ЗНАЧЕНИЕ АНТИБИОТИКОВ В БИОЦЕНОЗАХ

Биологическая роль антибиотиков в биоценозах

Согласно ГОСТ 21507-81 (СТ СЭВ 1740-79): «Антибиотик - это вещество микробного, животного или растительного происхождения, способное подавлять рост определенных микроорганизмов или вызывать их гибель».

Антибиотики являются большой группой биологически активных веществ, которые имеют практическое значение. По объему промышленного производства и экономическим показателям антибактериальные препараты занимают первое место в объемах всей фармацевтической продукции. Антибиотики - специфические продукты жизнедеятельности организмов, обладающие высокой активностью по отношению к определенным микроорганизмам, вирусам, задерживая их рост или полностью подавляя их развитие (Хоменко, 2002).

Наука об антибиотиках и их практическое применение внесли свой определенный вклад в экологическую обстановку (Sarmah et al., 2006). Влияние антибиотиков на окружающую среду можно проследить по следующим направлениям: их практическое использование и промышленное получение. Серьезные экологические последствия возникают в процессе промышленного производства антибиотиков, связанные с защитой водоемов от сточных вод, которые образуются в большом объеме при технологическом процессе. Наиболее загрязненными сточными водами в ходе биотехнологического процесса получения антибиотиков оказываются отработанные нативные растворы, которые содержат различные высоко - и низкомолекулярные органические и синтетические неорганические соединения. Одной из важнейших задач защиты окружающей среды в процессе промышленного производства антибиотиков является сокращение выбросов вредных веществ в атмосферу. Решение ее связано, в первую очередь, с глубокой очисткой дымовых газов и исключением рассеивания конечного продукта в атмосфере (Hu et al., 2010).

Широкое применение в медицинской практике, сельском хозяйстве и пищевой промышленности разнообразных по химической природе и спектру действия антибиотиков сопровождается нарушением микробного экологического равновесия в различных экосистемах. Это может привести к нарушению микробного равновесия. Такого рода нарушения могут быть связаны с тем, что антибиотики подавляют развитие лишь чувствительных к ним форм микроорганизмов; а так же с тем, что, массовое практическое использование антибиотиков приводит к распространению и возникновению в природе атипичных штаммов микроорганизмов (Watkinson et al., 2009; Hu et al., 2010; Maron et al., 2013). Все чаще в практику вводят новые антибиотические препараты для борьбы с возникающими резистентными к антибиотикам формами микроорганизмов, что, в свою очередь, приводит к появлению устойчивых форм микроорганизмов. Такое широкое практическое использование антибиотических веществ, распространение в природе ксенобиотиков и огромного числа химически синтезированных веществ, применяемых в сельском хозяйстве, вызывает значительные изменения экологического фона уже известных антибиотиков.

О биологической роли и значении антибиотиков в природе не существует единой точки зрения (Aminov, 2009). Это свидетельствует о том, что данный вопрос представляет собой не простое явление. В настоящее время существует две противоположные точки зрения о биологической роли антибиотических веществ в природе.

Первая точка зрения, рассматривает образование антибиотиков как специфическую особенность обмена веществ организмов, которая возникает и закрепляется у них в процессе эволюции. Образование и выделение в окружающую среду антибиотиков в процессе жизнедеятельности живых организмов является важнейшим фактором в борьбе за существование. Такую точку зрения поддерживают ведущие российские и зарубежные специалисты, такие как Н.А. Красильников (1961), Г.Ф. Гаузе (1953) и многие другие ученые.

Синтез антибиотиков, является наследственной особенностью организмов, которая проявляется в том, что каждый штамм микроорганизмов образует один или несколько определенных для него антибиотиков. Однако, так же известно, что одни и те же антибиотики могут образовываться разными видами микроорганизмов. Этот факт не противоречит мысли о закрепленной наследственно способности микроорганизмов продуцировать определенные виды антибиотиков (Звягинцев, 1996).

Выявление возможности образовывать антибиотики в процессе жизнедеятельности связано, прежде всего, с условиями культивации микроорганизмов. При одних условиях культивирования организм будет образовывать антибиотик, при других тот же организм, несмотря на внешние условия, не будет обладать способностью к образованию данный антибиотика. Такие явления зачастую наблюдаются в лабораторных условиях при культивировании изучаемого микроорганизма, в условиях широкого выбора источников питания (Покровский, 1990).

Вторая точка зрения исходит из того, что антибиотики, образуемые разными видами микроорганизмов, носят случайный характер, который зависит только от условий среды. По мнению Ваксмана (1964), образование антибиотиков не является закрепленным свойством организма, которое проявляется только при его развитии в специфической среде и при особых условиях внешней среды. Именно поэтому образование антибиотиков не связано с эволюцией микроорганизмов, и они не имеют для микроорганизмов приспособительного значения.

Как пишет Ваксман (1964), антибиотики являются "лабораторными продуктами, образуемыми растущими чистыми культурами микроорганизмов в условиях богатой питательными веществами среды при хорошей аэрации, но они не обнаруживаются в почве".

Таким образом, исходя из мнения выше перечисленных авторов, следует что антибиотики, образующиеся в результате жизнедеятельности микроорганизмов, носят случайный характер, который зависит только лишь от условий среды. Если бы это было так, то при изменении условий среды, например, для продуцента, синтезирующего стрептомицин, возможно, было бы получить, например, хлортетрациклин или пенициллин. Такого никогда не происходит, как бы, ни менялись условия культивирования микроорганизмов.

Путем изменения условий культивирования продуцента можно получить разный выход антибиотика, а так же создать такие условия, при которых антибиотик не будет образовываться. Кроме того, изменяя условия культивирования продуцента, можно добиться преимущественного биосинтеза определенного антибиотика, при условии образования микроорганизмом нескольких антибиотиков, или получить новые формы антибиотиков, но только из тех соединений, которые могут быть синтезированы данным микроорганизмом (Егоров, Баранова, 1992; Егоров 2004).

Например, особенностью продуцента стрептомицина является его способность к образованию как стрептомицина, так гризеина. И только их, но не антибиотики пенициллиновой или тетрациклиновой группы, не актиномицины и другие группы антибиотиков. В связи с этим, нельзя считать случайным явлением образование антибиотиков в жизнедеятельности микроорганизмов. Процесс образования и синтеза антибиотиков обусловлен определенным характером обмена веществ, который возникает и закрепляется в процессе эволюции (Сазыкин, 1965; Сазыкин и др.,1998).

Образование антибиотиков является одной из форм антагонистических взаимоотношений в мире микроорганизмов. Способность микроорганизмов образовывать антибиотики при культивировании их в условиях лаборатории, по мнению некоторых исследователей, проявляется не у всех микроорганизмов (Егоров, 2004).

Если рассматривать вопрос о биологической роли антибиотиков, которые образуются микроорганизмами в естественных местообитаниях, а именно в почве, то следует понимать, что в почве микроорганизмы рассеяны не диффузно, а представлены отдельными колониями (Звягинцев и др., 1999).

Важное значение приобретает процесс адсорбции микроорганизмов, продуктов их жизнедеятельности, в числе которых и антибиотики, непосредственно на частицах почвы. Огромную роль в проявлении биологической активности у микроорганизмов в естественных местах обитания играет иммобилизация клеток и образующихся в процессе метаболизма продуктов, таких как антибиотики, ферменты, токсины и др. (Звягинцев, 1987). Антибиотики, образовавшиеся в почве, в зависимости от их природы, сохраняются там определенное время, и проявляют биологическое воздействие (Звягинцев, Голимбет 1983; Звягинцев и др., 1996).

Все перечисленные положения, из которых исходят противники активной биологической роли антибиотиков в природе, имеют серьезные возражения. Эти положения не могут поколебать единственно правильный взгляд об активной биологической роли антибиотиков, который развивается и поддерживается нашими микробиологами и зарубежными учеными, рассматривающими образование антибиотиков как средств приспособления, вырабатывающихся организмами в процессе их эволюции (Мишустин, 1972).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >