Господин Свещаров
Биологичен калейдоскоп (7)

„Вълци“ сред микроорганизмите. Бактериофагите — най-микроскопичните „хищници“. Микроби и гъби-хищници

За някои наши читатели заглавието на тази глава от книгата може да прозвучи необичайно, но фактът е неоспорим — сред безкрайното разнообразие на микроорганизми — бактериофаги, бактерии, микроскопични водорасли и гъбички, се срещат истински „хищници“. Те нямат острите зъби и нокти на едрите хищни бозайници, но начинът, по който нападат жертвите си, можем спокойно да оприличим като хищнически.

Най-дребни на ръст сред микроскопичните „хищници“ са бактериалните вируси, или бактериофагите. Техните размери са от порядъка на милимикрони. Разглеждани под електронен микроскоп, който увеличава обектите стотици хиляди и дори милиони пъти, фагите ни демонстрират причудливото устройство на „тялото“ си. Всеки бактериофаг се състои от главичка, която може да бъде кръгла, елипсовидна, шестоъгълна или осмоъгълна, като големината й не надминава 80 милимикрона. Главичката е изградена от белтъчни молекули, а във вътрешността й се намират гигантските молекули на дезоксирибонуклеиновата киселина (ДНК) или на рибонуклеиновата киселина (РНК). В техните молекули, т.е. на нуклеиновите киселини, е записана цялата наследствена информация на бактериофагите.

От главичката на фага излиза извънредно тъничка и фина „опашчица“, която е куха и варира в размери от 20 до 100 милимикрона. В долния й край се намират извънредно тънки, почти незабележими „крачета“, които поразително напомнят тези на паяците-сенокосци. Така обрисуваният портрет на фагите не дава никакво основание за причисляването им към „вълците“ сред микроорганизмите. Действителността обаче е съвсем друга. Самото им име показва, че те нападат бактериите. Когато фагът дойде в съприкосновение с бактериалната клетка, той моментално се закрепва с крачетата си за клетъчната й обвивка. Опашчицата се свива и долният й край пробива като със свредел бактериалната мембрана. Нуклеиновата киселина на фага преминава от главичката му във вътрешността на бактерията и от този момент нападнатата клетка е вече обречена. Защото фагната нуклеинова киселина веднага завладява командните постове на бактерията. Тя започва да се дели, докато създаде около стотина свои точни копия. Също от ресурсите на нападната бактерия започват да се изграждат белтъчните обвивки на бъдещите фаги. За по-малко от 30 минути „новоизлюпените“ фаги са сглобени, те разпукват бактерията и се впускат да заразяват нови бактерии. Ето такъв е, описан съвсем накратко и съвършено схематично, разбира се, механизмът, чрез който бактериофагите показват и пускат в действие „вълчите“ си зъби.

Сравнително наскоро микробиолозите откриха „вълци“ и сред микробите. Става дума за бактерии от род Бделвибрио, чиято големина се измерва с порядъка на няколко микрона. Тези бактерии-„вълци“ са в постоянно движение, тъй като издирват и преследват жертвите си. Щом открият обекта за нападение, бактериите Бделвибрио веднага атакуват. Нападнатата бактериална клетка упорито се отбранява, като се старае да отблъсне впилия се в нея враг. Той обаче засилва въртеливото движение на тялото си, което може да достигне до 100 оборота в минута. По този начин нападателят също като със свредел пробива клетъчната мембрана и бързо се настанява във вътрешността на жертвата си. В един период от 3 до 5 часа той напълно я унищожава, като от нея остават само отделни вътреклетъчни структури, които са добре дошли за така наречените бактерии-боклукчии.

Сега вече се знае, че бактериите-„вълци“ съвсем не са рядкост в природата. Те населяват както водоемите, така и почвата. Някои учени изразяват мнение, че те, както и истинските вълци, се проявяват като санитари на природата — не изтребват никога поголовно жертвите си, а нападат само слабите и болни организми.

Преди около десетина години съветски и френски микробиолози публикуваха интересно съобщение за открито хищничество сред някои видове на род Каулобактер, които са постоянни обитатели сред водните камшичести бактерии. Учените установили, че въпросните бактерии нападат и убиват други бактерии по начин, който е твърде сходен с този на фагите. Външно Каулобактерът много прилича на фагите — в единия си край има камшичест израстък, който завършва с 6 тънки нишки. За разлика от бактериофагите обаче, които впръскват в жертвата си само нуклеиновата си киселина, то бактериите „вълци“ от род Каулобактер навлизат цели в тях. Там нашествениците започват бързо да се размножават, разпукват клетката на нападнатата бактерия и излизат навън.

Хищни бактерии са открити от съветски учени и в дънни отложения на сладководни басейни. Става дума по-специално за вида Диктобактер рапакс, който независимо от простото си устройство се държи като истински „вълк“. Този бактериален вид образува кръгли или овални подвижни колонии. Във вътрешността на колонията има изпълнена с течност кухина. Колонията има способността избирателно да привлича и поглъща в празнината си серни и железни бактерии. Там жертвите бързо се смилат от ензими, които разграждат стените на попадналите в колонията бактерии.

Интересно е да се знае, че най-много хищници се срещат сред микроскопичните гъби. Те спадат към разреда на хифомицетите и живеят предимно във водата. Хранят се с бактерии, едноклетъчни и нематоди (много дребни кръгли червейчета). Независимо от факта, че нематодите достигат на дължина до 1 милиметър, а дебелината на гъбните хифи е едва 7–8 микрона, нематодите винаги стават жертва на хищните гъби. Защото в процеса на еволюцията те са се „изхитрили“ да употребяват срещу плячката си изкусни примки. Представителите от родовете Трихотециум и Артроботрис улавят жертвите си посредством многобройни и гъсто преплетени като мрежа лепкави примки. Видовете от другите два рода — Дактилария и Дактиела, разполагат със значително по-разнообразни ловни приспособления — лепкави главички, примки и бързо свиващи се около жертвата пръстени.

След като уловят жертвата си, от гъбната мрежа се развива хифа, която пробива клетъчната мембрана (или кутикулата при нематодите) и прониква във вътрешността на клетката (тялото). От нея бързо се развиват хранителни хифи, които за около едно денонощие изсмукват цялата вътрешност на жертвата. Дори и да се откъсне от страшната прегръдка на хифите, жертвата пак е обречена на смърт, тъй като цялата й вътрешност е изпълнена с трофичните (хранителните) хифи.

Предполага се, че механизмът на реакцията, който води до свиване на пръстен около жертвата, по всяка вероятност е осмотичен. Силата на свиването на пръстена е достатъчно голяма, за да умъртви жертвата по механичен начин. След това изяждането става по същия начин, както при лепкавите капани. Само при вида хищна гъба с латинското име Трихтециум парвикови е установено със сигурност, че могат да парализират нематодите с токсини, които се отделят от хифите им.

Най-поразителен обаче е фактът, че някои видове водорасли от рода Осцилатория също се проявяват като типични хищници. Подобно явление е абсолютно нетипично за фотосинтезиращи растителни организми. Извършени са били наблюдения в съвместна култура, съставена от въпросните водорасли и неспорообразуващи бактерии. Щом някоя бактерия се докоснела до водорасловите нишки, те веднага се раздвижвали, започвали плътно да се доближават една до друга и обхващали от всички страни бактерията. Уловената жертва бива умъртвявана от отделяните от водораслото съединения, към които спадат оцетната киселина, мравченият алдехид и други подобни вещества. Допуска се, че в естествени условия тези водорасли-хищници ловят и по-големи организми, най-вероятно дребни първаци, които умъртвяват по същия начин. Така за сметка на жертвите си те попълват нуждите на организма си от органични вещества, витамини и др.

Както може да се предположи, откритите „вълци“ сред микроорганизмите привлякоха вниманието на биолозите най-вече поради възможността определени видове да бъдат използвани в биологичната борба срещу вредни за човека и селскостопанските животни инфекциозни агенти или насекоми-вредители. Явлението бактериофагия, т.е. нападането и унищожаването на бактерии от фаги, днес широко се използва в микробиологичната практика за фаготипизиране на микробите и за изготвяне на ефикасно действуващи антибактериални препарати.

Хищните гъби също могат да бъдат полезни за човека, тъй като унищожават вредните нематоди. Има съобщения за опитно култивиране на хищни гъби във водохранилища с питейна вода, където те трябва да изпълняват ролята на естествени капани срещу опасните за човека нематоди. Предвижда се също така практическо използване на хищни гъби за борба с хелминтози по човека и селскостопанските животни, както и за борба с фитопатогенни нематоди, които образуват гали по корените на културните растения.