Рост и размножение бактерий [1969 Германов Н.И.

Рост бактериальной клетки - это увеличение объема одной особи между двумя делениями. Молодая клетка увеличивается, удлиняется. Когда она достигает определенной длины, то образуется перегородка перпендикулярно ее длине. Перегородка расщепляется надвое, и получаются две дочерние клетки^*, чаще одинакового размера. При благоприятных условиях деление клеток совершается очень быстро, через каждые 20-30 минут, у термофилов даже через 5 минут, у кислотоупорных гораздо медленнее, например у туберкулезной палочки через 19 часов. Микобактерии размножаются не только делением, но и почкованием.

^* (Фактически образуются две физиологически неравноценные клетки: материнская и дочерняя.)

Теоретически рассуждая бактерии могут размножаться беспредельно. Так, подсчитано, что при делении одной клетки через каждые 20 минут за 24 часа получилось бы 72 генерации и образовалось бы 472·10¹⁹ клеток. Если считать, что один миллиард клеток весит 1 мг, то 472·10¹⁹ клеток будут весить 4720 т. Через несколько дней микробные клетки заполнили бы все моря и океаны на Земле. Но этого не происходит, так как в природе нет соответствующих условий. Беспредельному размножению микробов препятствуют различные факторы: истощение питательных веществ в среде, накопление продуктов собственного обмена, угнетающее действие микробов-антагонистов, поедание их простейшими, растворение фагами и др.

Большая скорость размножения бактерий содействует сохранению их на Земле, так как у многих из них отсутствуют особые защитные приспособления, что могло бы привести их к быстрому вымиранию. При неблагоприятных условиях они отмирают массами, но достаточно сохраниться нескольким клеткам, как при подходящих условиях из них опять получается огромная масса новых клеток. Следует отметить у семейства Bacillaceae наличие спор, которые являются хорошими защитными приспособлениями.

Рис. 22. Цикл развития сенной палочки: 1 - молодая сенная палочка; 2 - сенная палочка, сбросившая жгутики; 3 - деление цепочки клеток; 4 - образование жгутиков у цепочек; 5 - образование спор

В развитии некоторых бактерий наблюдается ряд изменений, которые можно назвать циклом развития. Так, сенная палочка (Вас. snbtilis) в молодом возрасте имеет много жгутиков, затем она их сбрасывает и начинает усиленно делиться, образуя длинные цепочки палочек. Далее цепочки распадаются на отдельные клетки, каждая из которых вновь размножается. После многократного повторения такого размножения внутри клеток начинается спорообразование. Оболочка клетки исчезает, и спора становится свободной. При благоприятных условиях она вновь прорастает в подвижную палочку. Сложный цикл развития имеет место у микобактерий, он продолжается 7-10 дней, а у некоторых - 3-5 недель.

Обычно под ростом подразумевают не только рост отдельной клетки, но и рост культуры, общее увеличение клеток, т. е. нарастание биомассы в культуре. Рост микробных культур в жидких питательных средах имеет определенные закономерности. Если систематически подсчитывать количество клеток в культуре, то можно видеть, что размножение происходит в виде последовательных фаз. В первой, исходной фазе вначале происходит приспособление клеток к новым условиям существования, и только в конце фазы начинается деление клеток. Во второй фазе происходит интенсивное деление клеток, число их вырастает в геометрической прогрессии. В следующей фазе количество клеток постоянно, размножение клеток и отмирание их находятся в равновесии. В последней фазе отмирание клеток все время преобладает над размножением. Одновременно происходит изменение морфологических и физиологических свойств. Клетки изменяют свою форму, приобретают вид теней, лизируются и отмирают.

В проточных культурах, в которых питательная среда непрерывно обновляется, а продукты обмена удаляются, культура все время остается молодой, размножается делением неограниченно долгое время, образуя многие тысячи поколений, у спороносных бактерий образование спор не происходит. Такое развитие прекращается при переводе на обычные непроточные среды.