СИСТЕМАТИКА БАКТЕРИЙ

Систематика бактерий— наука о положении бактерий в органическом мире в соответствии с их происхождением и биологическим сходством.

Принципы систематики бактерий:

1. Феносистематика (нумерическая таксономия)основана на анализе максимального количества сопоставляемых признаков (морфологических, физиологических, биохимических, серологических, экологических). Признаки подбирают так, чтобы они были альтернативными, т. е. чтобы их варианты можно было обозначать знаками «плюс» или «минус». При этом каждый из признаков одного штамма сравнивают с каждым признаком всех дру­гих штаммов. Считается, что сходство между двумя исследуемыми штаммами тем больше, чем больше отношение числа совпадающих признаков к числу всех учитываемых. Для попарного сравнения пользуются коэффициентом сходства (подобия):

а + d a — наличие признака у обоих штаммов;

S = ----------------, где b — наличие признака у А и отсутствие у В;

a + b + c + d с — наличие у В и отсутствие у А;

d — отсутствие у обоих.

В результате расчетов получаются величины от 0 до 1.

S = 1 означает 100%-ное сходство (идентичность), a S < 0,02 — абсолютное несход­ство.

Полученные величины вносятся в матрицу сходства и могут также быть представлены в виде дендрограммы, подобной филогенетическому древу. Однако нумерическая таксономия не имеет прямого отношения к филогении.

Большое число сравниваемых фенотипических признаков и принцип их равной значимости затрудняет классификацию.

2. Хемосистематикаоснована на анализеструктуры химических соединений поверхностных образований бактериальной клетки, состав которых имеет видовые отличия.

3. Геносистематикапредполагаетобъединение бактерий на основе степени сходства геномов.

Генетическая информация в прокариотической клетке содержится в одной нити ДНК. Генетический код состоит из 4 букв (азотистых оснований): 2 пуриновых - А (аденина) и Г (гуанина), 2 пиримидиновых: Ц (цитозина) и Т (тимина).

Специфичность нуклеиновых кислот для различных бактерий обусловливается их химическим строением и отражается на количественном соотношении пуриновых и пиримидиновых оснований и на последовательности чередования нуклеотидов в цепи молекулы.

Молекулярно-генетические критерии систематики:

1) процентное соотношение Г/Ц, которое существенно отличается у различных групп микроорганизмов. Этот показатель наиболее часто используют как таксономический признак для характеристики микроорганизмов;

2) коэффициент подобия (колеблется от 25 до 75 %), который определяют по формуле:

Г + Ц

-----------------

Г + Ц + Т + А

Коэффициент подобия остается постоянным для данного вида. Чем выше коэффициент подобия, тем больше вероятность принадлежности выделенного микроорганизма к данному виду. При этом исходят из условного допущения, что степень гомологии более 60 % свидетельствует о принадлежности микроорганизмов к одному виду, выше 40 % — к одному роду;

3) плазмидный профиль — совокупность типов плазмид;

4) секвенирование — определение последовательности нуклеотидов в рибосомной РНК (рРНК) — «золотой стандарт» систематики.

Смешанный подход.

Систематика бактерий разрабатывает принципы их классификации, таксономии, номенклатуры и идентификации.

Классификация — распределение организмов в соответствии с их общими свойствами по группам более высокого порядка (таксонам). Различают два вида классификаций: искусственные и естественные (филогенетические).

Попытки систематизировать все объекты живой природы предпринимались со времен Аристотеля. Долго использовался монофилитический подход(все живое от одного предка), сохранялось стремление к естественной классификации. Потом данный подход пришлось на время отвергнуть, так как объекты живой природы не выстраивались в единую лестницу.

Искусственная классификация бактерийосновывалась на их объединении в отдельные группы на основе только фенотипического сходства. Первая искусственная классификация бактерий была приведена в 1923 г. немецким ученым Дэвидом Берджи в 1–ом издании определителя бактерий. В нем были систематизированы все сведения, имеющиеся к тому времени. Последующие издания определителя бактерий Берджи издавались Международным комитетом по таксономии бактерий.

Основой для искусственной классификации служило адекватное описание штаммов. Последние объеди­нялись в виды, виды в роды, а роды в семейства. Искусственная классификация учитывала в первую очередь практические моменты и использовалась для идентификации видов.

Построе­ние естественной классификации бактерий — конечная цель их таксономии. Она состоит в том, чтобы объединить родственные формы, свя­занные общностью происхождения, и на этой основе создать филогене­тическое древо бактерий.

В настоящее время действует 11–ое издание определителя бактерий Берджи (2001), в которомиспользуется генетический подход — установление связи между живыми организмами на генетическом уровне. Живые организмы относятся к эукариотам (домены Растений, Грибов, Животных (многоклеточных и одноклеточных — Простейших) и прокариотам (домен Бактерии). Прокариоты имеют ряд отличительных особенностей рот эукариотов (табл. 1).

Таблица 1