Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время значительно повысился интерес к исследованиям экологического, эпидемиологического и биотехнологического значения бактерий рода Acinetobacter. Некоторые представители Acinetobacter являются инфекционными агентами человека и животных, причем большинство изученных штаммов очень быстро приобретают устойчивость к действию известных антибиотиков (Perez-Ramos et al, 1994), Показано, что данные бактерии способш»! населять чрезвычайно загрязненные местообитания, например, участвовать в формировании активного ила биологических очистных сооружений (Васильев, Вавилин, 1992, Harold, 1966; Deinema et al, 1980; Amann et al, 1995). Ащшетобакте-рии уже используются в биотехнологических схемах удаления из сточных вод соединений фосфора и тяжелых металлов (Levin et al, 1972; Comeau, 1990). На основе лиофилизированных культур штаммов-деструкторов созданы коммерческие препараты, в частности «Экойл», для очистки нефте-загрязненных вод и почв. В перспективе предлагается применить некоторые штаммы Acinetobacter spp. для промышленного синтеза полисахаридов (Navonvenezia et al, 1995). За период с 1994 года уже проведены три международных симпозиума по биологии ацинетобактерий. Констатировано, что на сегодняшний день имеется ограниченное число данных относительно физиологических и биохимических особенностей этих бактерий, которые позволяют им осваивать разнообразные экологические ниши. Практически отсутствуют сведения о воздействии на ацинетобактерий высокотоксичных неорганических ионов, интенсивно выделяющихся в окружающую среду в результате производственной деятельности її геохимических процессов.
Целью настоящего исследования было изучение явлений, происходящих при трансформации окспанионов теллура фосфатаккумулирующей бактерией A cinetobacter calcoaceticus.
Основные задачи работы состояли в следующем:
-
Оценить активность накопительных культур, выделенных из различных образцов природных и сточных вод Пермского промышленного узла, по отношению к оксианионам теллура.
-
Изучить особенности поглощения, восстановлешія и аккумуляции теллурит-анионов бактериями штамма дикого типа Acinetobacter calcoaceticus IEGM 549 в аэробных условиях при различных режимах культивирования.
3. Исследовать биохимический механизм восстановления теллурит-
анионов клетками A. calcoaceticus IEGM 549.
Научная новизна и практическая значимость работы. Впервые показано, что грам-отршдательные бактерии A. calcoaceticus (штаммы ffiGM 549 и IEGM ВТ 548) обладают способностью осуществлять восстановление окспанионов теллура в аэробных условиях. Определены основные
параметры поглощения теллурита бактериальной культурой A.calcoaceticus ffiGM 549 и выявлены условия, при которых происходит наиболее активное удаление клетками бактерии токсичных ионов из среды. Выявлен вероятный биохимический механизм внутриклеточного восстановления теллурита клетками A. calcoaceticus IEGM549.
Данный штамм может служить основой для последующего генетического конструирования штаммов с улучшенными характеристиками. Штамм Acalcoaceticus ffiGM 549 перспективен для прогрессивной биотехнологической схемы совместного удаления из городских и промышленных сточных вод теллурит- и фосфат-ионов.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Природные штаммы A.calcoaceticus, населяющие водные экосистемы с высоким содержанием органических веществ, фосфора и металлов, обладают способностью эффективно поглощать и восстанавливать токсичные теллурит- и теллурат-анионы с накоплением преимущественно внутриклеточного элементного теллура (Те0) при гетеротрофном типе обмена в аэробных условиях.
-
Оксианионы теллура проникают в клетки A.calcoaceticus ffiGM 549, конкурируя с ортофосфат-ашюнами. Наиболее высокая скорость поглощения теллурит-оксианионов отмечается у культуры A.calcoaceticus JEGM 549 во второй половине логарифмической фазы ускоренного роста; стационарная культура, накапливающая внутриклеточные полифосфаты, утрачивает способность поглощать теллурит-ионы из среды.
-
У A.calcoaceticus ffiGM 549 в детоксикации оксианионов теллура важная роль принадлежит внутриклеточному глутатиону и другим низко-молекулярным тиолам, которые восстанавливают их в основном до элементного теллура (Те0).
Апробация работы и публикации. Материалы диссертации были
представлены на конференциях молодых ученых Института экологии рас
тений и животных УрО РАН (Екатеринбург, 1996; Екатеринбург, 1998),
Международной конференции «Перспективы развития естественных наук
на Западном Урале» (Пермь, 1996), Международной конференции «Мик
робное биоразнообразие: состояние, стратегия сохранения, экологические
проблемы» (Пермь, 1996), IV Международном симпозиуме по биологии
бактерий рода Acinetobacter (Израиль, Эйлат, 1996), Международной кон
ференции «Проблемы загрязнения окружающей среды-98» (Москва, 1998).
По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ. . .
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на f.tP. страницах печатного текста и состоит из введения, обзора литературы в двух главах, описания объектов и методов исследований, четырех глав экспериментальной части с обсуждением результатов, заключения и выводов. Работа иллюстрирована при помощи 10 таблиц и 13 рисунков. Список ис-пользоваштых литературных источников включает 163 наименования.
Диссертационная работа выполнена в лаборатории водной микробиологии и промышленной экологии ИЭГМ УрО РАН и является частью исследований, проводимых по биологии фосфатаккумулирующих бактерий рода Acinetobacier.Представленный экспериментальный материал был получен в рамкаХ'рйббт1 по бюджетной теме "Изучение гидрохимических и микробиологических процессов биогеохимических циклов биогенных элементов в водных экосистемах" (№ Государственной регастрации 01. 9. 70 005278) и в 'рамках проекта РФФИ "Микробиологическое и гидрохимическое исследование процессов вторичного загрязнения природных и сточных вод Пермского промузла" (грант № 96-04-51043) на 1996-1998 гг.