Dołącz do czytelników
Brak wyników

Mikrobiologia

30 lipca 2018

NR 19 (Styczeń 2017)

Rola promieniowców w przyrodzie oraz ich znaczenie dla człowieka

0 291

Szacuje się, że w 1 g piasku pustynnego znajduje się od 1 x 103 do 1 x 106  kolonii promieniowców, podczas gdy w 1 g gleby  znajduje się 1 x 107 tych kolonii.

Promieniowce (Actinomycetes) mają budowę prokariotyczną, ale morfologią, cyklem rozwojowym i sposobem rozmnażania przypominają eukariotyczne grzyby strzępkowe. Należą do grupy bakterii Gram-dodatnich. Strzępki promieniowców mają średnicę około 1 µm i są mniej zróżnicowane morfologicznie niż strzępki grzybów. Wzrost kolonii promieniowców polega na rozwoju najpierw delikatnej i luźnej siatki strzępek grzybni substratowej (podstawowej, wegetatywnej) wnikających w głąb podłoża, skąd pobierają składniki odżywcze. W późniejszym etapie powstaje grzybnia generatywna (wtórna, powietrzna), tworząc górną, wypiętrzoną, bardzo zwartą część kolonii. Rozwój grzybni generatywnej kończy się sporulacją (zarodnikowaniem). Dojrzałe spory mają kształt elipsoidalny lub kulisty, ciemnieją i występują w łańcuszkach, które łatwo się rozpadają (rys. 1). Promieniowce są bakteriami chemoorganotroficznymi tworzącymi strzę­pki często rozgałęzione, a czasami w formie ściśle utkanej struktury. W porównaniu do innych bakterii charakteryzują się dużym genomem, a także wysoką zawartością G + C w DNA.

Promieniowce w glebach

Ważną grupą bakterii występującą w glebach są promieniowce (Actinobacteria). Odgrywają istotną rolę w użyźnianiu i mineralizacji gleb oraz w degradacji związków trudno rozkładalnych. W glebach wykorzystywanych rolniczo, szczególnie w warstwie ornej oraz w ściółce leśnej, dominują gatunki należące do rodzaju Streptomyces (około 90%). Promieniowce te wytwarzają wtórne metabolity, np. geosminę o charakterystycznym zapachu świeżo zaoranej gleby, spleśniały zapach w piwnicy czy starej gnijącej słomy. Powszechnie występują także promieniowce z rodzaju Rhodococcus, Arthrobacter i Micrococcus, zdolne do degradacji wielu ksenobiotyków. Mikroorganizmy te są saprotrofami zdolnymi do degradacji wielu trudno ulegających rozkładowi substancji, wśród nich ligniny, chityny, pektyny, keratyny, kompleksów aromatycznych i kwasów huminowych. Charakteryzują się wysoką aktywnością w rozkładzie i mineralizacji substancji organicznych. Ten proces jest dla nich podstawowym źródłem energii oraz azotu i węgla do budowy własnych komórek. Promieniowce glebowe mają zdolność do przeprowadzania wielu procesów, jak redukcja siarczanów do siarkowodoru, azotanów do azotynów, rozkładają pektyny oraz liczne związki organiczne, a także białka z uwolnieniem azotu do podłoża. Produkty rozkładu tych związków mogą być wykorzystane przez inne mikroorganizmy lub rośliny wyższe.


Rys. 1. Cykl rozwojowy promieniowców z rodzaju Streptomyces: 
1 – zarodnik spoczynkowy; 
2 – zarodnik zwilżony i napęczniały, aktywny metabolicznie; 
3 – zarodnik kiełkujący; 
4 – grzybnia; 
5 – zarys struktury kolonii na podłożu agarowym; 
6 – grzybnia ze strzępką zarodnikonośną, na której tworzą się zarodniki

Rozkład węglowodorów

Węglowodory należą do niekonwencjonalnych źródeł węgla i energii. Najczęściej są to pochodne ropy naftowej. Istnieje wiele drobnoustrojów mających zdolność do przyswajania n-alkanów, szczególnie o długości łańcucha 12–16 ­­atomów węgla, wśród nich znajdują się także promieniowce rodzajów Actinomyces, Nocardia i Streptomyces. Mechanizm degradacji polega na wstępnym utlenianiu węglowodorów do alkoholi pod wpływem oksygenaz. Następnie alkohole za pośrednictwem dehydrogenaz ulegają przemianom do aldehydów i kwasów tłuszczowych, które są degradowane w końcu do acetylo-CoA.

Selman Waksman (1888–1973) 

mikrobiolog, odkrywca streptomycyny i in­nych antybiotyków wytwarzanych przez promieniowce. Jako student pobierał próbki gleby otaczającej uniwersytet w New Brunswick, na którym studiował. Następnie posiewał je na płytki z podłożem mikrobiologicznym i obserwował wzrost mikroorganizmów. Szybko zaobserwował występowanie kolonii podobnych do bakteryjnych, ale pod mikroskopem przypominających grzyby. Kolonie te często wytwarzały barwniki. Ich ilość była uzależniona od pH, rodzaju gleby, głębokości jej pobrania. Naukowiec w 1952 r. otrzymał nagrodę Nobla za odkrycie streptomycyny. Antybiotyk ten został wyizolowany w 1943 r. przez ucznia Waksmana, Alberta Schatza, który zauważył, że szczep Streptomyces griseus wytwarza związek o aktywności wobec bakterii Gram-ujemnych i prątków gruźlicy.

Promieniowce w kompoście

Promieniowce, w szczególności gatunki termofilne, są stałymi składnikami mikroflory kompostu. W czasie rozwoju na materiale organicznym wytwarzają pseudogrzybnię powietrzną, która intensywnie degraduje polimeryczne związki organiczne: celulozę, lignocelulozę, ligniny oraz materiał trudno degradowalny. Liczne gatunki Streptomyces występują obficie w fazie termofilnej w procesie kompostowania odpadów z gospodarstw i roślin w pryzmach, w okresie od wiosny do jesieni. W fazie mezofilnej licznie występują promieniowce należące do Cellulosimicrobium (C. cellulans), Ornithinicoccus (O. hortensis), Isoptericola (I. variabile) oraz Micrococcus luteus, który wydziela do kompostu proteazy powodujące trawienie substratów białkowych. 

Przykładowe gatunki promieniowców (Actinobacteria) biorących udział w kompostowaniu odpadów organicznych: 

  • Arthrobacter nicotiniae,
  • Corynebacterium variabilis, 
  • Corynebacterium urealyticum,
  • Nocardia brasiliensis,
  • Streptomyces thermophiles,
  • Streptomyces rectus,
  • Streptomyces nodosus,
  • Thermoactinomycetes sacchari,
  • Thermoactinomycetes vulgaris,
  • Thermobispora bispora.
Promieniowiec Antybiotyki Aktywność
Streptomyces aureofaciens teracykliny przeciwbakteryjna
Micromonospora purpura gentamycyny
Saccharopolyspora erythrea erytromycyna
Streptomyces griseus streptomycyna
Streptomyces orientalis wankomycyna
S...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów.

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 6 wydań czasopisma "Biologia w Szkole"
  • Dostęp do wszystkich archiwalnych artykułów w wersji online
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy