Систематика прокариот

Лекция

Систематика и идентификация прокариот

Вопросы:

1. Систематика прокариот.

2. Идентификация прокариот.

3. Идентификация некультивируемых микроорганизмов.

Систематика прокариот

Классификация и систематика живых организмов представляет одну их наиболее сложных задач биологии. И в наибольшей степени это касается микроорганизмов. Для идентификации прокариот не достаточно определения морфологических признаков. Очень многие бактерии с одинаковой формой клетки имеют разные физиологические свойства. Проблематично создание эволюционного древа бактерий, так как родственные связи между бактериями бывают неясными, а эволюция многих видов бактерий просто неизвестна.

Систематика – это биологическая наука о принципах распределения организмов по соподчиненным группам (таксонам). Таксон – это группа организмов, обладающих заданной степенью однородности. Систематика включает такие разделы как номенклатура и классификация.

Номенклатура – это совокупность принципов, правил и рекомендаций для установления названий. Образование и употребление научных названий бактерий регламентируется Международным кодексом номенклатуры бактерий – МКНБ (International Code of Nomenclature of Bacteria, ICNB). Для наименования вида используют бинарную номенклатуру. Родовое название пишется с прописной буквы, видовой эпитет – со строчной буквы. При повторном упоминании микроорганизма родовое название сокращают до одной начальной буквы. Например, Bacillus thuringiensis после первого упоминания в тексте пишут: B. thuringiensis. Если микроорганизм идентифицирован только до рода, вместо видового эпитета пишут слово sp. (species – вид), например, Pseudomonas sp. В этом случае при повторном упоминании названия микроорганизма в тексте родовое название следует писать полностью.

Для наименования подвида используют словосочетание, состоящее из названия рода, видового и подвидового эпитета. Для разграничения этих эпитетов между ними пишут ssp. (или subsp.) (subspecies – подвид). Например, Bacillus thuringiensis ssp. alesti. В 1909 году Э. Берлинер выделил эту бациллу из погибших куколок мучной моли. (Тюрингия - федеральная земля Тюрингия в Германии)

Первоначально предусматривалось в наименовании рода отражать морфологические признаки, например, Streptococcus и т.д., а в видовом – физиологические. Затем (после открытий Виноградского и Бейеринка) стали давать родовые названия, отражающие физиологические свойства бактерий. Например, Azotobacter – азотфиксирующие бактерии, или учитывали патогенность, например, Pneumococcus. Видовые (подвидовые) эпитеты могут присваивать иногда по месту выделения штамма.

Классификация определяет порядок помещения организмов, обладающих заданной степенью однородности, в определенные таксоны. Классификация осуществляется по иерархической системе (царство, тип, класс, порядок, семейство, род, вид, подвид, штамм). Низшей инфраподвидовой систематической категорией у бактерий является штамм.

Штамм – это идентифицированная чистая культура какого-либо вида или подвида, выделенная из того или иного источника (организма человека, из почвы, воды и т.д.). Штамм может отличаться от других штаммов этого вида одним или несколькими малосущественными признаками. Типовой штамм является номенклатурным типом вида, за ним закреплено видовое название. Типовые штаммы хранятся в соответствующих коллекциях микроорганизмов.

Понятия клон, чистая культура. Чистая культура – это совокупность бактериальных особей одного вида или варианта, является результатом искусственной инокуляции среды и последующей ее инкубации. (Культуры бывают смешанными, т.е. – это совокупность особей разных видов бактерий, смешанные культуры довольно часто выделяются из естественной среды, так как часто находятся в ассоциациях, входят в состав сложных микробных сообществ, могут быть тесно связаны на метаболическом уровне). Штамм по происхождению клоновая культура. Клон – это гомогенная популяция клеток одного вида, полученная от одной родительской клетки. Клон выделяют из одной изолированной клетки путем ее культивирования или из одной колонии, считая, что колония – есть результат развития одной клетки (более надежный способ выделять из одной клетки – капельный метод с помощью микроманипулятора, операция контролируется под микроскопом). Культуры, полученные клонированием генетически идентичны и фенотипически относительно однородны. Клон не долговечен, и обычно микробиолог имеет дело со штаммами, так как в популяции бактерий быстро накапливаются изменения.

Штаммы объединяются в подвид (subspecies). В систематике бактерий широко применяют понятие «вариант». Вариант (инфравидовая систематическая категория) – это группа штаммов, отличающихся от типового для данного вида штамма одним или несколькими стабильными существенными признаками. Различают морфовары с разной морфологией колоний (R – шероховатые, S – гладкие, M – слизистые колонии); серовары, отличающиеся по антигенной структуре; резистенсвары, обладающие разной устойчивостью к антибиотикам; фаговары, имеющие разную чувствительность к фагам, патовары, отличающиеся по характеру вызываемой патологической реакции и т.д. Морфовары, патовары и т.д. - это инфраподвидовые таксоны. Они не имею ранговой соподчиненности, и если они основаны на разных признаках, то могут перекрывать друг друга.

Подвиды объединяют в вид (species). Понятие вида у прокариот не совсем удается согласовать с биологической концепцией вида. В современной систематике под видом понимают совокупность свободно скрещивающихся популяций, обладающих общим генофондом, экологическим единством и репродуктивной изоляцией. Применительно к бактериям критерий репродуктивной изоляции не имеет такого решающего значения, как в таксономии животных и растений, так как у бактерий широко распространена горизонтальная передача генетического материала. Причем не только между особями одного вида, но имеет место и межвидовой перенос генов. Горизонтальной передаче подвережены плазмидные гены. Для такого переноса генов не существует «таксономических барьеров». Рекомбинантные плазмидымогут длительно сохраняться вне клеток хозяина. Могут мигрировать по трофическим цепям.

Вид (бактерий) – это совокупность штаммов с высоким уровнем сходства последовательностей ДНК и фенотипических признаков.

Виды объединяют в таксономические категории более высокого порядка: роды (genus), семейства (familia), порядки (ordo), классы (classis), отделы (phylum), царства (regnum).

Установлением соподчинения отдельных групп организмов занимается таксономия.

Систематика микроорганизмов использует два подхода к классификации:

1. Филогенетический подход (реализуется в геносистематике). В этом случае принадлежность микроорганизма к тому или иному таксону определяют, исходя из генетического родства (эволюционных отношений).

2. Фенотипический подход (реализуется в феносистематике). Этот подход основан на фенотипических признаках.

Дата добавления: 2015-07-20