Адаптация микроорганизмов к стрессовым условиям окружающей среды

Состояние стресса

Клетки дрожжей в процессе спиртового брожения постоянно подвергаются действию различных стрессовых факторов (высокая концентрация растворенных веществ в сусле, температура, органические кислоты, этиловый спирт). В связи с чем они выработали специфические механизмы защиты и адаптации к ним. Замечено, что нелетальные действия стрессоров повышают физиологическую активность микроорганизмов и делают их более устойчивыми к действию последующих стрессоров. Выше нами был описан подобный эффект, когда клетки дрожжей, развивавшиеся в сусле, содержащем на начальном этапе брожения незначительные количества пероксида водорода, образовывали больше этилового спирта по сравнению с контролем. Причем полученные результаты невозможно было объяснить исключительно подавлением жизнедеятельности микроорганизмов-контаминатов в сусле, так как даже самая низкая концентрация пероксида водорода эффективно снижала микробную контаминацию во всех опытных образцах разваренной массы (рис. 16, 17). Данная глава посвящена влиянию различных стрессоров на микроорганизмы, в основном дрожжи, и механизмам их адаптации.

Впервые понятие стресса в биологическом значении этого слова ввел канадский врач и физиолог Ганс Селье, по праву считающийся отцом стрессологии. Согласно ему «стресс есть неспецифический ответ организма на любое предъявленное к нему требование» [211]. Эффект от действия неблагоприятного фактора зависит от интенсивности требований к приспособительной способности организма [211]. Еще в XIX в. Клод Бернар высказал гипотезу, что для нормальной жизнедеятельности клетка должна сохранять постоянство внутренней среды при любых изменениях среды внешней. Позднее Уолтер Б. Кеннон предложил термин

«гомеостазис», означающий способность сохранять постоянство [211]. Состояние стресса связано с необходимостью организма поддерживать постоянство внутренней среды (гомеостаз) в ответ на действие стрессовых факторов.

В молодости Селье обратил внимание на то, что различные неблагоприятные воздействия на организм (инфекционные заболевания, кровопотеря, действие высоких и низких температур) вызывают одинаковую ответную реакцию. Последующее изучение данного явления привело к формированию концепции «общего адаптивного синдрома» (ОАС). Было установлено, что ОАС имеет три фазы:

  • 1) реакция тревоги (под действием стрессора организм начинает изменять свои характеристики, но сопротивление его на данном этапе мало, и, если неблагоприятное воздействие окажется сильным, может наступить смерть);
  • 2) фаза сопротивления (организм оказывает сопротивление, если действие стрессора сопоставимо с возможностями адаптации, при этом уровень сопротивления поднимается намного выше обычного);
  • 3) фаза истощения (если действие стрессора продолжается длительное время, запасы адаптационной энергии истощаются, в организме происходят необратимые изменения, и наступает смерть).

Продолжительность фазы сопротивления зависит от врожденных качеств организма и силы стрессора.

Долгое время считалось, что стресс вреден для организма. Между тем стресс может оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на организм [211-213]. В условиях стресса происходит перестройка в метаболической активности и химическом составе клеток, позволяющая выжить в неблагоприятных условиях внешней среды [212]. Так, длительное голодание приводит к остановке клеточного цикла и синтезу набора стрессовых белков [214].

У многоклеточных организмов регуляция стрессового ответа осуществляется на уровне нервной системы, у микроорганизмов - на биохимическом уровне. Более простая регуляция позволяет микроорганизмам быстро адаптироваться и выживать в условиях стрессового воздействия [215]. Это делает их интересным объектом для изучения стрессовых ответов и стратегий выживания.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >