Серные бактерии

Эта статья должна быть полностью переписана. На странице обсуждения могут быть пояснения.

Переименовать в Сульфатредуцирующие бактерии

Полифилетическая группа бактерий
Бактериальный мат Thioploca
Название
Серные бактерии
Статус названия
не определён
Латинское название
Thiobacteria
Родительский таксон
Домен Бактерии (Eubacteria)
Представители
Нитчатые серные бактерии (Beggiatoaceae) Пурпурные серные бактерии (Rhodobacteriaceae)

Серные бактерии представляют собой группу бактерий, характеризующуюся способностью окислять сероводород и отлагать в своём теле крупинки серы. Признак этой группы, как видно из сказанного, чисто физиологический, морфологических же признаков эта группа не имеет. Известны учёным серные бактерии уже давно. Ф. Кон первый изучал их физиологию, и так как серные бактерии всегда были находимы в тех местах (морские берега, ключи, озёра), где наблюдалось выделение сероводорода, то Кон пришёл к заключению, что образование сероводорода находится в зависимости от жизнедеятельности этих бактерий, разрушающих различные соединения, заключающие в себе серу, и выделяющих сероводород. В этом своём заключении он опирается на наблюдения Лотара Мейера, который заметил, что вода Линдекских минеральных источников с серными бактериями — «водорослями», как он думал — после четырёхмесячного стояния заключает гораздо больше сероводорода, чем без «водорослей», и что «водоросли» восстанавливают, по-видимому, сернокислые соли (сернокислый натр) в сероводород. Наблюдения над минеральными источниками в Иоганисбаде показали, далее, Кону, что там, где нет серных бактерий (Beggiatoa), там нет и сероводорода, и наоборот; кроме того, исследуя материал, присланный ему с берегов Дании Вормигом из мест, где замечалось выделение сероводорода, Кон нашёл много спирилл и монад с отложением серы внутри их тела, что ещё более укрепило его во взгляде на способность многих микроорганизмов выделять сероводород. Гоппе-Зейлер первый усомнился в справедливости заключений Кона, а Виноградский блестяще доказал ошибочность взглядов Кона; взгляд Виноградского считается теперь общепризнанным. По его мнению, серные бактерии не имеют никакого отношения к образованию сероводорода и восстановлению сульфатов, отложение же серы внутри тела бактерий Виноградский принимает как следствие окисления находящегося в воде сероводорода бактериями.

a—c — Beggiatoa, увел. в 1000 раз: а — нить, наполненная серой, b — отчасти лишённая серы после 24-часового лежания в пресной воде; с — почти совершенно лишённая серы после дальнейшего 24—48-часового пребывания в воде, свободной от сероводорода. d — Chromatium Okenii, пурпурная серная бактерия, увел. в 900 раз.

Для получения серных бактерий в культурах Виноградский разрезал на мелкие куски свежевыкопанное корневище водяного растения — лучше всего для этой цели ему служило корневище сусака (Butomus umbellatus) — и клал их в высокий сосуд, в который наливал колодезной воды с прибавкой небольшого количества гипса. Уже по прошествии 5—6 дней вода сосуда начинала пахнуть сероводородом, выделение его понемногу увеличивалось, но серных бактерий заметно ещё не было. Только через 4 недели можно, наконец, заметить появление нитей Beggiatoa, а месяца через 2 стенки сосуда вблизи поверхности воды оказывались уже вполне ими покрыты. Если кусочки Butomus umbellatus перед тем, как бросить в воду, подержать некоторое время в кипящей воде, то хотя сероводород и образуется потом в сосуде с гипсом, но Beggiatoa не появляется. Таким образом Виноградский мог заключить, что не Beggiatoa образует сероводород, но газ этот появляется помимо серных бактерий. Сера отлагается в теле бактерий только тогда, когда бактерии развиваются в воде, заключающей сероводород, и исчезает уже по прошествии 24 часов, когда бактерии переносят в ключевую или кипячёную воду. В случае недостатка сероводорода в воде бактерии окисляют находящуюся в их клетках серу до серной кислоты, которая образует с углекислой известью окружающей воды гипс. Схематически процессы, происходящие при этом, можно представить в виде следующих формул:

$\mathrm{2H_2S + O_2 \longrightarrow\ 2H_2O + S_2}$

$\mathrm{S_2 + 3O_2 + 2H_2O \longrightarrow\ 2H_2SO_4}$.

В этом процессе окисления сероводорода и серы, по Виноградскому, можно видеть процесс, аналогичный окислению углеводов в клетках других организмов, и следовательно, процесс, который служит источником необходимой для жизненных явлений энергии. Относительно серы, накопляющейся в теле бактерий, Виноградский пришёл к заключению, что эта сера представляет особое её видоизменение, отличающееся мягкостью, тягучестью и растворимостью в сероуглероде. Исследования Егунова над особыми серными бактериями показали, что в тех сосудах, где происходит выделение сероводорода и где находятся серные бактерии, последние располагаются в жидкости в виде своеобразных плёнок, от которых книзу отходят пластинки в виде зубцов; именно в этих пластинках, по Егунову, и происходит окисление сероводорода.

Пластинка серных бактерий.

Глубоководные исследования Чёрного моря обнаружили, что, начиная со дна, вода моря содержит сероводород, который, не доходя до самой поверхности моря, на некоторой глубине исчезает, вследствие чего можно предположить, что на этой именно глубине при помощи микроорганизмов происходит его окисление до серы и серной кислоты и последующее образование гипса. Все серные бактерии распадаются на две группы: к одной принадлежат пурпурные бактерии, а к другой — нитчатые формы. Пурпурные бактерии открыты Лоренцем Океном в 1822 г., несколько позднее (1826) Эренберг исследовал и назвал первый найденный организм из этой группы Monas Okenii (Chromatium). Впоследствии были описаны принадлежащие к этой же группе Spirillum rubrum и др. В настоящее время вся группа пурпурных бактерий распадается на несколько (11) родов. Кроме отложения внутри клеток крупинок серы, пурпурные бактерии отличаются присутствием особого красного пигмента бактериопурпурина (Ланкастер), по своим реакциям подобного липохромам, исследованного Энгельманом при помощи спектрального анализа. Из этого анализа следует, что полосы поглощения пигмента находятся — одна в ультракрасной (λ = 0,90—0—80 μ) части спектра, другая — в оранжевой (λ = 0,61—0,58 μ) и, наконец, третья — в зелёной (λ = 0,55—0,52 μ). Роль этого пигмента, по Энгельману, схожа с хлорофиллом зелёных растений, и благодаря ему пурпурные бактерии в противоположность всем другим известным бактериям нуждаются в свете и, подобно хлорофилльным организмам, разлагают углекислоту и превращают солнечную энергию в потенциальную химическую. Фотосинтезирующая бактерия GSB1, живущая вблизи чёрных курильщиков вдали от поверхности, фокусирует с помощью сложной системы зеркал слабый свет, исходящий от гидротермальных источников, на фотосинтезирующих пигментах^[1]. К нитчатым серным бактериям принадлежит организм, названный Тревизаном (Trevisan, 1842) в честь итальянского врача Бегиатоа, изучавшего флору серных источников вблизи Падуи, Beggiatoa. Виды, относящиеся к этому роду, отличаются нитчатым подвижным телом, состоящим из отдельных члеников, наполненных при хорошем питании крупинками серы. Другой род нитчатых серных бактерий, отличающийся от Beggiatoa отсутствием подвижности, назван Виноградским Thiothrix. Нити Thiothrix обладают влагалищем и способны образовать гонидии, в которые обыкновенно превращается верхняя часть нити. В настоящее время Мигула даёт следующую систему серных бактерий (Thiobacteria):

I сем. Beggiatoaceae, бесцветные нити:

1. род Thiothrix,
2. род Beggiatoa.

II сем. Rhodobacteriaceae, пурпурные:

1. род Thiocystis,
2. род Thiocapsa,
3. род Thiosarcina,
4. род Lamprocystis,
5. род Thiopedia,
6. род Amoebacter,
7. род Thiodictyon,
8. род Thiopolycoccus,
9. род Chromatium,
10. род Rhabdochromatium,
11. род Thiospirillum.

Примечания

1. ↑ Неожиданное открытие биологов: фотосинтез в природе возможен без Солнца. membrana (21 июня 2005). Архивировано из первоисточника 6 июня 2012. Проверено 30 марта 2012.

Ссылки

Cohn, «Be iträ ge zur Biologie» (т. I, ч. 3,1875); Engelmann, «Pfl ü ger’s Archiv» (т. XXX и XLII); Winogradsky, «Bot. Zeitung» (1887); «Beitr äge zur Morphologie und Physiologie der Bakterien» (1888).

При написании этой статьи использовался материал из Энциклопедического словаря Брокгауза и Ефрона (1890—1907).

Для улучшения этой статьи по биологии желательно?: Викифицировать статью.