Систематика прокариот и вирусов

Микробы, или микроорганизмы (бактерии, грибы, простейшие, вирусы), систематизиро­ваны по их сходству, различиям и взаимо­отношениям между собой. Этим занимается специальная наука — систематика микроор­ганизмов. Систематика включает три части: классификацию, таксономию и идентифика­цию. В основу таксономии микроорганизмов поло­жены их морфологические, физиологические, биохимические и молекулярно-биологические свойства. Различают следующие таксономи­ческие категории: царство, подцарство, отдел, класс, порядок, семейство, род, вид, подвид и др. В рамках той или иной таксономичес­кой категории выделяют таксоны — группы организмов, объединенные по определенным однородным свойствам.

Вид. Одной из ос­новных таксономических категорий является вид (species). Вид — это совокупность особей, объединенных по близким свойствам, но от­личающихся от других представителей рода.

Чистая культура. Совокупность однородных микроорганиз­мов, выделенных на питательной среде, характеризующихся сходными морфологичес­кими, тинкториальными (отношение к кра­сителям), культуральными, биохимическими и антигенными свойствами, называется чис­той культурой.

Штамм. Чистая культура микроорганизмов, выделен­ных из определенного источника и отличаю­щихся от других представителей вида, называ­ется штаммом. Штамм — более узкое понятие, чем вид или подвид.

Клон. Близким к понятию штам­ма является понятие клона. Клон представляет собой совокупность потомков, выращенных из единственной микробной клетки.

Для обозначения некоторых совокупностей микроорганизмов, отличающихся по тем или иным свойствам, употребляется суффикс var (разновидность) вместо ранее применявшегося type.

Классификация бактерий. Принципы современной систематики и номенклатуры, основные таксономические единицы. Понятие о виде, варианте, культуре, популяции, штамме.

Наибольшую известность получила фенотипическая классификация бактерий, основанная на строении их клеточной стенки.

Крупнейшими таксономическими группами в ней стали 4 отдела: Gracilicutes (грамотрицательные), Firmicutes (грамположительные), Tenericutes (микоплазмы; отдел с единственным классом Mollicutes) и Mendosicutes (археи)Mollicutes-Микоплазмы — прокариотные одноклеточные, грамотрицательные [1] [2] микроорганизмы, не имеющие клеточной стенки, которые были открыты при изученииплевропневмонии у коров. Микоплазмы, по всей видимости, являются наиболее простыми самостоятельно воспроизводящимися живыми организмами, объём их генетической информации в 4 раза меньше, чем у Escherichia coli.

Многочисленные микроорганизмы (бактерии, грибы, простейшие, вирусы) строго систематизированы в определенном порядке по их сходству, различиям и взаимоотношениям между собой. Этим занимается специальная наука, называемая систематикой микроорганизмов.

Раздел систематики, изучающий принципы классификации, называется таксономией (от греч. taxis . расположение, порядок). Таксон . группа организмов, объединенная по определенным однородным свойствам в рамках той или иной таксономической категории. Самой крупной таксономической категорией является царство, более мелкими . подцарство, отдел, класс, порядок, семейство, род, вид, подвид и др. Образование названий микроорганизмов регламентируется Международным кодексом номенклатуры (зоологической, ботанической, номенклатуры бактерий, вирусов). В основу таксономии микроорганизмов положены их морфологические, изиологические, биохимические, молекулярно-биологические свойства.

Согласно современной систематике, патогенные (болезнетворные) бактерии относятся к надцарству прокариотов (Procaryotae), царству эукариот (Eucaryotae), грибы — к царству микота (Mycota), простейшие — к царству Protozoa, вирусы — к царству Vira.

Вид — совокупность микроорганизмов, имеющих общий корень происхождения и максимально близкие фенотипические признаки и свойства. ( Вид — эволюционно сложившаяся совокупность особей, имеющих единый тип организации, который в стандартных условиях проявляется сходными фенотипическими признаками: морфологическими, физиологическими, биохимическими и др.)

Популяция — совокупность особей одного вида, обитающих в пределах биотопа (территориально ограниченный участок биосферы с относительно однородными условиями жизни).

Штамм — чистые культуры микробов одного вида, полученные из разных источников или из одного источника в разное время.

Чистая культура — популяция состоящая из особей одного вида. (из одной микробной клетки на искусственной питательной среде).

План лекции:

2.Общая характеристика отделов и представителей отдела Gracillicutes.

3.Общая характеристика представителей отдела Firmicutes.

4.Общая характеристика представителей отдела Tenericutes.

5.Общая характеристика представителей отдела Mendosicutes.

Принципы систематики.

Систематика (таксономия) бактерий является не только одним из наиболее важных и сложных, но и наименее разработанным разделом микробиологии.

Задачами систематики являются классификация, номенклатура и идентификация микроорганизмов.

Классификация – распределение множества микроорганизмов по группам.

Номенклатура – присвоение названия отдельным группам и микроорганизмам.

Основной таксономической категорией является вид.

Вид – это группа близких между собой организмов, имеющих общее происхождение и на данном этапе эволюции характеризующихся определенными морфологическими, биохимическими и физиологическими признаками, обособленных отбором от других видов и приспособленных к определенной среде обитания.

Виды → в роды → в семейства → в порядки → классы → в отделы → царства.

Большое значение в микробиологии имеют такие понятия как штамм и клон. Штамм — более узкое понятие, чем вид. Штамм - это культуры бактерий одного и того же вида, выделенные из различных источников или даже из одного источника, но в разное время. Штаммы различаются отдельными специфическими признаками, например, вирулентностью, устойчивостью к антибиотикам, ферментативной активностью.

Клон – популяция (культура) бактерий, полученная из одной бактериальной клетки.

Идентификация – устанавливает принадлежность микроорганизмов к определенному таксону на основании наличия определенных признаков. В большинстве случаев идентификация заключается в определении видовой и родовой принадлежности микроорганизмов.

Определение бактерий до вида важно с позиции не только познавательной, общебиологической, но и связано с решением прикладных и научных задач. Особенно это важно для медицинской, ветеринарной и промышленной микробиологии.

В настоящее время в микробиологии приняты 2 основных подхода в систематике, обусловленных существованием двух систем классификации: филогенетической (естественной) и фенотипической (искусственной).

В основу филогенетической классификации положена идея создания системы прокариот, объективно отражающей родственные отношения между разными группами бактерий и историю их эволюционного развития. Фенотипическая классификация преследует, в первую очередь, практические цели, заключающиеся в том, чтобы установить принадлежность микроорганизма к определенному таксону.

При классификации бактерий учитывается большое количество различных свойств и признаков (критериев систематики). Чем больше сходных признаков имеют сравниваемые микроорганизмы, тем больше оснований для включения их в одну группу.

При идентификации бактерий возможно использование генетических, фенотипических и серологических подходов и критериев систематики.

Генетические критерии систематики.

Наиболее объективными и дающими представление о филогенетических связях между организмами являются ГЕНЕТИЧЕСКИЕ (МОЛЕКУЛЯРНО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ) КРИТЕРИИ. К ним относятся:

1. Определение относительного содержания ГЦ-пар в ДНК,

2. гибридизация нуклеиновых кислот,

3. методы генетического анализа (изучение переноса генов, генетических скрещиваний, картирование хромосом бактерий и др.),

4. рестрикционный анализ ДНК,

5. применение генетических зондов (ДНК зондов) (короткий отрезок ДНК или РНК известной структуры или функции, меченный каким-либо радиоактивным или флуоресцентным соединением),

6. определение нуклеотидных последовательностей в ДНК или РНК.

Относительное содержание ГЦ–пар в ДНКпредставляет собой стабильный признак, не зависящий ни от возраста, ни от условий культивирования, ни от отдельных перестроек генов в хромосоме. Каждый вид бактерий имеет ДНК с характерным содержанием ГЦ-пар, и эту величину можно рассматривать как один из важных признаков вида.

Нуклеотидный состав ДНК бактерий можно определить химическими и физическими методами. К химическим относится метод хроматографии на бумаге. Определение состава ДНК этим методом со­стоит из следующих основных этапов: выделение ДНК, ее гидролиз до азотистых оснований, разделения их с помощью хроматографии на бумаге, элюирование оснований с бумаги (извлечение вещества вымыванием его подходящим растворителем) и последующая ультрафио­летовая спектрофотометрия. Хотя этот метод довольно длителен и трудоемок, он позволяет определить непосредственное соотношение азотистых оснований в ДНК. Метод хроматографии на бумаге является классическим методом определе­ния нуклеотидного состава ДНК.

К физическим относятся методы определения содержания азотистых оснований по температуре плавления ДНК (температура при которой происходит денатурация ДНК, чем больше ГЦ-пар, тем выше ее температура плавления), метод ультрацентрифугирования ДНК в градиенте плотности хлористого цезия. Метод основан на том, что имеется линейная зависимость между плотностью ДНК и содержанием в ней ГЦ-пар оснований.

Более тонким методом оценки генетического сходства является метод молекулярной гибридизации нуклеиновых кислот,с помощью которого определяют число и степень сходства гомологичных участков в геномах сравниваемых видов. Этот метод позволяет перейти от установления степени сходства к выводам о степени родства между организмами.

Метод генетического анализа. Перенос генетической информации и рекомбинация ее с ДНК реципиента может происходить только между двумя родственными микроорганизмами. Осуществлению межвидового, межродового переноса генов могут препятствовать внешние барьеры: например, различия в строении пограничных слоев клеток, что мешает их конъюгации или необходимому для трансдукции прикреплению бактериофага. Включение каждого отдельного фрагмента молекулы ДНК донора зависит от степени его гомологии с ДНК реципиента именно в том небольшом специфическом участке хромосомы, в котором должна произойти рекомбинация.

Определение нуклеотидных последовательностей (секвенирование) дает возможность проводить сопоставительный анализ последовательностей в различных молекулах ДНК и РНК. Чаще всего анализируются нуклеотидные последовательности рибосомных РНК - 16SpPHK. Чем больше различий в последовательности нуклеотидов 16SрРНК у двух бактерий, тем раньше началось расхождение между ними, тем дальше они отстоят друг от друга в генетическом родстве. На основании исследований профессора Иллинойского уни­верситета К.Веза (C.Woese) сделана попытка перехода к филоге­нетической классификации микроорганизмов. При этом сравни­вают нуклеотидные последовательности I6S рРНК, состоящей из 1 500 нуклеотидов, из которых 900 — консервативны. На основе множества сравнений с помошью компьютера было построено филогенетическое древо (рис. I). Анализ I6S рРНК позво­ляет определить место микроорганизма на филогенетическом дре­ве, а нахождение видового названия ведется традиционными мик­робиологическими методами. При этом 90% совпадений указыва­ет на принадлежность к определенному роду, 97 % — к определен­ному виду.

В настоящее время разрабатывается классификация всех живых существ, в которой выделены три домена (надцарства): Bacteria, Archaea и Eukarya на основании анализа нуклеотидной последова­тельности 16S рРНК.

ФЕНОТИПИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ СИСТЕМАТИКИ: морфологические, культуральные, физиологические и биохимические.

Морфологические признаки – форма тела, размеры клеток и их взаимное расположение, тип жгутикования, наличие капсулы, подвижность, окраска по методу Грамма, способность образовывать споры, способность к образованию покоящихся клеток.

Культуральные признаки – проявляются при выращивании бактерий в различных условиях: особенности роста бактерий на плотной питательной среде (размер, окраска, форма колоний) и в жидких питательных средах (образование осадка, пленки, помутнения и т.д.).

Физиологические признаки – типы питания, отношение к температуре, способы получения энергии, потребность в факторах роста, характер вторичных метаболитов, отношение к кислороду, к условиям рН среды и др.

Биохимические признаки – выражаются в наличии тех или иных ферментов, образовании определенных продуктов метаболизма (кислоты, спирты, газы), типе запасных веществ, химическом составе клеток.

СЕРОЛОГИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ СИСТЕМАТИКИ– основаны на специфических реакциях антигенов (компонентов клеточных стенок, жгутиков, капсул, ДНК и токсинов) идентифицируемых микроорганизмов с антителами, содержащимися в сыворотках. Между антигенами и соответствующими антителами происходит связывание, что положено в основу методов серологической диагностики. Серологические методы являются важным инструментом в диагностике и лечении инфекционных заболеваний человека и животных поскольку с их помощью можно не только идентифицировать возбудителя заболевания, но и обнаружить в крови больных и переболевших специфические антитела к соответствующим возбудителям.

Наиболее полно задача быстрой идентификации прокариотных организмов решается с помощью Определителя бактерий Берги, выпускаемого периодически Обществом американских бактериологов с привлечением крупных специалистов в области изучения тех или иных групп бактерий. Первое издание вышло в 1923 г., а последнее девятое – вышло в 4-х томах в 1984-1989 гг.

В этом издании бактерии на основании строения пограничного слоя клетки разделены на четыре основных категории (отдела):

1) Gracilicutes (от лат. gracilis – тонкий, cutes – кожа) – грамотрицательные эубактерии, имеющие клеточные стенки;

2) Firmicutes – (от лат. firmus – прочный) – грамположительные эубактерии, имеющие клеточные стенки;

3) Tenericutes (от лат. tener – мягкий, нежный) – эубактерии, лишенные клеточных стенок;

4) Mendosicutes (от лат. mendosus – ошибочный)– архебактерии, клеточные стенки которых отличаются от аналогичных структур прокариот).

СТРОЕНИЕ И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КЛЕТОК

Живую природу делят на несколько царств. Наиболее распространены два подхода: деление на царства прокариот и эукариот, а также на царства протистов, растений и животных. Особое царство Vira составляют вирусы и фаги. Это бесклеточные формы, занимающие промежуточное положение между живой и неживой материей. Любые организмы размером не более 100-500 мкм называют микроорганизмами. Их положение в системах деления живого мира показано на рис. 1.1.

По строению клеток выделяют две группы организмов: прокариоты и эукариоты.

Прокариоты не имеют окруженного мембраной ядра. ДНК в виде замкнутой в кольцо молекулы свободно располагается в цитоплазме, отсутствуют цитоплазматические органеллы, окруженные элементарной мембраной, рибосомы меньше, чем у эукариот.

Эукариоты имеют истинное ядро, в котором содержится основная часть генома (набора хромосом). Небольшая часть клеточного генома содержится в других органеллах (митохондриях, хлоропластах) в виде кольцевых молекул ДНК. Рибосомы крупнее, чем у прокариот.

Царство животных объединяет многоклеточные эукариотные организмы, которые питаются готовыми органическими веществами (гетеротрофно). Животные осуществляют голозойное питание, заключающееся в захватывании и переваривании твердой пищи. В микромир из царства животных попадают коловратки и черви.

Царство растений включает многоклеточные эукариотные организмы, питающиеся неорганическими веществами (автотрофно), из которых синтезируют органические вещества биомассы, используя энергию солнечного света (фотосинтез).

Царство протистов (самых простых) – все организмы, у которых отсутствует дифференцировка на органы и ткани. Большинство протистов являются одноклеточными организмами. Протисты делятся на две группы: высшие протисты и низшие протисты.

Высшие протисты имеют эукариотные клетки. К ним относятся простейшие, водоросли и низшие грибы.

Простейшие – одноклеточные животные, размножаются простым делением клетки, для окисления потребляемых органических веществ используют молекулярный кислород. Простейшие делятся на 3 класса: саркодовые, жгутиковые, инфузории. По своему размеру (10-200 мкм) все простейшие относят к микроорганизмам.

Рис.1.1. Положение микроорганизмов в схеме живого мира

Водоросли – микроскопические фотосинтезирующие организмы (в основном одноклеточные), которые в отличие от растений не имеют ни корней, ни стеблей, ни листьев. Окраска водорослей зависит от количественного соотношения различных пигментов: зеленого – хлорофилла, синего – фикоциана, бурого – фукоксантина, красного – фикоэритрина, оранжевых – каротина и ксантофилла.

Грибы – одноклеточные и мицелиальные органотрофные организмы, питающиеся растворенными органическими веществами (осмотрофный тип питания). К микроорганизмам относятся низшие грибы (фикомицеты) и дрожжи (почкующиеся грибы).

Рис. 1.2. Формы бактериальных клеток

1 – кокки; 2 – диплококки; 3 – сарцины; 4 – стрептококки; 5 – колония сферической формы: 6 – палочковидные бактерии (одиночная клетка и цепочка клеток); 7 – спириллы; 8 – вибрион; 9 – бактерии, имеющие форму замкнутого или незамкнутого кольца; 10 – бактерии, образующие выросты (простеки); 11 – бактерия червеобразной формы; 12 – бактериальная клетка в форме шестиугольной звезды; 13 – представитель актиномицетов; 14 – плодовое тело миксобактерии; 15 – нитчатая бактерия рода Caryophanon с латерально расположенными жгутиками: 16 – нитчатая цианобактерия. образующая споры (акинеты) и гетероцисты; 8, 15, 17, 18 – бактерии с разными типами жгутикования; 19 – бактерии, образующая капсулу; 20 – нитчатые бактерии группы Sphaeroillus, заключенные в чехол, инкрустированный гидратом окиси железа; 21 – бактерия, образующая шипы; 22 – Galionella

Для названия микроорганизмов принята бинарная номенклатура: первое слово обозначает род и пишется с прописной буквы, второе пишется со строчной буквы и определяет вид. Название дается на латинском языке, например, Escherichia coli или сокращенно E. coli (кишечная палочка).

При классификации микроорганизмов основные единицы распределяют по группам более высокого порядка: виды объединяют в роды, роды – в семейства, семейства – в порядки, порядки – в классы, классы – в отделы.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Формы жизни
Выделяют две основные формы жизни: клеточные и неклеточные. Подавляющее большинство организмов относится к клеточным формам жизни, к неклеточным – только вирусы.
Клеточные формы делятся на прокариот (доядерные) и эукариот (собственно ядерные). Прокариоты не имеют оформленного ядра, у эукариот ядро четко выражено. К прокариотам относятся бактерии и сине-зеленые водоросли, к эукариотам — растения, животные и грибы.

Вирусы
Вирусы (от лат. virus — яд) не проявляют признаков жизни вне других организмов и являются внутриклеточными облигатными паразитами. Они поражают любые организмы. Вирусы — это самые мелкие организмы Земли: их молекулы видны только под электронным микроскопом. Вирусы бактерий имеют специальное название: бактериофаги или просто фаги. Изучением вирусов занимается вирусология.
Вирусы были открыты в XIX в. Д. И. Ивановским: он обнаружил и описал вирус табачной мозаики. Этот вирус поражает табак, вызывая разрушение хлорофилла, из-за чего некоторые участки органов становятся более светлыми по сравнению со здоровыми. Внешне такой орган (чаще всего лист) действительно напоминает мозаику: темные участки чередуются со светлыми.
Вирус — это генетический элемент, покрытый защитной белковой оболочкой. Отдельные вирусные частицы (вирионы) представляют собой симметричные тела, состоящие из повторяющихся элементов .
В центре вируса находится генетический материал — ДНК (ДНК-содержащие вирусы) или РНК (РНК-содержащие вирусы). ДНК может быть двухцепочечной или одноцепочечной, кольцевой или линейной; РНК — одно- или двухцепочечной. Генетический материал вируса окружен капсидом — белковой оболочкой, выполняющей защитную функцию. Эта оболочка состоит из многократно повторяющихся полипептидных цепочек одного или нескольких белков. Снаружи от белковой оболочки может образовываться еще одна оболочка — внешняя.

Цикл вирусов. Сначала вирус прикрепляется к клетке хозяина, затем его генетический материал проникает внутрь клетки хозяина. Если вирус содержит ДНК, то она встраивается в ДНК клетки хозяина. Далее происходит образование и-РНК вируса, синтез его белков и образование новых вирусных частиц, т. е. клетка хозяина начинает работать на вирус.
РНК-содержащие вирусы ведут себя немного по-другому. Если РНК вируса состоит из двух цепей, то на одной из них синтезируется и-РНК, затем происходит синтез белков вируса и т.д.
У ретровирусов, также относящихся к РНК-содержащим (например, вирус иммунодефицита человека – ВИЧ), с помощью фермента обратной транскриптазы на РНК синтезируется сначала одна цепь ДНК, а затем и вторая. После этого ДНК вируса встраивается в ДНК клетки хозяина.
Весь цикл может занимать несколько минут.

Вирусы вызывают различные заболевания человека: грипп, СПИД, гепатит, полиомиелит, оспу, корь, бешенство (водобоязнь), герпес, геморрагическую лихорадку.

Прокариоты
К прокариотам относятся бактерии и цианобактерии, которые объединяются в царство Дробянки. У них отсутствует оформленное ядро и мембранные органоиды, генетический материал представлен нуклеоидом (молекулой хромосомной ДНК, замкнутой в кольцо) и плазмидами (небольшими внехромосомными ДНК). Характерны мелкие рибосомы (70S), расположенные в цитоплазме, и мезосомы (впячивание мембраны внутрь клетки), выполняющие функции митохондрий.

Признак	Прокариоты	Эукариоты
Клеточная стенка	У бактерий – из муреина, у цианобактерий — из целлюлозы	У животных нет, у грибов из хитина, у растений из целлюлозы
Ядро и генетический материал	Ядра нет; кольцевая ДНК в цитоплазме, хромосом нет. Гистонов нет	Ядро есть; двуцепочечная ДНК находится в ядре, соединена с белками-гистонами и образует хромосомы
Мембранные органоиды	Нет	Есть
Рибосомы	Мелкие, находятся в цитоплазме, 70S	Крупные, большинство располо-жено на эндоплазматической сети, 80S
Деление клеток	Деление пополам. Митоз не характерен	Митоз и мейоз
Диссимиляция	Анаэробная и аэробная	Преобладает аэробная
Фотосинтез	У некоторых бактерий и цианобактерий	Только у растений
Хемосинтез	Некоторые бактерии	Не возможен
Азотфиксация	Некоторые бактерии	Не возможна

Бактерии
Бактерии — микроскопические одноклеточные организмы. Они широко распространены в природе и занимают все среды жизни (почвенную, наземно-воздушную, водную; также обитают внутри живых организмов).
Снаружи клетка бактерий покрыта клеточной стенкой, в состав которой входит муреин. Многие бактерии способны формировать дополнительную внешнюю капсулу, защищающую их внутри организма хозяина от его иммунной системы. Под оболочкой находится плазматическая мембрана, а внутри клетки — цитоплазма с включениями, рибосомами и генетическим материалом (кольцевая ДНК). Многие бактерии имеют жгутики, обеспечивающие их подвижность.
Размножение бактерий происходит делением на две клетки: сначала делится нуклеоид, затем — цитоплазма. При благоприятных условиях одно деление происходит каждые 15-20 мин. При возникновении неблагоприятных условий бактерии способны образовывать споры. У спор очень плотная внешняя оболочка, способная переносить различные внешние воздействия и сохранять жизнеспособность в течение десятков и сотен лет. При наступлении благоприятных условий спора прорастает и образует бактериальную клетку.

Сине-зеленые водоросли (цианобактерии)
Обитают в водной среде и на почве. Различают одноклеточные и колониальные формы. Многие из них в цитоплазме содержат вакуоли, которые поддерживают плавучесть клетки.
Цианобактерии являются автотрофами и содержат хлорофилл. При фотосинтезе выделяют кислород в атмосферу. Размножение осуществляется делением. Способны образовывать споры для пережидания неблагоприятных условий.

Систематика, или таксономия — распределение, классификация организмов по группам (таксонам) в соответствии с определенными признаками, а также установление родственных связей между ними. Изучение основных групп микроорганизмов полезно предварить знакомством с принципами их номенклатуры. Номенклатура — это система наименований, применяемых в определенной области знаний.

Общие сведения по систематике микроорганизмов

Любая система номенклатуры и таксономии требует наиболее полного знания объектов. Чтобы получить информацию, необходимую для наименования и классификации микроорганизмов, изучают все многообразие и все особенности их внешней и внутренней структуры, физиологические и биохимические свойства, а также процессы, вызываемые микроорганизмами в их естественной среде обитания.

С основными характеристиками микроорганизма знакомятся в следующем порядке: определяют, каков внешний вид микроорганизма — его форма, подвижность (наличие жгутиков и их расположение), наличие капсул и способность к образованию эндоспор, способность окрашиваться по Граму; выясняют особенности обмена веществ, способы получения энергии; наконец, определяют, каким образом он изменяет внешнюю среду, в которой растет, и как окружающая среда влияет на его жизнедеятельность.

В последнее время в связи с развитием молекулярной биологии разработаны новые подходы к характеристике микроорганизмов, что оказало огромное влияние на их систематику. В частности, определенную ценность имеют методы геносистематики', позволяющие непосредственно охарактеризовать наследственные свойства (генотип) микроорганизмов и таким образом дополнить их описание, которое до последнего времени отражало исключительно структурные и функциональные свойства (фенотип). Данные о генотипе микроорганизма получают при помощи методов анализа выделенных нуклеиновых кислот: определения нуклеотидного состава ДНК и изучения химической гибридизации нуклеиновых кислот, изолированных из разных микроорганизмов.

По соотношениям пар пуриновых и пиримидиновых оснований в молекуле ДНК выявляют генетические различия между группами микроорганизмов. Второй метод помогает установить гомологию ДНК при гибридизации пары исследуемых молекул, выделенных из разных микроорганизмов. Если наблюдается высокая степень связывания молекул ДНК (80—90% и более), то можно говорить о гомологии первичной структуры и близком генетическом родстве микроорганизмов (филогенетической связи). Низкая степень гомологии (50%) характеризует достаточно отдаленные генетические связи между микроорганизмами. Особое значение для развития геносистсматики имела разработка методов секвенирования, т. е. определения последовательности нуклеотидов в нуклеиновых кислотах, в частности в рибосомальной РНК. Сравнение таких последовательностей у разных микроорганизмов и построение так называемых филогенетических деревьев, в определенной мере отражающих степень родства между ними, привело к коренным изменениям в систематике микроорганизмов.

1 Геносистсматика изучает физико-химические свойства ДНК с целью создания естественной системы микроорганизмов.

В систематике микроорганизмов иногда используют нумсри- ческую таксономию, предложенную современником Карла Линнея М. Адамсоном. В основу адансоновской, или нумерической, таксономии положены следующие принципы: равномерность изучаемых признаков организмов; доведение их количества до максимальной величины; выделение каждой таксономической группы по числу совпадающих признаков. Указанный подход к систематике микроорганизмов достаточно объективен, однако для его реализации необходимы обширные математические расчеты с использованием электронно-вычислительных машин.

После подробного изучения микроорганизму дают научное название, которое должно быть выражено двумя латинскими словами, как этого требует биноминальная номенклатура, предложенная еще в XVIII в. К. Линнеем. Первое слово — название рода, обычно оно латинского происхождения, пишется с прописной буквы и отражает какой-либо морфологический или физиологический признак микроорганизма либо фамилию ученого, открывшего микроорганизм, либо особый отличительный признак, например место обитания.

Второе слово пишется со строчной буквы и обозначает видовое название микроорганизма. Иногда оно представляет собой производное от существительного, дающего описание цвета колонии, источника происхождения микроорганизма, вызываемого этим микроорганизмом процесса или болезни и некоторых других отличительных признаков. Например, название Bacillus albus указывает, что микроорганизм грамположителен, представляет собой спорообразующую аэробную палочку (свойства рода Bacillus), а видовое название характеризует цвет колонии (albus — белый).

Названия микроорганизмам присваиваются в соответствии с правилами Международного кодекса номенклатуры бактерий, введенного с 1 января 1980 г., они едины во всех странах мира. В настоящее время разрабатывается новый биокодекс, проект которого опубликован в 1977 г. В классификации для группирования родственных микроорганизмов используют следующие таксономические категории: вид (species), род (genus), семейство (familia), порядок (ог- (1о), класс (с lass is), отдел (divisio), царство (regnum).

Вид — основная таксономическая единица, представляет собой совокупность особей одного генотипа, обладающих хорошо выраженным фенотипическим сходством. Вид подразделяют на подвиды, или варианты.

В то же время характерные свойства разных штаммов не выходят за пределы вида.

Клон — это культура, полученная из одной клетки. Совокупность (популяцию) микроорганизмов, состоящую из особей одного вида, называют чистой культурой.

Живой мир нашей планеты обычно подразделяют на четыре царства: растения (Plantае), животные (An iта На), грибы (Mycota) и прокариоты (Procaryotae). Одноклеточные эукариоты также часто выделяют в отдельное царство протистов (Protista). Однако в последнее время на основании данных молекулярной биологии классификация высших таксонов живых организмов пересмотрена. Наиболее сильные изменения претерпела классификация прокариот, среди которых была обнаружена группа организмов, значительно отличающаяся от других форм последовательностью рибосомальной РНК (!6SpPHK), химическим составом некоторых компонентов клетки и обладающая уникальными биохимическими особенностями. Эти организмы были выделены в новое царство архебактерий [1] . По некоторым предположениям, архебактерии, или археи, представляют одну из наиболее древних групп микроорганизмов.

Выделение нового царства архебактерий обусловило необходимость разделять прокариоты и эукариоты на уровне надцарств. В связи с этим система высших таксонов живого мира выглядит следующим образом:

Прокариоты Архебактерии, эубактерии

Эукариоты Растения, животные, грибы

В биологии выделяют две систематики живых организмов — филогенетическую, или естественную, и искусственную.