: Главная arrow Рост микроорганизмов arrow Элективные методы культивирования  

Элективные методы культивирования

Печать E-mail
 

 

Познанием многообразия микроорганизмов мы обязаны двум обстоя­тельствам. Некоторые микроорганизмы уже давно привлекли к себе внимание тем, что они образуют колонии, крупные скопления или же вызывают заметные изменения в окружающей среде. Многие из таких легко обнаруживаемых микроорганизмов поддаются прямому выделе­нию. Для них легко подобрать условия, которые обеспечивали бы их рост. Однако есть много других микроорганизмов, относящихся к раз­личным физиологическим группам, которые стади доступными для ис­следования лишь после того, как Виноградский и Бейеринк разработали технику накопительных культур.

Накопительные культуры. Метод накопительных культур и в прин­ципе, и на практике очень прост. Для накопления нужны такие условия, при которых данный организм преодолевает конкуренцию остальных. Подбирая ряд факторов (источники энергии, углерода, азота, акцепторы электронов, газовую атмосферу, освещенность, температуру, рН и т.д.), создают определенные условия и инокулируют среду смешанной попу­ляцией, какая имеется, например, в почве или в иле. Наиболее приспособленный к такой среде микроорганизм растет и вытесняет все остальные, сопутствующие организмы. Путем многократных пересевов в такую же жидкую среду и посева на твердую среду того же состава можно без труда выделить преобладающий (накопленный) штамм. Частый пересев с жидкой среды на жидкую предотвращает рост сопут­ствующих организмов, которые могли бы использовать продукты выде­ления или даже автолиза клеток первичной культуры. Лучшим материалом для инокуляции служат пробы из тех мест, где уже имеется «естественное обогащение». Можно, например, выделять микроорга­низмы, использующие окись углерода, из сточных вод газовых заводов; использующие гемоглобин-из сточных вод боен, а те, которые окис­ляют углеводороды,-из почвы на нефтепромыслах или из нефтяных отстойников.

Метод накопительных культур позволяет выделять микроорганизмы с любой комбинацией потребностей в питательных веществах-если, разумеется, искомый тип вообще существует в природе. Особенно легко создать элективные условия для крайне специализированных микроор­ганизмов. Например, минеральная среда, не содержащая соединений азота, на свету строго избирательна для цианобактерий, фиксирующих N2. Если ту же среду дополнить органическим источником энергии и углерода, на ней в темноте в аэробных условиях будет развиваться Azotobacter, а без воздуха- Clostridium. Для успешного получения нако­пительных культур следует ограничиться удовлетворением мини­мальных потребностей только того микроорганизма, который хотят выделить. Если, например, нужно выделить бактерии, способные окис­лять метанол или Н2 с нитратом или сульфатом в качестве акцептора электронов, то следует исключить доступ 02, иначе будут доминиро­вать аэробные формы, окисляющие метанол или водород. Для отбора можно также использовать устойчивость или толерантность микроорга­низмов к кислотам и щелочам, высоким температурам или излучению. Наконец, часто наряду с «положительной» селекцией может проводить­ся и «отрицательная»-при помощи избирательно действующих ингиби­торов. На среде, содержащей азид, в присутствии 02 растут, например, молочнокислые бактерии, а рост аэробных микроорганизмов подав­ляется. Азид, цианид и H2S оказывают избирательное угнетающее дей­ствие на те аэробные организмы, в дыхании которых участвуют цито-хромы. В медицинской диагностике избирательным торможением роста пользуются для выявления Corynebacterium diphtheriae (применение среды с теллуритом) и патогенных Enterobacteriaceae (агаризованные среды с висмутом). О применении пенициллина для отбора ауксо-трофных мутантов Escherichia coli мы еще будем говорить в разделе 15.2.3. Для подавления роста грам-положительных бактерий к питатель­ной среде добавляют пенициллин. Рост мицелиальных грибов, дрожжей, простейших и других эукариот ингибируют добавлением циклогекси-мида.

В посевном материале, используемом в эксперименте, могут присут­ствовать разные штаммы с одинаковым типом метаболизма, отличаю­щиеся друг от друга лишь незначительно, например только по оптиму­му рН и по скорости роста. Если для получения накопительной культуры использовать такой материал, то доминировать будет наибо­лее приспособленный к данным условиям или наиболее быстро растущий штамм; все же остальные будут подавлены и выделить их не удастся. Поэтому в тех случаях, когда хотят выделить как можно больше штам-

 

Image

мов, растущих при определенных селективных условиях, посев следует производить непосредственно в чашки. На твердых элективных средах штаммы, для которых условия благоприятны, образуют отдельные ко­лонии. При достаточно большом расстоянии между колониями конку­ренция за питательные вещества не может иметь места: штаммы, расту­щие более медленно, не подавляются растущими быстрее, так что те и другие могут быть выделены раздельно.

В обзорной таблице 6.3. указаны важнейшие элективные условия для роста типичных представителей групп микроорганизмов с определенны­ми типами обмена веществ.

Чистая культура. Под чистой культурой понимают потомство одной единственной клетки (клон). Получить чистую культуру, с несомнен­ностью доказать ее чистоту и уберечь от загрязняющих организмов - главная задача микробиолога. Чистые культуры микроорганизмов, за редкими исключениями, выделяют на поверхности или внутри твердой питательной среды. Процедура начинается с отделения от клеточной популяции одной-единственной клетки, причем вырастающая из клетки колония тоже должна оставаться изолированной от других клеток и ко­лоний. Аэробные бактерии выделяют по методу Коха-рассеивают сус­пензию по поверхности среды в чашках Петри или применяют менее

 

Image

трудоемкий метод-размазывают каплю платиновой петлей по агаризо-ванной среде (рис. 6.3). Анаэробные бактерии суспендируют в расплав­ленном агаре (45°С) и проводят инкубацию без доступа воздуха (рис. 6.4). Тщательное отделение одной колонии, повторное суспендиро-вание в жидкой среде и повторное нанесение штриха или разведение в агаре позволяют получать чистые культуры большинства микроорга­низмов.

Можно выделять чистую культуру и в жидких средах, если искомые организмы численно преобладают в исходном материале. Путем после­довательного разбавления суспензии питательной средой можно в кон­це концов добиться того, чтобы на последней ступени разведения была выделена лишь одна клетка. В этом случае будет получен клон, т. е. чис­тая культура.

 

Image

Смешанные культуры. Естественные популяции, как правило, пред­ставляют собой смесь различных микроорганизмов. Между ними суще­ствуют самые различные формы взаимодействия; это может быть кон­куренция за общий субстрат, комменсализм или мутуализм (см. разд. 17.2). Для изучения этих и других форм взаимодействия все чаще используют смешанные культуры. Если создать определенные заданные условия, то как в периодических, так и в непрерывных проточных куль­турах можно наблюдать последовательную смену (сукцессию) от­дельных организмов и накапливаемых продуктов обмена. Это в свою очередь позволяет делать выводы о синэргистических или антагонисти­ческих взаимоотношениях между различными организмами. Сме­шанные культуры могут быть приготовлены путем объединения чистых культур. Исследования, проводимые на смешанных культурах заданно­го состава, дают возможность понять, какими могут быть сложные формы взаимодействия микроорганизмов в местах их естественного обитания.

В домашнем обиходе и в промышленности применяют отнюдь не только чистые, но и смешанные культуры. Некоторые из них назвали «естественными чистыми расами». Примерами могут служить кислое тесто, кефир, чайный гриб и «чистые расы» дрожжей. Большую роль смешанные культуры играют также при очистке сточных вод.

 
« Пред.   След. »