ბაქტერია ყველასთვის ნაცნობი ცნებაა. ყველის და იოგურტის მიღება, ანტიბიოტიკები, კანალიზაციის დამუშავება - ეს ყველაფერი შესაძლებელია ერთუჯრედიანი ბაქტერიული ორგანიზმების მიერ. მოდით უკეთ გავიცნოთ ისინი.
ვინ არის ბაქტერიები?
ველური ბუნების ამ სამეფოს წარმომადგენლები არიან პროკარიოტების ერთადერთი ჯგუფი - ორგანიზმები, რომელთა უჯრედებსაც აკლიათ ბირთვი. მაგრამ ეს არ ნიშნავს იმას, რომ ისინი საერთოდ არ შეიცავს მემკვიდრეობით ინფორმაციას. დნმ-ის მოლეკულები თავისუფალია უჯრედის ციტოპლაზმაში და არ არის გარშემორტყმული მემბრანით.
ვინაიდან მათი ზომები არის მიკროსკოპული - 20 მიკრონიმდე, ბაქტერიებს სწავლობს მიკრობიოლოგიის მეცნიერება. მეცნიერებმა დაადგინეს, რომ პროკარიოტები შეიძლება იყოს ერთუჯრედიანი ან გაერთიანდნენ კოლონიებში. მათ აქვთ საკმაოდ პრიმიტიული სტრუქტურა. ბირთვის გარდა, ბაქტერიას აკლია ყველა სახის პლასტიდი, გოლჯის კომპლექსი, EPS, ლიზოსომები და მიტოქონდრია. მაგრამ ამის მიუხედავად, ბაქტერიულ უჯრედს შეუძლია განახორციელოს ყველაზე მნიშვნელოვანი სასიცოცხლო პროცესები: ანაერობული სუნთქვა ჟანგბადის გამოყენების გარეშე, ჰეტეროტროფული და აუტოტროფიული კვება, ასექსუალური გამრავლება და კისტის წარმოქმნა არახელსაყრელი პირობების დროს.პირობები.
ბაქტერიების კლასები
კლასიფიკაცია ეფუძნება სხვადასხვა მახასიათებლებს. ერთ-ერთი მათგანია უჯრედების ფორმა. ასე რომ, ვიბრიოს აქვს მძიმის ფორმა, კოკებს - მომრგვალებული. სპირალებს აქვთ სპირალური ფორმა, ბაცილებს კი ღეროსებური ფორმა.
გარდა ამისა, ბაქტერიები გაერთიანებულია ჯგუფებად, უჯრედის სტრუქტურული მახასიათებლების მიხედვით. ნამდვილებს შეუძლიათ შექმნან ლორწოვანი კაფსულა საკუთარი უჯრედის გარშემო და აღჭურვილია ფლაგელებით.
ციანობაქტერიებს, ან ლურჯ-მწვანე წყალმცენარეებს, შეუძლიათ ფოტოსინთეზის უნარი და სოკოებთან ერთად, ლიქენების ნაწილია.
ბევრ სახეობის ბაქტერიას შეუძლია სიმბიოზი - ორგანიზმების ურთიერთსასარგებლო თანაცხოვრება. აზოტის ფიქსატორები დგანან პარკოსნებისა და სხვა მცენარეების ფესვებზე და წარმოქმნიან კვანძებს. ადვილი მისახვედრია რა ფუნქციას ასრულებს კვანძოვანი ბაქტერიები. ისინი გარდაქმნიან ატმოსფერულ აზოტს, რომელიც აუცილებელია მცენარეების განვითარებისთვის.
კვების მეთოდები
პროკარიოტები არის ორგანიზმების ჯგუფი, რომლებსაც აქვთ წვდომა ყველა სახის საკვებზე. ასე რომ, მწვანე და მეწამული ბაქტერიები იკვებებიან ავტოტროფულად, მზის ენერგიის გამო. პლასტიდების არსებობის გამო, მათი შეღებვა შესაძლებელია სხვადასხვა ფერში, მაგრამ ისინი აუცილებლად შეიცავენ ქლოროფილს. ბაქტერიებისა და მცენარეების ფოტოსინთეზი ფუნდამენტურად განსხვავებულია. ბაქტერიებში წყალი არ არის აუცილებელი რეაგენტი. ელექტრონის დონორი შეიძლება იყოს წყალბადი ან წყალბადის სულფიდი, ამიტომ ჟანგბადი არ გამოიყოფა ამ პროცესის დროს.
ბაქტერიების დიდი ჯგუფი იკვებება ჰეტეროტროფულად, ანუ მზა ორგანული ნივთიერებებით. ასეთი ორგანიზმები საკვებად იყენებენ მკვდარი ორგანიზმების ნაშთებს დამათი ცხოვრების პროდუქტები. დაშლისა და დუღილის ბაქტერიებს შეუძლიათ ყველა ცნობილი ორგანული ნივთიერების დაშლა. ასეთ ორგანიზმებს საპროტროფებსაც უწოდებენ.
ზოგიერთ მცენარეულ ბაქტერიას შეუძლია შექმნას სიმბიოზი სხვა ორგანიზმებთან: სოკოებთან ერთად ისინი ლიქენების ნაწილია, აზოტის დამამაგრებელი კვანძოვანი ბაქტერიები ურთიერთსასარგებლოდ თანაარსებობენ პარკოსნების ფესვებთან.
ქიმიოტროფები
ქიმიოტროფები საკვების კიდევ ერთი ჯგუფია. ეს არის ერთგვარი ავტოტროფიული კვება, რომლის დროსაც მზის ენერგიის ნაცვლად გამოიყენება სხვადასხვა ნივთიერების ქიმიური ბმების ენერგია. ერთ-ერთი ასეთი ორგანიზმია აზოტის დამამყარებელი ბაქტერიები. ისინი აჟანგებენ ზოგიერთ არაორგანულ ნაერთს, ამავდროულად უზრუნველყოფენ თავს საჭირო რაოდენობის ენერგიით.
აზოტის დამფიქსირებელი ბაქტერიები: ჰაბიტატი
მიკროორგანიზმები, რომლებსაც შეუძლიათ აზოტის ნაერთების გარდაქმნა, ასევე იკვებებიან ანალოგიურად. მათ აზოტ-მამაგრებელ ბაქტერიებს უწოდებენ. მიუხედავად იმისა, რომ ბაქტერიები ყველგან ცხოვრობენ, ამ კონკრეტული სახეობის ჰაბიტატი ნიადაგი, უფრო სწორად პარკოსანი მცენარეების ფესვებია.
შენობა
რა ფუნქცია აქვს კვანძოვან ბაქტერიას? ეს გამოწვეულია მათი სტრუქტურით. აზოტის დამამყარებელი ბაქტერიები აშკარად ჩანს შეუიარაღებელი თვალით. პარკოსნებისა და მარცვლეულის ფესვებზე დასახლებით, ისინი შეაღწევენ მცენარეს. ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება გასქელება, რომლის შიგნითაც მიმდინარეობს ნივთიერებათა ცვლა.
უნდა ითქვას, რომ აზოტის დამამყარებელი ბაქტერიები მიეკუთვნება მუტუალისტების ჯგუფს. მათი თანაარსებობა სხვა ორგანიზმებთან ურთიერთსასარგებლოა. ATფოტოსინთეზის დროს მცენარე ასინთეზებს ნახშირწყლოვან გლუკოზას, რომელიც აუცილებელია სასიცოცხლო პროცესებისთვის. ბაქტერიებს არ შეუძლიათ ასეთი პროცესი, ამიტომ მზა შაქარს იღებენ პარკოსნებიდან.
მცენარეთა სასიცოცხლოდ საჭიროა აზოტი. ეს ნივთიერება ბუნებაში საკმაოდ ბევრია. მაგალითად, ჰაერში აზოტის შემცველობა 78%-ია. თუმცა, ამ მდგომარეობაში მცენარეებს არ შეუძლიათ ამ ნივთიერების ათვისება. აზოტის დამფიქსირებელი ბაქტერიები შთანთქავს ატმოსფერულ აზოტს და გარდაქმნის მას მცენარეებისთვის შესაფერის ფორმაში.
შესრულება
რა ფუნქცია აქვს აზოტ-მამაგრებელ ბაქტერიას, ეს ჩანს ქიმიოტროფული ბაქტერიის აზოსპირილუმის მაგალითზე. ეს ორგანიზმი მარცვლეულის: ქერის ან ხორბლის ფესვებზე ცხოვრობს. მას სამართლიანად უწოდებენ ლიდერს აზოტის მწარმოებლებს შორის. ჰექტარ მიწაზე მას შეუძლია ამ ელემენტის 60 კგ-მდე გაცემა.
კარგი "მუშაკები" არიან ასევე პარკოსნების აზოტმამაგრებელი ბაქტერიები, როგორიცაა რიზობიტუმები, სინორიზობიუმები და სხვა. მათ შეუძლიათ ჰექტარი მიწის გამდიდრება 390 კგ-მდე აზოტით. მრავალწლოვანი პარკოსანი მცენარეები აზოტის ფორმირების გამარჯვებულების სახლია, რომელთა მოსავლიანობა 560 კგ-მდე აღწევს სახნავ-სათეს მიწებზე.
სიცოცხლის პროცესები
ყველა აზოტის დამფიქსირებელი ბაქტერია სასიცოცხლო პროცესების მახასიათებლების მიხედვით შეიძლება გაერთიანდეს ორ ჯგუფად. პირველი ჯგუფი არის ნიტრიფიკაცია. მეტაბოლიზმის არსი ამ შემთხვევაში არის ქიმიური გარდაქმნების ჯაჭვი. ამონიუმი, ანუ ამიაკი, გარდაიქმნება ნიტრიტებად - აზოტის მჟავის მარილებად. ნიტრიტები, თავის მხრივ, გარდაიქმნება ნიტრატებად,ასევე არის ამ ნაერთის მარილები. ნიტრატების სახით აზოტი უკეთ შეიწოვება მცენარის ფესვთა სისტემაში.
მეორე ჯგუფს ეწოდება დენიტრიფიკატორები. ისინი ახორციელებენ საპირისპირო პროცესს: ნიადაგში შემავალი ნიტრატები გარდაიქმნება აირისებრ აზოტად. ასე ხდება აზოტის ციკლი ბუნებაში.
სიცოცხლის პროცესები ასევე მოიცავს გამრავლების პროცესს. ეს ხდება უჯრედების ორად გაყოფით. გაცილებით ნაკლებად ხშირად - კვირტით. დამახასიათებელია ბაქტერიებისთვის და სექსუალური პროცესისთვის, რომელსაც კონიუგაცია ეწოდება. ამ შემთხვევაში ხდება გენეტიკური ინფორმაციის გაცვლა.
რადგან ფესვთა სისტემა გამოყოფს ბევრ ღირებულ ნივთიერებას, მასზე უამრავი ბაქტერია მკვიდრდება. ისინი მცენარეთა ნარჩენებს გარდაქმნიან ნივთიერებებად, რომლებსაც მცენარეები შთანთქავენ. შედეგად, ნიადაგის ფენა ირგვლივ გარკვეულ თვისებებს იძენს. მას რიზოსფერო ეწოდება.
ბაქტერიების ფესვებში შეღწევის გზები
არსებობს რამდენიმე გზა ფესვთა სისტემის ქსოვილებში ბაქტერიული უჯრედების შეყვანისთვის. ეს შეიძლება მოხდეს მთლიანი ქსოვილების დაზიანების გამო ან იმ ადგილებში, სადაც ფესვის უჯრედები ახალგაზრდაა. ფესვის თმის ზონა ასევე არის მცენარეში ქიმიოტროფების შეღწევის გზა. გარდა ამისა, ფესვის თმა ინფიცირდება და ბაქტერიული უჯრედების აქტიური გაყოფის შედეგად წარმოიქმნება კვანძები. შემოჭრილი უჯრედები ქმნიან ინფექციურ ძაფებს, რომლებიც აგრძელებენ მცენარის ქსოვილებში შეღწევის პროცესს. გამტარი სისტემის დახმარებით ბაქტერიული კვანძები ფესვთან არის დაკავშირებული. დროთა განმავლობაში მათში ჩნდება სპეციალური ნივთიერება -ლეგოგლობინი.
ოპტიმალური აქტივობის გამოვლენის მომენტისთვის კვანძები იძენენ ვარდისფერ შეფერილობას (ლეგოგლობინის პიგმენტის გამო). მხოლოდ იმ ბაქტერიებს, რომლებიც შეიცავს ლეგოგლობინს, შეუძლიათ აზოტის დაფიქსირება.
ქიმიოტროფების მნიშვნელობა
ხალხმა დიდი ხანია შეამჩნია, რომ თუ პარკოსან მცენარეებს მიწასთან ერთად ამოთხარხართ, ამ ადგილას მოსავალი უკეთესი იქნება. ფაქტობრივად, არსი ხვნის პროცესში არ არის. ასეთი ნიადაგი უფრო გამდიდრებულია აზოტით, რაც ასე აუცილებელია მცენარეების ზრდისა და განვითარებისთვის.
თუ ფოთოლს ჟანგბადის ქარხანა ჰქვია, მაშინ აზოტ-მამაგრებელ ბაქტერიებს სამართლიანად შეიძლება ვუწოდოთ ნიტრატების ქარხანა.
მე-19 საუკუნეშიც კი, მეცნიერებმა ყურადღება გაამახვილეს პარკოსანი მცენარეების გასაოცარ შესაძლებლობებზე. ცოდნის ნაკლებობის გამო მათ მხოლოდ მცენარეებს მიაწერდნენ და არ უკავშირდებოდნენ სხვა ორგანიზმებთან. ვარაუდობენ, რომ ფოთლებს შეუძლიათ ატმოსფერული აზოტის დაფიქსირება. ექსპერიმენტების დროს დადგინდა, რომ წყალში ამოსული პარკოსნები კარგავენ ამ უნარს. 15 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში ეს კითხვა საიდუმლოდ რჩება. ვერავინ წარმოიდგენდა, რომ ეს ყველაფერი აზოტმამაგრებელმა ბაქტერიებმა განახორციელეს, რომელთა ჰაბიტატი შესწავლილი არ იყო. აღმოჩნდა, რომ მატერია ორგანიზმების სიმბიოზშია. მხოლოდ პარკოსნებსა და ბაქტერიებს ერთად შეუძლიათ მცენარეებისთვის ნიტრატების წარმოება.
ახლა მეცნიერებმა გამოავლინეს 200-ზე მეტი მცენარე, რომლებიც არ მიეკუთვნებიან პარკოსნების ოჯახს, მაგრამ შეუძლიათ შექმნან სიმბიოზი აზოტის დამამყარებელ ბაქტერიებთან. ღირებული თვისებები აქვს კარტოფილს, სორგოს, ხორბალსაც.
