Форма клеток бактерий. некоторые особенности ультраструктуры, эволюции и экологии
Павлова М. Д., Асатурова А. М., Козицын А. Е.
Журнал общей биологии. – 2021. – Т. 82. – № 4. – С. 270–282.
DOI: 10.31857/S0044459621040047
На форму и размер бактериальных клеток влияет множество селективных сил, что, с одной стороны, определяет морфологическое разнообразие бактерий, с другой – способствует закреплению определенной формы в той или иной их группе. Почему среди известных нам культивируемых видов преобладают именно палочки, кокки, спиральные и нитчатые формы? Ряд исследований показал, что по некоторым важнейшим параметрам, например, эффективности внутриклеточного транспорта и скорости активного передвижения в водной среде, оптимальной представляется палочковидная форма. Большое количество исследователей считают, что палочки – предковая форма для всех остальных форм бактериальных клеток. Кокки, предположительно, сформировались в результате потери некоторых цитоскелетных белков либо являются результатом “редуктивного деления”. Спиральная форма может быть результатом контролируемого лизиса некоторых поперечных пептидных сшивок между гликановыми нитями пептидогликана, а может поддерживаться исключительно за счет спирально ориентированных элементов цитоскелета; одно из возможных преимуществ такой формы – эффективное движение в вязких средах, в том числе внутренних средах других живых организмов. Образование нитчатых и ветвящихся форм, вероятно, можно рассматривать как приспособление для увеличения площади поглощающей поверхности клетки, также это выгодно для закрепления в почве, функциональной дифференциации роения и др. Форма вибриона поддерживается за счет ограничения роста клетки с одной стороны и, по ряду физических параметров оказывается наиболее эффективной формой для хемотаксиса. Морфологическое разнообразие основных известных грамположительных (монодермных) и грамотрицательных (дидермных) бактерий заметно отличается. Различия в строении клеточной стенки, по-видимому, являются ограничительными факторами для формирования той иной формы клетки у определенной группы бактерий: например, спиральной у грамположительных, нитевидной у грамотрицательных. Форма клетки может меняться в течение жизненного цикла, в особенности в ходе реакции на неблагоприятные условия среды: например, филаментация клеток при SOS-ответе или образование кокковых форм у многих грамотрицательных видов, функционально сравнимое со спорообразованием у грамположительных. В то же время форма клетки является наследуемой и характеризует таксоны достаточно высокого ранга, что говорит о большой адаптивной ценности данного признака в эволюции.