3. Систематика и номенклатура микроорганизмов

Систематика (таксономия) бактерий является одним из наиболее важных и сложных разделов микробиологии. Задачами систематики являются классификация, номенклатура и идентификация организмов.

Классификация — распределение множества организмов по группам (таксонам). Любая классификация живых организмов призвана показать степень сходства и предполагаемую эволюционную взаимосвязь (при этом более высокие категории — емкие и широкие, а более низкие — конкретны и ограничены). Идентификация устанавливает принадлежность микроорганизмов к определенному таксону на основании наличия конкретных признаков.

Образование и применение научных названий микроорганизмов регламентируют «Международный кодекс номенклатуры бактерий», «Международный кодекс ботанической номенклатуры» (грибы), «Международный кодекс зоологической номенклатуры» (простейшие) и решения Международного комитета по таксономии вирусов. Все изменения научных названий микроорганизмов возможны лишь решениями соответствующих международных конгрессов и постоянных комитетов по номенклатуре.

Определение бактерий до вида важно не только с позиции чисто познавательной, общебиологической, но и связано с решением ряда прикладных и научных задач. Особенно это важно для медицинской, ветеринарной и промышленной микробиологии, где действующими объектами являются микроорганизмы, и мельчайшие неточности в определении вида могут привести к нежелательным последствиям. В настоящее время в микробиологии приняты два различных подхода к систематике, обусловливающих существование двух систем классификации: филогенетической (естественной) и фенотипической (искусственной). В основу филогенетической классификации положена идея создания системы прокариот, объективно отражающей родственные отношения между разными группами бактерий и историю их эволюционного развития. Фенотипическая классификация преследует, в первую очередь, практические цели, заключающиеся в том, чтобы быстрее установить принадлежность микроорганизма к определенному таксону.

В классификации бактерий используют набор фенотипических признаков: морфологических, культуральных, физиологических, биохимических и антигенных. Морфологическая идентификация (описание морфологических признаков) включает определение формы, размеров клеток, их взаимное расположение, количество и расположение жгутиков, наличие капсулы, способность образовывать споры, тинкториальные свойства (окраска по методу Грама, связанная со строением клеточной стенки и др. методы окраски). Однако, только морфологических признаков для идентификации бактерий недостаточно. При описании культуральных свойств, которые проявляются при культивировании бактерий в различных условиях, отмечают особенности роста бактерий на плотной питательной среде (размер, цвет, форма, характер колоний) и в жидких питательных средах (образование осадка, пленки, взвеси, хлопьев и т. д.). Однако, и этих признаков недостаточно, так как у культур различных видов они могут проявляться сходным образом. К числу физиологических признаков относятся возможность использовать те или иные источники углерода и азота, потребность в факторах роста, тип энергетических процессов (аэробное и анаэробное дыхание, брожение), отношение к температуре, влажности, кислотности среды и другим факторам внешней среды. В основу биохимической идентификации положены разнообразные биохимические признаки бактерий, обусловленные наличием ферментов, образованием определенных продуктов метаболизма (кислоты, спирты, газы и др.), типом запасных веществ, химическим составом клеток и т. д. Серологические критерии систематики основаны на специфических реакциях взаимодействия антигенов (компоненты клеточных стенок, жгутиков, капсул, ДНК и токсинов) идентифицируемых микроорганизмов с антителами, содержащимися в диагностических сыворотках. Такие серологические реакции, как агглютинация, преципитация, связывание комплемента, иммунофлуоресценция, иммуноферментный и радиоиммунный анализ, позволяют легко и быстро проводить предварительную идентификацию микроорганизмов.

В современной систематике бактерий достигнуты успехи в создании филогенетической системы классификации, отражающей основные направления эволюционного развития, но сохраняют свое значение и искусственные фенотипические классификации, более удобные для идентификации микроорганизмов.

Наиболее приемлемой филогенетической системой классификации прокариот является система, основанная на сопоставлении последовательности нуклеотидов в 16S-рРНК. Эта система положена в основу 2-го издания многотомной энциклопедии прокариот Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology (Руководство по систематике бактерий Берджи), первый том которой вышел в свет в 2001 г. В этом труде все прокариоты разделены на 26 филогенетических «ветвей» (групп) на основании строения их 16S-рРНК; 23 «ветви» представлены эубактериями, а три — архебактериями. Следует подчеркнуть, что большое количество этих филогенетических групп содержат виды прокариот, которые не выделены в виде чистых культур и поэтому еще детально не изучены. Для представителей данных видов известны в настоящее время только последовательности нуклеотидов в 16S-рРНК. Из 23 групп эубактерий две филогенетические группы представлены грамположительными бактериями, остальные группы — грамотрицательными.

Основные таксономические категории

Номенклатура — присвоение названий отдельным группам и видам микроорганизмов.

Для микроорганизмов приняты следующие таксономические категории (по нисходящей): Домен — Царство — Тип (Отдел) — Класс — Порядок — Семейство — Род — Вид.

Названия видов биномиальны (бинарны), то есть обозначаются двумя словами — названия рода и вида на латинском языке: первое определяет их принадлежность к конкретному роду, второе — к виду. Например, Escherichia coli (кишечная палочка), Staphylococcus aureus (золотистый стафилококк), Streptococcus pyogenes (гноеродный стрептококк).

В микробиологии существуют также более мелкие таксономические единицы: подвид (subspecies), разновидность. Подвиды могут различаться по физиологическим (биовар), морфологическим (морфовар), по антигенным (серовар) свойствам, а также среде обитания (эковар).

В таблице 3 представлены основные таксономические категории для C.tetani и T.pallidum.

Таблица 3. Основные таксономические категории

Таксономические категории
Домен	Bacteria	Bacteria
Царство	Prokaryotae	Prokaryotae
Тип*	Firmicutes	Gracilicutes
Класс	Clostridia	Spirohaetes
Порядок	Clostridiales	Spirochetales
Семейство	Clostridiaceae	Spirochetaceae
Род	Clostidium	Treponema
Вид	tetani	pallidum
* Для таксонов высшего ранга предпочтительно название "Тип" (Phylum), а не "Отдел" (Division)