Жизнь микробов в экстремальных условиях - Кашнер Д.
Скачать (прямая ссылка):
Полезные обзоры принципов и практических приемов получения компостов из отходов сельского и городского хозяйств содержатся в двух работах (Poinceiot, 1972, 1974). Основное внимание в них уделяется роли термофильных микроорганизмов, в частности грибов, в процессах нагревания и разложения материалов, входящих в состав компоста. В статье 1974 г. подчеркивается, что лимитирующим фактором в образовании компоста является длительность этого процесса при высоком содержании целлюлозы в компостируемом материале, что имеет место во многих случаях. Предполагается, что способность некоторые видов микроорганизмов к синтезу целлюлазы подавлена вследствие их взаимодействия с другими видами, но что эта способ-
иость может быть восстановлена путем направленного изменения состава микробной популяции. При приготовлении компоста цель состоит в максимально быстром получении не имеющего запаха, пастеризованного нагреванием материала, который стабилизирован в биологическом отношении и претерпевает лишь медленное разложение, поскольку содержание в нем питательных веществ, легко используемых большинством микроорганизмов, существенно снижено (в результате минерализации).
Отбросы городского хозяйства содержат пластмассы, не разлагающиеся в процессе образования компоста. Было обнаружено (Mills et al., 1971; Eggins et al., 1971; Mills, Eggins, 1974), что многие термофильные грибы способны расти, используя в качестве единственного источника углерода разнообразные пластмассы. Чтобы найти способ превращения пластмасс в белок, было проведено исследование их химического разложения с последующим сбраживанием (Brown et al., 1974; Mills, Eggins,
1970); показано, что в результате химического окисления полиэтилена образуются соединения, которые могут быть использованы несколькими видами термофильных грибов в качестве источников углерода. Изучалась также возможность превращения отбросов целлюлозы в белок микроорганизмов с помощью термофильных грибов (Eriksson, Larsson, 1975; Barnes et al., 1972). Многие виды термофильных грибов обладают высокой целлю-лазной активностью (Fergus, 1969; Almin et al., 1975; Romanelli et al., 1975; Tansey, 1971b; Malik, Eggins, 1972; Chapman et al., 1975; Kjnosel, 1972; Stutzenberger et al., 1970; Eriksson, Petersson, 1975), а некоторые способны расщеплять лигнин (Eslin et al., 1975; Tansey et al., 1977). Термофильные грибы служат также хорошими источниками ксиланазы (Matsuo et al., 1975).
Поучительные работы Чанга (Chang, 1967 )и Чанга и Хадсона (Chang, Hudson, 1967), посвященные исследованию термофильных микроорганизмов в экспериментальном компосте из пшеничной соломы, показали, что вначале в компостируемом материале содержалась обширная популяция мезофильных грибов и значительно более бедная популяция термофильных.
Во внутренней части компоста обе эти популяции в период максимального нагревания погибали, но численность термофильной популяции в компосте в целом стремительно возрастала после того, как устанавливалась постоянная температура выше 50°С, и сохранялась после остывания компоста. Изучение популяций мезофильных и термофильных грибов, бактерий и актиномицетов выявило, что в начальной фазе нагревание компоста до температуры около 40°С обеспечивалось активностью мезофилов, после чего их рост подавлялся и начинался быстрый рост термофилов. При температуре выше 60°С термофильные грибы утрачивали активность и дальнейшая микробиологическая теплопродукция
была обусловлена исключительно деятельностью бактерий и актиномицетов.
Различные виды грибов в образцах, взятых из внутренней части компоста, появляются обычно в определенной последовательности. Способность использовать сложные соединения в качестве источников углерода и способность размножаться при высоких температурах — две важнейшие характеристики грибов, последовательно заселяющих компост. Очередность появления отдельных видов зависит от их конкретных температур роста и от того, какие источники питания они могут использовать. Например, термофильный Mucor pusillus встречается лишь в раннем периоде образования компоста. Он может утилизировать только простые соединения углерода, но не целлюлозу или гемицеллюлозу (Somkuti, 1974); то, что Mucor pusillus не может повторно заселять компост по окончании периода высоких температур, убивающих грибы, связано, очевидно, с отсутствием подходящих источников углерода. Не разлагающий целлюлозу термофил Humicola lanuginosa тем не менее сохраняется — вероятно, благодаря своей способности сосуществовать с другими грибами в качестве комменсала (Hedger, Hudson, 1974).
Способность (или неспособность) термофильных грибов переносить высокие температуры, возникающие обычно в компо-стах, представляет существенный интерес, особенно в случае грибного компоста, в котором возобновление их роста может быть вредным. Показано (Fergus, Amelung, 1971), что термофильные грибы, которые выращивались на компосте в течение 42 ч (при этом воспроизводились некоторые стадии приготовления грибного компоста), не переносили последующей инкубации при обычных для компостов температурах. За короткий период роста многие виды не успевали сформировать споры, для образования которых необходим половой процесс и которые, вероятно, являются более устойчивыми, чем споры, возникающие бесполым путем. Изучение терморезистентности зрелых половых спор помогло бы интерпретировать данные о встречаемости и активности этих грибов в самых различных биотопах, в том числе в нагретых солнцем почвах. Необходимы сведения о выживаемости спор в условиях меняющихся температурных режимов, а также при разных значениях относительной влажности (Celerin, Fergus, 1971). Экзоферменты термофильных грибов, в том числе целлюлазы, стабильны и активны при более высоких температурах, чем те, которые могут переносить вегетативные клетки и некоторые споры; поэтому ферментативные реакции в компостах могут продолжаться и за порогом термоустойчивости грибов (Knosel, Resz, 1973). Помимо работ, рассмотренных в обзоре Куни и Эмерсона (Cooney, Emerson, 1964), термофильным грибам в компостах посвящен также ряд других сообщений (Lohr,
