАМИ

БАКТЕРИИ И ДРУГИЕ МИКРООРГАНИЗМЫ

Исследование взаимоотношений между организмами в сооб­ществах является важнейшим направлением экологии. Период бурного развития бактериологии в конце прошлого—начале нынешнего столетий совпал с периодом формирования основных направлений дарвинизма и развитием эволюционной теории. Однако в течение длительного времени бактериологи не уделя­ли внимания общебиологическим проблемам, а эволюционисты игнорировали существование царства бактерий. Это объясняет­ся главным образом тем, что при изучении взаимодействия по­пуляций организмов необходимо знать их генетические особен­ности, а генетика бактерий возникла только недавно.

Существенное общебиологическое значение приобрели вы­полненные в 30-е годы работы советского микробиолога Геор­гия Францевича Гаузе (1910—1986), опубликовавшего в 1934г. монографию «Борьба за существование». Эта книга стала клас­сической. Им же был сформулирован один из важнейших зако­нов экологии—закон Гаузе, или принцип конкурентного исклю­чения. Этот закон утверждает, что два вида не могут устойчи­во существовать в ограниченном пространстве, если рост чис­ленности обоих лимитирован одним и тем же жизненно важным ресурсом, количество и (или) доступность которого ограничены. Впоследствии эта формулировка была несколько расширена в том отношении, что речь может идти не только о питательных ресурсах, но и о любых других факторах среды, лимитирующих развитие организмов. Поэтому принцип Гаузе иногда формули­руют следующим образом: два вида не могут сосуществовать, если они занимают одну экологическую нишу. Г. Ф. Гаузе в опытах с простейшими показал, как происходит конкурентное исключение одного вида другим и как, изменяя условия опыта, можно изменить исход этой борьбы. При этом Г. Ф. Гаузе широ­ко использовал математические модели динамики численности двух популяций, конкурирующих за один и тот же пищевой ресурс, предложенные в 1926 г. В. Вольтеррой. Поэтому иногда говорят о принципе Вольтерры — Гаузе.

Как уже говорилось, Г. Ф. Гаузе работал с простейшими, Исследования конкурентных взаимоотношений бактериальных популяций были начаты значительно позже. В последние годы регулярно появляются работы на эту тему как за рубежом, так и в нашей стране. Особенно интенсивно разрабатываются мате­матические модели конкурентных взаимоотношений микроорга­низмов учеными Института биофизики СО АН СССР в Крас­ноярске.

Еще начиная с работ Л. Пастера внимание бактериологов привлекали явления активного угнетения одних микроорганиз­мов другими — процессы микробного антагонизма.

В 1877 г., работая со своим учеником Ж. Жубером, Л. Пастер обнаружил, что сибиреязвенные бациллы развивались толь­ко в стерильной моче, в моче, зараженной другими бактериями, они не могли расти; кроме того, сибиреязвенные бациллы, при­витые чувствительному животному вместе с посторонней бакте­рией, уже не вызывали инфекцию. В. Бабеш в 1885 г. сообщал о существовании молочнокислых бактерий, выделяющих вещества, ингибирующие развитие других бактерий. Позже Илья Ильич Мечников подчеркивал, что болгарская палочка дейст­вует антагонистически на другие микробы не только путем об­разования молочной кислоты, но также в результате выделения ею специальных веществ. В 1899 г. Р. Эммерих и Д. Лоу сооб­щили о способности Pseudomonas руосуапеа образовывать ан­тибиотическое вещество, они назвали его пиоцианазой. Пиоциа-назу использовали как местный антисептик. Позже стали появ­ляться сообщения об антибиотических веществах, продуцируе­мых различными бактериями. Однако в течение многих лет эти работы велись не очень интенсивно и не приводили к практиче­ски важным результатам.

Изучение микробного антагонизма начиная с 30-х годов яв­ляется важным направлением в советской микробиологии. Большинство отечественных ученых, в том числе Н. А. Красиль-ников, А. А. Имшенецкий, Г. Ф. Гаузе, Д. М. Новогрудский, считали, что антибиотики являются оружием микроорганизмов в борьбе за существование. Исходя из подобных представлений Г. Ф. Гаузе создал оригинальное эколого-географическое на­правление в изыскании продуцентов антибиотиков, позволявшее проводить направленные поиски продуцентов новых анти­биотиков. В то же время многие зарубежные исследователи от­рицали биологическое значение антибиотиков для выживания продуцентов. Так, один из зачинателей работ по изучению ан­тибиотиков американский ученый 3. А. Ваксман отрицал роль этих веществ в борьбе микроорганизмов за существование. Сле­дует подчеркнуть, что эта дискуссия продолжается и в наши дни.

Кроме теоретического интереса эти работы постепенно при­обрели и исключительно большое практическое значение. С на­чала 40-х годов медицина переживает эру антибиотиков, теперь трудно представить себе жизнь человека без использования ан­тибиотиков в тех или иных целях. Накопленные к этому време­ни наукой сведения об антагонизме микробов были обобщены

опубликованной в 1947 г. монографии 3. А. Ваксмана «Анта­гонизм микробов и антибиотические вещества». Первый ориги­нальный антибиотик грамицидин С, нашедший широкое приме­нение в медицине, был у нас получен в 1942 г. Г. Ф. Гаузе сов­местно с М. Г. Бражниковой. В настоящее время производство антибиотиков является важнейшей отраслью микробиологиче­ской промышленности.

Большое внимание ученых в наше время привлекают также исследования тесных симбиотических взаимоотношений между микроорганизмами, в особенности синтрофии, характерной для многих анаэробных сообществ. Эти вопросы будут подробно рассмотрены нами в дальнейшем.