Бактерии гремучего газа

Бактерии гремучего газа, аэробные литоавтотрофные водородные бактерии, впервые были выделены Г. Казерером в 1906 году из обогащенных культур в атмосфере водорода, кислорода и окиси углерода.

Название Hydrogenomonas впервые ввел С. Орла-Йенсен (1909). С подобными бактериями работали также Б. Никлевский (1910) и В. Руланд (1922, 1924). Исследования с относительно легко культивируемыми («легкими в обращении») факультативными автотрофными бактериями впервые были проведены Клюйвером (1942), Шлегелем (1953), Дудоровым (1940) и Стениером (1969, 1970). Hydrogenomonas eutropha, отнесенная в 1969 году к роду Alcaligenes, - это автотрофная бактерия, хорошо изученная с биохимических и молекулярно-генетических позиций.

Карбоксидным, аэробным литоавтотрофным углеродным монооксидным бактериям, когда они были выделены Бейеринком и Дельденом (1903), приписывали очень медленный рост. Эти бактерии, образующие поверхностную пленку, были названы Bacillus oligocarbophilus. Из-за большого риска работы с СО эти бактерии выделяли только спорадически. Кистнер (1953, 1954) назвал свою бактерию Hydrogenomonas carboxydovorans. На одном новом изоляте этого вида (Oligotropha carboxydovorans) с 1978 года проводились биохимические и генетические опыты по СО-автотрофии. Легко различимая благодаря своему коричневому пигменту, эта бактерия была описана еще Гёте.

Железобактерии

Легко распознаваемые железобактерии Gallionella ferruginea и Leptothrix ochracea были описаны соответственно X. Эренбергом в 1838 году и Ф. Т. Кюцингом в 1843. Непосредственное наблюдение бактериальных клеток Gallionella стало возможным благодаря применению изобретенного Н. Холодным в 1926 году метода «агаровых стекол». Хотя литотрофный образ жизни железобактерий многократно постулировался Виноградским, относительно Gallionella долгое время приводились доводы о том, что при окислении железа Fe⁺² в железо Fe⁺³ для ассимиляции СО₂ требуется еще дополнительная свободная энергия. Лишь после того, как Г. Энгелю и Г. Г. Ганерту в I867 году удалось культивировать Gallionella. Б. Бовьен и Ганерт (личное сообщение) смогли привести окончательное доказательство нитотрофного образа жизни этой бактерии благодаря обнаружению у нее ферментов цикла Кальвина. Первый раз несомненное доказательство автотрофии было получено на Thiobacillus ferrooxydans при окислении Fe⁺², и также на сере или тиосульфате растущих бактерий, которые Колмер с соавторами (1950) выделил из воды рудников.

Водородоокисляющие бактерии

Открытие того факта, что газообразный водород может функционировать как донор электронов не только при аэробных условиях, но может быть использован факультативно или облигатно анаэробными бактериями, дало огромный импульс поиску и исследованию специализированных бактерий. То, что водородокисляющие бактерии при анаэробных условиях могут восстанавливать нитраты, было уже вскользь упомянуто Лебедевым в 1909 году и Никлевским в 1914. Клюйвер (1953, 1954) описал такие свойства у Paracoccus denitrificans. Использование Н₂ было описано также для сульфатредуцирующей Desulfovibrio, уксусобразующего Clostridium aceticum, метанобактерии и пурпуробактерий. Большое число выделенных с 1980 года К. О. Штеттером ацидофильных и гипертермофильных бактерий, среди которых большинство принадлежит к архебактериям, могли использовать Н2 и S°, S0°4, СО₂ или СО в качестве акцепторов электронов. Здесь можно назвать только некоторых представителей, со звучными названиями: Pyrodictium furiosum, P. brockii, P. occultum, Acidianus infemus, Desulfurolobus acidianus, Archaeoglobus fulgidus, Hyperthermus butylicus, Methanopyrus kandleri, Methanococcus thermolithotrophicus, M. jannaschii и Thermoproteus tenax. Со времени открытия возможности синтеза ацетил-СоА путем восстановления СО₂, установлено, что все бактерии, использующие водород, могут расти автотрофно и могут фиксировать СО₂ одним из четырех известных в настоящее время путей. Открытый Виноградским на экспериментах с Beggiatoa и Nitrosomonas/Nitrobacter новый «modus vivendi», хемолитотрофный образ жизни, был представлен как концепция, которая выходит за пределы почвенной микробиологии и является одним из столпов науки, необходимым для понимания эволюции микроорганизмов.

Контрольные вопросы.

32. Значение работ С.Н. Виноградского в изучении серобактерий и железобактерий.

33. В чем суть полемики о способах авто - и гетеротрофного питания?

34. М.В. Бейеринг и его заслуги в развитии общей микробиологии.

35. История изучения нитрифицирующих бактерий.

36. История изучения железобактерий и нитрифицирующих бактерий.

37. История изучения бактерий гремучего газа.