ГАЛОФИЛЫ

По своему количеству и разнообразию одноклеточные далеко превосходят всех остальных обитателей на шей планеты. Их находят в почве на глубине в несколько сотен метров, во всей толще Мирового океана, во льдах ледников, в водах систем охлаждения ядерных реакторов.

Среди них ярко выделяются микроорганизмы-экстремофилы, обитающие в настолько неблагоприятных условиях, что на первый взгляд жизнь там кажется невозможной. К ним относятся термофилы (теплолюбивые), которых можно найти даже в одах горячих гейзеров, ацидофилы, развивающиеся только в кислых средах, алкофилы, предпочитающие щелочную среду, галофилы (солелюбивые), обитающие в сильно соленых водах, радиорезистентные, способные жить при радиоактивных излучениях в сотни и тысячи раз более интенсивных, чем может выдержать человек.

Галофилы занимают особое место среди остальных микроорганизмов. Это единственные бактерии, живущие в средах с высоким содержанием солей. В Мертвом море, например, концентрация соли достигает 26-27% в некоторые годы повышаясь до 31%, а при 36% соль выпадает из раствора в осадок. Галлофилы встречаются на кристаллах соли в прибрежной полосе, на соленой рыбе, на засоленных шкурах животных, на рассольных сырах, в капустных и огуречных рассолах. Большие скопления галофилов благодаря высокому содержанию в них каратиноидов имеют бледно-морковный оттенок.

Судя по их строению, галофилы – одни из древнейших обитателей нашей планеты. Человечеству они известны довольно давно по красноватому налету на продуктах, консервируемых с использованием больших количеств поваренной соли. Впервые галофилы были выделены в начале нашего столетия из микрофлоры лиманной грязи, однако их систематическое изучение началось только в конце второго десятилетия ХХ века. Известный естествоиспытатель Бекинг в 1928 г. Назвал галофильные бактерии организмами, «живущими на грани физиологических возможностей». У них практически нет врагов или конкурентов, способных жить в таких же условиях, и поэтому галофилы свободно эволюционировали на протяжении всей истории развития жизни на Земле. Судя по всему, галобактерии выделились в особую линию еще на заре эволюции и с тех незапамятных времен развивались совершенно самостоятельно. Вместе с тем это вполне земные существа. Некоторые современные бактерии в экстремальных условиях приобретают черты галофилов и других древних так называемых археобактерий. Они, например, утрачивают верхний, более жесткий слой клеточной оболочки. Полагают, что и археобактерии утратили этот слой под воздействием высоких концентраций соли. Если это так, то становится понятными и изменения в структуре их клеточных мембран, вызванные необходимостью обеспечить надежную защиту клетки от агрессивной внешней среды.

Для всех известных галофилов поваренная соль оказалась незаменимой, и в средах, где NaCl пытались заменить другими солями, эти бактерии не живут. Однако галобактериям нужны и другие ионы. Так, концентрация ионов калия внутри клеток галофилов значительно превышает концентрацию ионов натрия, хотя в окружающей среде количество калия по сравнению с натрием незначительно.

Следует отметить, что чем выше концентрация поваренной соли в растворе, тем выше содержание калия внутри клеток. Очевидно, калий помогает клеткам галофилов противостоять высоким концентрациям хлористого натрия в окружающей среде. Известно, что калий необходим для нормальной работы большинства внутриклеточных ферментов, тогда как натрий подавляет активность многих из них.

При существенном снижении концентрации соли в среде, например за счет ее разбавления чистой водой, клетки галофилов разрушаются.

При наличии кислорода и органических соединений, которые можно использовать в качестве источника энергии, галофилы способны развиваться и в темноте. Однако при недостатке или даже полном отсутствии кислорода и ярком освещении в оболочке клеток галобактерий синтезируется бактериородопсин, позволяющий им использовать лучистую энергию для удовлетворения собственных жизненных потребностей.

Используемый галобактериями механизм преобразования солнечной энергии в энергию химических связей, пригодную для использования в биологических процессах, отличается от механизма фотосинтеза в растениях и зеленых водорослях, содержащих хлорофилл. Для этой цели в галобактериях используется бактериородопсин – вещество, сходное с родопсином, обеспечивающим зрительное восприятие у человека и животных.

Эволюция галофилов в экстремальных условиях, характеризующихся высокой концентрацией соли в окружающей среде и высокой интенсивностью освещения, а также низким содержанием кислорода, привела к образованию у них специальных защитных систем, обеспечивающих нормальную жизнедеятельность. Оказалось, что благодаря этим системам клетки галофилов весьма устойчивы не только к высоким концентрациям солей, но также и к повышенным дозам радиации и к небезопасным для других организмов веществам. Процесс формирования защитных систем у галофилов потребовал синтеза специфических соединений, практически не встречающихся в организмах других живых существ. Защитные для галобактерий вещества, попадая в организм человека и животных, могут оказывать на них (и оказывают) такое же благотворное воздействие.