Nie każdy może odpowiedzieć, czym jest Bacillus subtilis. Jednak większość z nas bardzo dobrze zna to stworzenie. Każdy, kto kiedykolwiek podnosił świeżo skoszoną trawę, widział pod nią białawą powłokę. To jest bakteria Bacillus subtilis. Ta niezwykle powszechna w przyrodzie bakteria była pierwotnie hodowana na połamanym sianie. Dlatego nazywamy to patykiem do siana.
Mikrobiologiczny „model”
Różne gałęzie biologii mają swoje własne organizmy „modelowe”, które stają się głównym obiektem badań i eksperymentów. Takim organizmem stała się np. w genetyce muszka owocowa Drosophila, w mikrobiologii pierwotniaków - trzewik orzęskowy, a w bakteriologii - Bacillus subtilis.
Dzięki tej bakterii dokładnie zbadano proces powstawania zarodników i mechanizm działania motorycznego silnika wici. Biolodzy molekularni byli jednymi z pierwszych, którzy rozszyfrowali genom tej bakterii.
Dzisiaj Bacillus subtilis rośnie w stanie nieważkości, a jego wpływ na genom populacji jest badany. W biologii kosmicznejnapromieniowany kosmicznym ultrafioletem i zbadaj jego zdolność do przetrwania w warunkach zbliżonych do tych na Marsie.
Krótki opis
Patyk siana został po raz pierwszy opisany w 1835 roku przez niemieckiego biologa Christiana Gottfrieda Ehrenberga (1795-1876). Bacillus dobrze rosła na ekstrakcie z siana, dlatego otrzymała pierwszą część nazwy. Zewnętrznie są to bakterie w kształcie pręcików, więc nazywane są pręcikami.
Są to dość duże pałeczki (długość do 0,008 mm, średnica 0,0006 mm), które można zobaczyć nawet w szkolnym mikroskopie. Bacillus subtilis ma wiele wici na powierzchni błony komórkowej.
Te mobilne bakterie to tlenowce (potrzebują tlenu atmosferycznego, aby zapewnić procesy życiowe). Ale niektóre szczepy (sztucznie hodowane genetycznie jednorodne grupy) mogą stać się fakultatywnymi beztlenowcami.
Optymalna temperatura dla paluszków siana wynosi od 25 do 30 stopni Celsjusza. Ale przetrwają w temperaturze -5 i +150 stopni, dzięki tworzeniu się zarodników.
Żywienie i dystrybucja
W naturze Bacillus subtilis żyje w glebie, ale występuje w wodzie i kurzu. Te mikroorganizmy wchodzą w skład mikroflory naszych jelit i przewodu pokarmowego zwierząt.
To bakterie saprofityczne, żywią się pozostałościami organicznymi. Głównym źródłem energii dla nich są polisacharydy na bazie glukozy pochodzenia roślinnego (celuloza i skrobia) oraz zwierzęcego (glikogen).
Produktami przemiany materii pałeczki siana są aminokwasy, witaminy, różne enzymy, antybiotyki. Człowiek od dawna nauczył się wykorzystywać te cechy bakterii w swoich działaniach.
Cechy biochemii
Najważniejsze właściwości paluszków siana to ich zdolność do zwiększania kwasowości środowiska i wytwarzania antybiotyków.
Te pałeczki są antagonistami drożdży, salmonelli, ameby Proteus i czerwonki, paciorkowców i gronkowców.
W procesie życia pałeczki siana syntetyzują aminokwasy, antybiotyki, enzymy i substancje immunoaktywne. Dziś szczepy tej pałeczek są wykorzystywane do produkcji enzymów, antybiotyków, produktów biologicznych (wzmacniacze zapachu, dodatki do żywności), insektycydów.
Jak hodować kolonię
Na szalkach Petriego kolonie tych pałeczek wyglądają jak pomarszczone naleśniki z pofalowanymi brzegami w kolorze białym lub różowawym, o suchej i aksamitnej strukturze.
W laboratoriach szczepy Bacillus z siana są hodowane na bulionie lub agarze mięsno-peptonowym, sztucznym podłożu lub na substancji zawierającej pozostałości organizmu roślinnego.
W domu wystarczy ugotować zwykłe siano i umieścić napar w ciepłym miejscu na 1-2 dni. Na powierzchni naparu wodnego pojawi się film wyłącznie z bakterii pałeczki siana. Wszystkie inne mikroorganizmy giną po ugotowaniu.
Oportunistyczne patogeny
Wchodzenieskład mikroflory przewodu pokarmowego, pałeczka siana sprzyja rozkładowi złożonych polisacharydów (celulozy), rozkłada białka i przyczynia się do zahamowania patogennej mikroflory.
W otwartych ranach ludzkiego ciała te bakterie wydzielają antybiotyki i enzymy, które rozkładają martwą tkankę. Udowodniono już, że te pałeczki mają negatywny wpływ na organizmy chorobotwórcze podczas infekcji chirurgicznej (Salmonella, Staphylococcus, Streptococcus).
Jednak są one warunkowo chorobotwórcze, ponieważ mają takie negatywne zdolności dla ludzi:
- Może powodować wysypkę alergiczną.
- Powoduj zatrucie pokarmowe podczas jedzenia zepsutego jedzenia.
- Może powodować infekcje oczu.
Siano i człowiek
Z punktu widzenia użytkowania przez ludzi bakterie są przedmiotem zainteresowania w kontekście dwóch pytań:
- Jak mogą nam pomóc.
- Jak mogą nas skrzywdzić.
Współpraca człowieka z patykiem siana rozpoczęła się dawno temu. Dzisiaj mikrobiolodzy wyhodowali wiele szczepów tej laseczki o dobrze zdefiniowanych właściwościach. Mikroorganizm ten jest wykorzystywany w produkcji roślinnej, hodowli zwierząt, produkcji leków, metodach gospodarowania odpadami w ramach zielonej gospodarki.
Bacilli w medycynie
Właściwości biochemiczne umożliwiają szerokie zastosowanie tego organizmu w produkcji leków. Bacillus subtilis, zgodnie z charakterystyką farmakologiczną, odnosi się do:
- Leki przeciwbiegunkowe.
- Immunomodulatory.
Preparaty na bazie prątków siana ("Sporobacterin", "Bactisubtil", "Biosporin") są przepisywane na dysbakteriozę jelit i narządów płciowych, w okresie pooperacyjnym z powikłaniami ropnymi.
Warto jednak pamiętać o przeciwwskazaniach, z których głównym jest nadwrażliwość lub nietolerancja na składniki leku.
Ten mikroorganizm jest również szeroko stosowany w suplementach diety.
Inne aplikacje
W produkcji roślinnej najczęściej stosowanym preparatem na bazie pałeczki siana jest „Fitosporyna”. Skutecznie zwalcza choroby grzybowe i bakteryjne roślin uprawnych. Jednocześnie owoce można spożywać nawet w dniu, w którym zostały spryskane lekiem.
W hodowli zwierząt właściwości paluszków siana są wykorzystywane do fermentacji celulozy, co przyczynia się do lepszego wchłaniania węglowodanów przez zwierzęta. Ponadto leki przeciwbakteryjne na bazie tego sztyftu są szeroko stosowane w hodowli zwierząt, hodowli drobiu i hodowli ryb.
Proteazy i amylazy, enzymy pałeczki siana, są produkowane na skalę przemysłową i wykorzystywane w detergentach, preparatach do opalania i czyszczenia.
Istnieją pojedyncze szczepy, które mają bardzo wąską specjalizację. Na przykład są używane do produkcji japońskiego natto na bazie soi.
Plany na przyszłość
Rozwój inżynierii genetycznej jest również niemożliwy bezbakteria. A kij siana nie jest ostatnim na liście „modeli” tworzenia organizmów transgenicznych.
O pomocy w eksploracji kosmosu już pisaliśmy.
Dzisiaj badania nad rozmieszczeniem pałeczki siana w przyrodzie rozwijają się aktywnie z punktu widzenia bezpieczeństwa środowiskowego. Prowadzone są już prace nad oceną stanu środowiska na podstawie korelacji rozmieszczenia tego unikalnego drobnoustroju w ekotopie.
