Екологія бактерій

Багато бактерій мають хімічні рецептори, які реєструють зміни кислотності середовища й концентрацію різних речовин, наприклад цукрів, амінокислот, кисню й діоксида вуглецю. Для кожної речовини існує свій тип таких «смакових» рецепторів, і втрата якогось із них у результаті мутації приводить до часткової «смакової сліпоти». Багато рухливих бактерій реагують також на коливання температури, а фотосинтезуючі види – на зміни освітленості. Деякі бактерії сприймають напрямок силових ліній магнітного поля, у тому числі магнітного поля Землі, за допомогою присутніх у їхніх клітинах часточок магнетиту (магнітного залізняку – Fe3O4). У воді бактерії використовують цю свою здатність для того, щоб плисти уздовж силових ліній у пошуках сприятливого середовища.

Умовні рефлекси в бактерій невідомі, але певного роду примітивна пам'ять у них є. Плаваючи, вони порівнюють сприйману інтенсивність стимулу з її колишнім значенням, тобто визначають, стала вона більше або менше, і, виходячи із цього, зберігають напрямок руху або змінюють його.

Бактерії розмножуються безстатевим шляхом: ДНК у їхній клітині репліцирується (подвоюється), клітина ділиться надвоє, і кожна дочірня клітина одержує по одній копії батьківської ДНК. Бактеріальна ДНК може передаватися й між клітинами, які не діляться. При цьому їхнього злиття (як в еукаріот) не відбувається, число особин не збільшується, і зазвичай в іншу клітину переноситься лише невелика частина генома (повного набору генів), на відміну від «дійсного» статевого процесу, при якому нащадок одержує по повному комплекті генів від кожного з батьків.

Такий перенос ДНК може здійснюватися трьома шляхами. При трансформації бактерія поглинає з навколишнього середовища «голу» ДНК, що потрапила туди при руйнуванні інших бактерій або свідомо «підсунуту» експериментатором. Процес називається трансформацією, оскільки на ранніх стадіях його вивчення основна увага приділялася перетворенню (трансформації) таким шляхом нешкідливих організмів у вірулентні. Фрагменти ДНК можуть також переноситися від бактерії до бактерії особливими вірусами — бактеріофагами. Це називається трансдукцією. Відомий також процес, що нагадує запліднення й називається кон'югація: бактерії з'єднуються одна з одною тимчасовими трубчастими виростами (копуляційними фимбріями), через які ДНК переходить із «чоловічої» клітини в «жіночу».

Іноді в бактерії присутні дуже дрібні додаткові хромосоми — плазміди, які також можуть переноситися від особини до особини. Якщо при цьому плазміди містять гени, які обумовлюють резистентність до антибіотиків, говорять про інфекційну резистентність. Вона важлива з медичної точки зору, оскільки може поширюватися між різними видами й навіть родами бактерій, у результаті чого вся бактеріальна флора, скажімо кишечника, стає стійкою до дії певних лікарських препаратів.

Дві найважливіші екологічні функції бактерій — фіксація азоту й мінералізація органічних залишків.

Азотфіксація. Зв'язування молекулярного азоту (N2) з утворенням аміаку (NH3) називається азотфіксацією, а окислювання останнього до нітриту (NO–2) і нітрату (NO–3) — нітрифікацією. Це життєво важливі для біосфери процеси, оскільки рослинам необхідний азот, але засвоювати вони можуть лише його зв'язані форми. У цей час приблизно 90% (бл. 90 млн. т) річної кількості такого «фіксованого» азоту дають бактерії. Інша кількість виробляється хімічними комбінатами або виникає при розрядах блискавок. Азот повітря, що становить бл. 80% атмосфери, зв'язується в основному грамвідмінним родом ризобіумом (Rhizobium) і цианобактеріями. Види ризобиума вступають у симбіоз приблизно з 14 000 видів бобових рослин (сімейство Leguminosae), до яких відноситься, наприклад, конюшина, люцерна, соя й горох. Ці бактерії живуть у так званих клубеньках — здуттях, що утворяться на коріннях у їхній присутності. З рослини бактерії одержують органічні речовини (харчування), а натомість постачають хазяїна зв'язаним азотом. За рік таким способом фіксується до 225 кг азоту на гектар. У симбіоз із іншими азотфіксуючими бактеріями вступають і не бобові рослини, наприклад вільха.

Подібні статті

Тропічні та субтропічні плодові рослини
Життя людини безпосередньо пов`язане з природою, а в результаті і з життям рослин. Сучасний зелений інтер`єр повинен поєднувати декоративний ефект з довго тривалістю функціонування, створювати затишок та бути повноцінним елементом архітек ...

Геоботанічне районування України
Докладний аналіз різних факторів, що впливають на живі організми та угруповання їх, здійснюється в курсах екології та окремих біологічних дисциплін (ботаніки, зоології). Усі вони можуть виступати стосовно виду, що розселяється, або як пози ...