Галобактерии

Галобактерии
Научная классификация
Домен:  Археи Тип:  Эвриархеоты Класс:  Halobacteria Порядок:  Halobacteriales Семейство:  Галобактерии
Международное научное название
Halobacteriaceae Gibbons, 1974
Систематика на Викивидах Поиск изображений на Викискладе NCBI   2236

Галобактерии (лат. Halobacteriaceae) — семейство архей. Включает около двадцати родов, в том числе Halobacterium, Halococcus, Haloarcula, Natrococcus, Natrobacterium.

Представители семейства живут в средах с высоким содержанием солей, в том числе в Мёртвом море, где концентрация соли достигает 26—27 %, а в некоторые годы повышается до 31 % (при 36 % NaCl выпадает в осадок), на кристаллах соли в прибрежной полосе, в солончаках, на солёной рыбе, на засолённых шкурах животных, на рассольных сырах, в капустных и огуречных рассолах.

Строение, метаболизм

Галобактерии — кокковидные или палочковидные, подвижные или неподвижные аспорогенные микроорганизмы. Большинство из них окрашиваются грамположительно. У некоторых имеются газовые вакуоли для контроля плавучести.

Преимущественно аэробы, но могут переносить и очень низкое содержание кислорода в среде, свободноживущие сапрофиты. По типу источника энергии это фототрофы, по донору электронов — органотрофы и по источнику углерода — гетеротрофы. При наличии кислорода и органических соединений, которые можно использовать в качестве источника энергии, галобактерии способны развиваться и в темноте (то есть в зависимости от условий фотоорганогетеротрофы либо хемоорганогетеротрофы). Однако при недостатке или даже при полном отсутствии кислорода и ярком освещении в оболочке клеток синтезируется бактериородопсин, позволяющий использовать энергию Солнца. Из-за большого содержания каротиноидов галобактерии окрашены в красные, оранжевые и жёлтые тона. Наиболее распространённый каротиноид это бактериоруберин.

Их мембранный бислой построен из изопрениловых диэфиров фосфоглицерина, с небольшим содержанием неполярных липидов-с30-изопреноидов и с очень большим содержанием белков. В мембране различают участки пурпурного и красно-оранжевого цветов. В пурпурной мембране 75 % массы приходится на одно единственное вещество — бактериородопсин. В мембране также содержится два так называемых сенсорных родопсина, которые обеспечивают положительный и отрицательный фототаксис. Различные длины волн считываются ими, что вызывает каскад сигналов, управляющих жгутиковым двигателем бактерий. Кроме того, в мембране имеется галородопсин, представляющий собой светозависимый насос ионов хлора. Его основная функция — транспорт в клетку Cl⁻, которые постоянно теряются бактерией под действием электрического поля, создаваемого бактериородопсином. Жизнь в гипоксическом рассоле привела к выработке у галобактерий мощной системы активного транспорта, благодаря которой концентрация Na⁺ в цитоплазме поддерживается на низком уровне, несмотря на колоссальный концентрационный градиент Na⁺ на клеточной мембране.

Вид на северную часть озера Чокрак. Розоватая окраска воды обусловлена галобактериями, обитающими в рассоле.

Следует отметить, что чем выше концентрация натрия в среде, тем выше содержание К⁺ внутри клеток. Известно, что калий необходим для работы большинства внутриклеточных ферментов, тогда как натрий подавляет активность многих из них. При существенном снижении концентрации соли в среде, клетки бактерий разрушаются. Посредником синтеза АТФ служит концентрационный градиент Н⁺ на мембране галобактерий. Он создаётся и поддерживается системой активного транспорта, переносящей их из среды в цитоплазму. За счёт этого pH в цитоплазме стабилен, очень низок — около 3 и мало зависит от щелочности водоёма, где pH может достигать 12.

Экология

Судя по их строению, галобактерии — одни из древнейших обитателей нашей планеты. Человечеству они известны довольно давно по красноватому налёту на продуктах, консервируемых с использованием больших количеств поваренной соли. Впервые галобактерии были выделены в начале прошлого столетия из микрофлоры лиманной грязи, однако их систематическое изучение началось только в конце второго десятилетия двадцатого века. У них практически нет врагов или конкурентов, способных жить в таких же условиях, и поэтому галобактерии свободно эволюционировали на протяжении всей истории жизни на Земле. Галобактерии не наносят никакого существенного вреда народному хозяйству. Очевидно, что внутренняя среда человека непригодна для жизнедеятельности галобактерий, поэтому среди них нет ни одного патогена.

Примечания