в господарській діяльності людини
Розробка найбільш раціональних прийомів використання мікробів у господарській діяльності людини і свідома селекція мікробів стали можливі тільки після розробки мікроскопічних методів вивчення й з'ясування способів розселення й розмноження мікроорганізмів.
Основна заслуга в успішному розв'язанні цих питань належить геніальному французькому вченому Луї Пастеру (Pasteur, 1822-1895), справжнього творцеві наукової селекції мікробів, заснованої на свідомому застосуванні методичного штучного відбору і вмілому використанні природного відбору шляхом створення умов, в яких відбір діє в бажаному для селекціонера напрямку. Подальше вдосконалення селекції мікробів тісно пов'язане з досягненнями генетики та використанням цих досягнень у селекції.
Г. А. Надсон (1920) в результаті ряду ретельно виконаних дослідів ще в 1920 р. показав, що іонізуюча радіація викликає в грибів і бактерій стійкі спадкоємні зміни. Він виділив таким шляхом у Azotobacter chroococcum штами, що відрізняються підвищеною здатністю асимілювати атмосферний азот.
На початку 40-х років Бідл і Татум (Beadle & Tatum, 1941), використавши іонізуючу радіацію для викликання мутацій у мікробів, одержали в гриба Neurospora crassa значна кількість мутантів зі зміненим обміном речовин і підвищеними вимогами до живильних речовин. Ці дослідження привели до створення біохімічної генетики та зробили дуже сильний вплив на удосконалення селекції мікробів.
В даний час в селекції мікробів існують три основних напрямки:
1. Селекція на підвищення стійкості до отрут, антибіотикам і на пониження вимог до складу живильного середовища;
2. Селекція на підвищення нагромадження корисних речовин;
3.Селекція на підвищення вимог до ростовим речовинам.
Ми розглянемо в даному рефераті перший напрямок цієї цікавої області селекції.
Селекція форм з підвищеною стійкістю й зниженими вимогами
Цей напрямок пов'язаний з виведенням таких форм мікробів, які мають здатність освоювати нові, недоступні для іходних форм, екологічні ніші. Уміле використання природного відбору дозволяє швидко і з порівняно невеликий витратою сил і засобів, отримувати штами з підвищеною стійкістю до різних несприятливих зовнішніх умов, отрут, антибіотикам, фагам або зі зниженими вимогами до живильних речовин.
Шляхи виникнення мікробів з підвищеною стійкістю або зі зниженими требованіямік поживним речовинам як у природних умовах під впливом природного відбору, так і в штучних умовах в результаті діяльності селекціонерів, мають дуже важливе практичне значення. Людина зацікавлений отримати якомога швидше корисні форми мікробів. При роботі зі шкідливими мікробами дослідників найчастіше цікавить запитання про те, яким чином запобігти або, принаймні, затримати виникнення таких форм. Теоретичною основою для вирішення цих питань служить еволюційне вчення Ч. Дарвіна і експериментальна генетика.
Виникнення форм мікробів з підвищеною стійкістю або зниженими вимогами до живильних речовин залежить від виникнення відповідних мутацій і впливу природного відбору, що усуває незмінні вихідні форми і зберігає змінені, пристосовані до цих нових умов. Виникнення форм мікробів, пристосованих до більш важких умов, визначається співвідношенням трьох чинників: чатоти появи мутацій, що обумовлюють стійкість до цих зовнішніх умов, інтенсивність дії природного відбору і числа особин в популяції, що піддаються впливу природного відбору.
Чим частіше з'являються мутації, що обумовлюють стійкість організму до певних зовнішніх умов, тим швидше і легше виникають форми, пристосовані до цих умов.
Інетенсівность природного відбору сильно впливає на швидкість появи стійких форм і чим більш жорстокий цей відбір, тим швидше виявляються стійкі форми.
Число особин у популяції, на яку возденйствует відбір, має вирішальне значення для виникнення форм, стійких до певних несприятливих зовнішніх умов. Якщо популяція настільки велика, що в ній неодмінно повинно виникнути кілька устойчивих мутунтов (тобто якщо число особин у популяції більше чила особин, які забезпечують виникнення одного стійкого мутанта), а відбір усуває всі незмінні вихідні форми, то виникнення стійких форм систематично відбувається в межах одного покоління, подвергаюшегося впливу природного відбору. Але якщо чило особин в окремих популяціях, що піддаються впливу природного відбору, значно менше числа особин, що забезпечує виникнення хоча б одного стійкого мутанта, а відбір відразу ж усуває всі незмінні вихідні форми, то в таких популяціях, усточивее форми можуть виникнути тільки в результаті щасливому випадку .
Коли концентрація отруйних речовин в живильному середовищі висока, завдання виведення форм, стійких до таких високих концентрацій отрути, зазвичай сильно ускладнюється. Справа в тому, що мутації, які самі по собі давали б стійкість до таких високих концентрацій отрут, виникають виключно рідко або зовсім ен виникають і така стійкість може бути отримана тільки в результаті спільної дії низки різних мутацій, кожна з яких окремо дає стійкість тільки до значно нижчих концентрацій отрути. Але одночасно ці незалежні мутації проявляються виключно рідко і здійснити накопичення їх можна тільки шляхом послідовного підвищення стійкості від порівняно низьких ДЗЗСЄ більш високих концентрацій отрути. Цей метод називається - поетапне підвищення стійкості.
Принцип ступінчастою селекції, тобто бактерії висаджують в живильне середовище, в якому бракує однієї речовини, в якому ці бактерії потребують, відбувається виведення штаму, здатного синтезувати цю речовину, потім слід посів цього штаму на живильне середовище, в якої бракує ще одного речовини, якого потребує вихідна форма бактерій, виводяться нові штами і т. д., цей принцип має дуже велике практичне значення значення для отримання корисних мікроорганізмів, здатних рости на більш простих і дешевих поживних середовищах, не укладають певних ростових речовин або укладають різні пригнічують та отруйні речовини, і тому непридатні для для вихідних форм цих мікроорганізмів. Разом з тим цей метод використовується для запобігання появи нових форм мікроорганізмів, стійких до тих речовин, які зазвичай застосовуються для боротьби з ними (різні лікарські трави, антибіотики та ін.) За допомогою ступінчастою селекції отримують нові штами продуцентів корисних речовин (антибіотики, амінокислоти, вітаміни тощо), здатні рости і давати високу продуктивність на більш дешевих поживних середовищах, при менш інтенсивному перемішуванні і т.д. Це значно зменшує вартість промислового отримання таких корисних речовин.
Встановлення принципу ступеневої дії природного відбору дозволило розробити рекомендації для запобігання виникнення лікарсько-стійких форм патогенних мікроорганізмів, стійких до нових лікарських речовин і антибіотиків, широко приміняли для лікування захворювань.
Методи селекції мікробів постійно удосконалюються. Завдяки їм вчені змогли розробити способи для отримання нових речовин і препаратів, в яких так потребує людство.
Використана література:
1) Д. Ф. Петров "Генетика з основами селекції" М, Вища школа, 1976.