Отвори го главното мени
Bacillus
Bacillus subtilis Gram.jpg
Bacillus subtilis, обоен по Грам
Научна класификација
Домен: Bacteria
Колено: Firmicutes
Класа: Bacilli
Ред: Bacillales
Семејство: Bacillaceae
Род: Bacillus
Cohn, 1872[1]
Боење по Грам на Bacillus видови

Bacillus е род на Грам-позитивни, стапчести бактерии кој припаѓа на коленото Firmicutes. Видовите на овој род можат да бидат облигатни аероби или факултативни анаероби. Даваат позитивни резултати кога се тестираат за ензимот каталаза доколку има присуство на кислород.[2] Припадниците на овој род се сеприсутни во природата и вклучуваат слободни (непаразитски) како и паразитски патогени видови. Под стресни услови на животната средина, овие бактерии формираат овални ендоспори во кои можат да преживеат долги временски периоди. Сите овие карактеристики порано го дефинираа родот, но се покажа дека не сите видови кои се класифицирани во него се сродни меѓусебе, па затоа некои сега се преместени во други родови.[3]

Многу видови на родот Bacillus се способни да произведат големи количини на ензими кои се користат за различни индустриски цели. Некои видови, во одредени неповолни услови на животната средина, можат да создадат интрацелуларни инклузии од полихидроксиалканоати.

Видот B. subtilis се користи како модел-организам во истражувањата. Некои Bacillus видови се важни патогени и предизвикуваат антракс и труења со храна.

Индустриско значењеУреди

Многу Bacillus видови се способни да секретираат големи количини на ензими. Видот Bacillus amyloliquefaciens е извор на природниот антибиотски протеин барназа (кој има рибонуклеазна активност), алфа амилаза (која се користи во хидролизата на скроб), протеазата субтилизин (која се користи во детергенти), и ензимот BamH1 restriction enzyme (се користи во ДНК истражувањата).

Сегмент од геномот на Bacillus thuringiensis беше инкорпориран во култури на пченка и памук. Резултирачките генетски модифицирани организми (ГМО) се покажаа отпорни на некои инсекти штетници.

Употреба како модел-организамУреди

 
Колониите на Bacillus subtilis на агар плоча.

Видот Bacillus subtilis е еден од најдобро проучените прокариоти, во однос на неговата молекуларна и клеточна биологија. Ова е заради неговата релативна големина и лесната манипулација со неговиот геном. Истражувањата на B. subtilis е во првите редови на бактериската молекуларна биологија и цитологија, а овој организам е модел за диференцијација, генска регулација, и изучување на клеточниот циклус кај бактериите.[4]

Еколошко значењеУреди

Видовите на родот Bacillus се речиси сеприсутни во природата, но исто така се среќаваат во екстремни средини, како што се високо pH (B. alcalophilus), висока температура (B. thermophilus), или висок салинитет (B. halodurans). Видот B. thuringiensis произведува токсин кој убива инсекти, па затоа се користи како инсектицид.[5] B. siamensis создава антифунгални соединенија кои го инхибираат растот на некои растителни патогени, како што се габите Rhizoctonia solani и Botrytis cinerea, а исто така се способни да го поттикнат растот на растенијата со испуштање на испарливи соединенија.[6] Некои видови на Bacillus се природно компетентни за превземање на ДНК преку процесот на трансформација.[7]

Клиничко значењеУреди

Два Bacillus вида се медицински значајни: B. anthracis, кој предизвикува антракс, и B. cereus, кој предизвикува труење со храна слична со онаа предизвикана од Staphylococcus.[8] Некои природни и комерцијални вариетети на B. coagulans предизвикуваат расипување на храна, најчесто на прехрамбени производи од домати.

Најлесен начин да се изолираат видови на Bacillus е со ставање на нестерилна почва во епрувета со вода, потресување на епруветата, а потоа нанесување на водата врз MSA (Манитол Сол Агар) плоча, и инкубирање на собна температура најмалку еден ден. Колониите се обично големи, со неправилна форма и се шират. Под микроскоп, клетките на Bacillus изгледаат како стапчиња, и значителен дел од клетките обично содржат овални ендоспори на едниот крај.

Клеточен ѕидУреди

Клеточниот ѕид кај Bacillus е надворешно-клеточна структура која формира секундарна бариера меѓу клетката и околината, а во исто време ја одржува стапчестата форма на бактеријата и се спротивставува на притисокот создаден од клеточниот тургор. Клеточниот ѕид е составен од теихоински и теихуронски киселини. B. subtilis беше првата бактерија во која беше утврдена улогата на актинскиот цитоскелет во одредување на клеточната форма и во која беше потполно проучена синтезата на пептидогликанот.

ФилогенијаУреди

Родот Bacillus бил именуван во 1835 година од страна на германскиот научник Кристијан Готфрид Еренберг, кој во него ги вброил сите бактерии со стапчеста форма. Седум години претходно истиот автор го нарекол овој род Bacterium. Фердинанд Кон подоцна поопширно го опишал родот како Грам-позитивни бактерии кои формираат ендоспори, а се аеробни или факултативно анаеробни.[1] Како и другите бактериски родови кои биле откриени и опишани рано во историјата на микробиологијата (меѓу нив Pseudomonas и Vibrio), родот Bacillus има досега 266 опишани видови кои се сеприсутни во природата.[9] Родот се одликува со голем диверзитет на 16S рРНК, и еколошка разновидност.

Неколку студии се обиделе да ја реконструираат филогенијата на родот. Во Bacillus-специфичната студија на Xu и Cote во која е обработен најголем диверзитет на родот со употреба на 16S и ITS регионите, тие го делат родот во 10 групи, кои ги вклучуваат вгнездените родови Paenibacillus, Brevibacillus, Geobacillus, Marinibacillus и Virgibacillus.[10] Сепак, филогенетското дрво[11] изградено од Тhe living tree project (проект кој е соработка помеѓу ARB-Silva и LPSN) каде било изградено 16S и 23S филогенетско дрво од сите потврдени видови,[12][13] родот Bacillus се покажал дека содржи голем број на вгнездени таксони и воглавно во двете 16S и 23S тој е парафилетичен со Lactobacillales (Lactobacillus, Streptococcus, Staphylococcus, Listeria, итн.), поради видот Bacillus coahuilensis и други. Студија со конкатенација на гени покажала слични резултати со оние на Xu и Cote, но со поограничен број на видови во однос на групи,[14] но ја користеле Listeria како надворешна група.

Еден клад, формиран од B. anthracis, B. cereus, B. mycoides, B. pseudomycoides, B. thuringiensis, и B. weihenstephanensis, под стандардите на тековната класификација, треба да бидат класифицирани во еден вид (бидејќи имаат 97% 16S идентичност), но поради медицински причини, тие се сметаат за одделни видови.[15]:34–35 Истот овој проблем се среќава кај четири вида на Shigella и Escherichia coli.[16]

ПоврзаноУреди

НаводиУреди

  1. 1,0 1,1 (германски) Cohn F.: Untersuchungen über Bakterien. Beitrage zur Biologie der Pflanzen Heft 2, 1872, 1, 127-224.
  2. Turnbull PCB (1996). Baron S. уред. Bacillus. In: Barron's Medical Microbiology (4th издание). Univ of Texas Medical Branch. ISBN 978-0-9631172-1-2. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mmed.section.925. 
  3. Madigan M, уред (2005). Brock Biology of Microorganisms (11th издание). Prentice Hall. ISBN 0-13-144329-1. 
  4. Graumann P, уред (2012). Bacillus: Cellular and Molecular Biology (2nd издание). Caister Academic Press. [1]. ISBN 978-1-904455-97-4. http://www.horizonpress.com/bacillus. 
  5. Joan L. Slonczewski & John W. Foster (2011), Microbiology: An Evolving Science (2nd Edition), Norton
  6. Jeong, Haeyoung; Jeong, Da-Eun; Kim, Sun Hong; Song, Geun Cheol; Park, Soo-Young; Ryu, Choong-Min; Park, Seung-Hwan; Choi, Soo-Keun (1 август 2012 г). Draft Genome Sequence of the Plant Growth-Promoting Bacterium Bacillus siamensis KCTC 13613T (на en). „Journal of Bacteriology“ том  194 (15): 4148–4149. doi:10.1128/JB.00805-12. ISSN 0021-9193. PMID 22815459. http://jb.asm.org/content/194/15/4148. 
  7. Keen, E; Bliskovsky, V; Adhya, S; Dantas, G (2017 г). Draft genome sequence of the naturally competent Bacillus simplex strain WY10. „Genome Announcements“ том  5: e01295-17. doi:10.1128/genomeA.01295-17. PMID 29146837. 
  8. Ryan KJ, уред (2004). Sherris Medical Microbiology (4th издание). McGraw Hill. ISBN 0-8385-8529-9. 
  9. EUZéBY, J. P. (1997 г). List of Bacterial Names with Standing in Nomenclature: a Folder Available on the Internet. „International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology“ том  47 (2): 590–592. doi:10.1099/00207713-47-2-590. http://ijs.microbiologyresearch.org/content/journal/ijsem/10.1099/00207713-47-2-590. 
  10. Xu, D.; Cote, J. -C.. Phylogenetic relationships between Bacillus species and related genera inferred from comparison of 3' end 16S rDNA and 5' end 16S-23S ITS nucleotide sequences. „International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology“ том  53 (3): 695–704. doi:10.1099/Ijs.0.02346-0. PMID 12807189. 
  11. http://www.arb-silva.de/fileadmin/silva_databases/living_tree/LTP_release_104/LTPs104_SSU_tree.pdf
  12. Yarza, P.; Richter, M.; Peplies, J. R.; Euzeby, J.; Amann, R.; Schleifer, K. H.; Ludwig, W.; Glöckner, F. O.; и др.. The All-Species Living Tree project: A 16S rRNA-based phylogenetic tree of all sequenced type strains. „Systematic and Applied Microbiology“ том  31 (4): 241–250. doi:10.1016/j.syapm.2008.07.001. PMID 18692976. https://digital.csic.es/bitstream/10261/103580/1/accesoRestringido.pdf. 
  13. Yarza, P.; Ludwig, W.; Euzéby, J.; Amann, R.; Schleifer, K. H.; Glöckner, F. O.; Rosselló-Móra, R.. Update of the All-Species Living Tree Project based on 16S and 23S rRNA sequence analyses. „Systematic and Applied Microbiology“ том  33 (6): 291–299. doi:10.1016/j.syapm.2010.08.001. PMID 20817437. 
  14. Alcaraz, L.; Moreno-Hagelsieb, G.; Eguiarte, L. E.; Souza, V.; Herrera-Estrella, L.; Olmedo, G.. Understanding the evolutionary relationships and major traits of Bacillus through comparative genomics. „BMC Genomics“ том  11: 332. doi:10.1186/1471-2164-11-332. 1471216411332. PMID 20504335. 
  15. Ole Andreas Økstad and Anne-Brit Kolstø Chapter 2: "Genomics of Bacillus Species" in M. Wiedmann, W. Zhang (eds.), Genomics of Foodborne Bacterial Pathogens, 29 Food Microbiology and Food Safety. Springer Science+Business Media, LLC 2011 DOI 10.1007/978-1-4419-7686-4_2
  16. Brenner (D.J.): Family I. Enterobacteriaceae Rahn 1937, Nom. fam. cons. Opin. 15, Jud. Com. 1958, 73; Ewing, Farmer, and Brenner 1980, 674; Judicial Commission 1981, 104. In: N.R. Krieg and J.G. Holt (eds), Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, first edition, vol. 1, The Williams & Wilkins Co, Baltimore, 1984, pp. 408-420
  17. Ash, Carol; Priest, Fergus G.; Collins, M. David (1994 г). Molecular identification of rRNA group 3 bacilli (Ash, Farrow, Wallbanks and Collins) using a PCR probe test. „Antonie van Leeuwenhoek“ том  64 (3–4): 253–260. doi:10.1007/BF00873085. 
  18. Heyndrickx, M.; Lebbe, L.; Kersters, K.; De Vos, P.; Forsyth, G.; Logan, N. A. (1 јануари 1998 г). Virgibacillus: a new genus to accommodate Bacillus pantothenticus (Proom and Knight 1950). Emended description of Virgibacillus pantothenticus. „International Journal of Systematic Bacteriology“ том  48 (1): 99–106. doi:10.1099/00207713-48-1-99. 

Надворешни врскиУреди

  • Bacillus геноми и други информации на PATRIC, биоинформатички центар спонзориран од NIAID (англиски)