Зелёные несерные бактерии
Зелёные несерные бактерии
Систематика и эволюция
Зеленые несерные бактерии представляют собой обособленную и крайне древнюю группу прокариотических микроорганизмов. Эволюционно они относятся к числу одних из первых фотосинтезирующих организмов на Земле, появившихся, вероятно, еще в архейском эоне, до возникновения цианобактерий. Их метаболизм базируется на наиболее ранней форме фотосинтеза, сформировавшейся в условиях первичной бескислородной атмосферы планеты. В ископаемом состоянии следы жизнедеятельности этих организмов фиксируются в древнейших геологических породах, где они выступали важнейшим структурным компонентом реликтовых цианобактериальных матов.
Анатомия и физиология
На клеточном уровне эти микроорганизмы имеют палочковидную форму и склонны к объединению в длинные нитчатые структуры. При наступлении неблагоприятных условий среды нити способны покрываться специальными защитными чехлами. Клеточная стенка зеленых несерных бактерий обладает уникальным строением, кардинально отличающимся от оболочек как грамположительных, так и грамотрицательных бактерий. Эта структурная специфика приводит к так называемой грамвариабельности, при которой стандартная окраска по Граму не дает однозначного результата и может проявляться как положительно, так и отрицательно, что связано с особым химическим составом клеточной стенки.
Бактерии лишены жгутиков, а их перемещение в водной среде осуществляется путем скольжения. Этот процесс обеспечивается специфическим составом наружных покровов, обильно покрытых жирными кислотами. Для регулирования плавучести и перемещения по вертикальным потокам воды клетки используют внутренние газовые вакуоли, позволяющие им всплывать на поверхность. Характерный зеленый цвет организмам придает бактериохлорофилл, выступающий главным пигментом для улавливания световой энергии и синтеза питательных веществ. Клетки также способны накапливать вещества, служащие запасом энергии.
С физиологической точки зрения микроорганизмы осуществляют аноксигенный или бескислородный фотосинтез. В качестве донора электронов они используют не воду, а сероводород, сахара или органические кислоты. Принципиальным отличием от родственных зеленых серных бактерий является то, что несерные бактерии не накапливают серу в ходе биохимических реакций, а выделяют ее в окружающую среду. Поскольку данный древний тип фотосинтеза обладает относительно низкой эффективностью, для его успешного протекания требуется высокая интенсивность освещения. Свободный кислород является токсичным для этих организмов и полностью подавляет их фотосинтетический аппарат.
Экология и значение
Типичными местами обитания зеленых несерных бактерий являются водные среды, в первую очередь горячие серные источники. Организмы адаптированы к жизни в условиях отсутствия кислорода при высоких концентрациях сероводорода и тиосульфата, которые служат для них необходимой средой обитания и химическим субстратом для реакций.
Многие представители группы являются выраженными экстремофилами. Они демонстрируют термофильность, сохраняя жизнеспособность при высоких температурах, а также обладают устойчивостью к повышенному уровню солености и высокой кислотности среды. В природе они часто интегрируются в состав сложных микробных сообществ, образуя совместно с сине-зелеными водорослями цианобактериальные маты, в которых концентрируется значительное количество серных соединений.
Особенности
Главной отличительной чертой зеленых несерных бактерий является их феноменальная метаболическая универсальность. Будучи изначально фотоавтотрофами, они способны переключаться на другие типы питания в зависимости от условий окружающей среды и нехватки энергии от света. Микроорганизмы могут функционировать как фотогетеротрофы, используя свет наряду с готовыми органическими веществами, а также как хемогетеротрофы и хемотрофы, извлекая энергию из химических реакций или паразитируя на них. Эта гибкость компенсирует несовершенство их древнего фотосинтетического механизма и позволяет выживать в самых разнообразных экологических нишах.