Автотрофные (аутотрофные) и гетеротрофные организмы

Гетеротрофные организмы используют вещества, производимые другими видами. К гетеротрофам относятся все животные, паразитические растения, большинство бактерий, грибы. Различают два типа гетеротрофного питания: сапрофитное – питание органическими веществами, образующимися при разложении тел организмов; паразитное – питание органическими веществами, вырабатываемыми живыми организмами.В природе встречается и смешанный тип питания, который характерен для некоторых бактерий, водорослей и простейших. Такие организмы органические вещества своего тела могут синтезировать из готовых органических веществ и из неорганических.

С точки зрения экологии, гетеротрофов можно разделить на две группы: консументы и редуценты.

Консументы (лат. consumo – потребляю) — организмы, неспособные синтезировать органические вещества из неорганических. Потребляют органические вещества в готовом виде (1-го порядка – растительноядные, 2-го и больших порядков – плотоядные и хищники; всеядные животные). Являются вторым, третим и далее звеньями пищевой цепи.

Редуценты (также деструкуторы, сапротрофы, сапрофиты) – организмы, разрушающие остатки мёртвых растений и животных (черви, мокрицы, раки, сомы, грифы) и превращающие их в неорганические соединения (бактерии, грибы).

Биотические факторы деструкции – это, в первую очередь, сапротрофные организмы (беспозвоночные и позвоночные животные, микроорганизмы), населяющие почву и подстилку, причём ведущим фактором в наземных ландшафтах служит главным образом почвенная микрофлора.

Автотрофные организмы – организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических. В основном, это зелёные растения (синтезируют органические вещества из неорганических в процессе фотосинтеза), однако некоторые виды бактерий-хемотрофов способны на чисто химический синтез органики и без солнечного света. Являются первым звеном пищевой цепи (так называемые продуценты). В качестве типичных представителей автотрофов можно назвать растения (подавляющее большинство видов растений является чистыми автотрофами).

Заболевания растений, животных и человека, вирусная природа которых в настоящее время установлена, в течение многих столетий наносили ущерб хозяйству и вред здоровью человека. Хотя многие из этих болезней были описаны, но попытки установить их причину и обнаружить возбудитель оставались безуспешными.

В результате наблюдений Д.И.Ивановский и В.В.Половцев впервые высказали предположение, что болезнь табака, описанная в 1886 году A.D.Mayer в Голландии под название мозаичной, представляет собой не одно, а два совершенно различных заболевания одного и того же растения: одно из них - рябуха, возбудителем которого является грибок, а другое неизвестного происхождения. Исследование мозаичной болезни табака Д.И.Ивановский продолжает в Никитинском ботаническом саду (под Ялтой) и ботанической лаборатории Академии наук и приходит к выводу, что мозаичная болезнь табака вызывается бактериями, проходящими через фильтры Шамберлана, которые, однако, не способны расти на искусственных субстратах. Возбудитель мозаичной болезни называется Ивановским то «фильтрующимися» бактериями, то микроорганизмами, так как сформулировать сразу существование особого мира вирусов было весьма трудно.

Подчеркивая, что возбудитель мозаичной болезни табака не мог быть обнаружен в тканях больных растений с помощью микроскопа и не культивировался на искусственных питательных средах. Д.И.Ивановский писал, что его предположение о живой и организованной природе возбудителя «сформировано в целую теорию особого рода инфекционных заболеваний», представителем которых, помимо табачной мозаики, является ящур (использовав тот же метод фильтрации).

Д.И.Ивановский открыл вирусы - новую форму существования жизни. Своими исследованиями он заложил основы ряда научных направлений вирусологии: изучение природы вируса, цитопаталогических вирусных инфекций, фильтрующихся форм микроорганизмов, хронического и латентного вирусоносительства. Один из выдающихся советских фитовирусологов В.Л.Рыжков писал: «Заслуги Д.И.Ивановского не только в том, что он открыл совершенно новый вид заболеваний, но и в том, что он дал методы их изучения».

В 1935 году У.Стенли из сока табака, пораженного мозаичной болезнью, выделил в кристаллическом виде ВТМ (вирус табачной мозаики). За это в 1946 году ему была вручена Нобелевская премия.

В 1958 году Р.Франклин и К.Холм, исследуя строение ВТМ, открыли, что ВТМ является полым цилиндрическим образованием.

В 1960 году Гордон и Смит установили, что некоторые растения заражаются свободной нуклеиновой кислотой ВТМ, а не целой частицей нуклеотида. В этом же году крупный советский ученый Л.А.Зильбер сформулировал основные положения вирусогенетической теории. (Рис. 55).

Рис. 55. Модель частицы ВТМ, на которой показана спиральная укладка белковых субъединиц вокруг одноцепочечной молекулы РНК

В 1962 году американские ученые А.Зигель, М.Цейтлин и О.И.Зегал экспериментально получили вариант ВТМ, не обладающий белковой оболочкой, выяснили, что у дефектных ВТМ частиц белки располагаются беспорядочно, и нуклеиновая кислота ведет себя, как полноценный вирус.

В 1968 году Р.Шепард обнаружил ДНК-содержащий вирус.

Одним из крупнейших открытий в вирусологии является открытие американских ученых Д.Балтимора и Н.Темина, которые нашли в структуре ретро вируса ген, кодирующий фермент – обратную транскриптазу. Назначение этого фермента – катализировать синтез молекул ДНК на матрице молекулы РНК. За это открытие они получили Нобелевскую премию.

В знак признания выдающихся заслуг Д.И.Ивановского перед вирусологической наукой Институту вирусологии АМН СССР в 1950 году было присвоено его имя, в Академии медицинских наук учреждена премия имени Д.И.Ивановского, присуждаемая один раз в три года.

4. Что такое вирусы?

Вирусы (лат. – яд) – мельчайшие возбудители многочисленных инфекционных заболеваний человека, животных, растений и бактерий. Являются

внутриклеточными паразитами, не способные к жизнедеятельности живых

клеток. Это неклеточная форма жизни.

Первооткрыватель вирусов Д.И. Ивановский выявил два их основных

свойства – они столь малы, что проходят через фильтры, задерживающие

бактерии, и их невозможно, в отличие от клеток, выращивать на ис

кусственных питательных средах. Лишь с помощью электронного микрос

копа удалось увидеть эти мельчайшие из живых существ и оценить мно

гообразие их форм.

Ни один из известных вирусов не способен к самостоятельному су

ществованию. Вирусы могут существовать в двух формах: внеклеточной и

внутриклеточной. Вне клеток вирионы (вирусные частицы) не обнаружи

вают признаков жизни. Попав в организм, они проникают в чувствитель

ные к ним клетки и переходят из покоящейся формы в размножающуюся.

Начинается сложное и многообразное взаимодействие вирусов и клетки,

заканчивающееся образованием и выходом в окружающую среду дочерних

вирионов.

В зависимости от длительности пребывания вируса в клетке и харак

тера изменения её функционирования различают три типа вирусной ин

фекции.

Если образующиеся вирусы одновременно покидают клетку, то она раз

рывается и гибнет. Вышедшие из неё вирусы поражают новые клетки. Так

развивается литическая (разрушение, растворение) инфекция.

При вирусной инфекции другого типа, называемой персистентной

(стойкой), новые вирусы покидают клетку-хозяина постепенно. Клетка

продолжает жить и делится, производя новые вирусы, хотя её функцио

нирование может измениться.

Третий тип инфекции называется латентным (скрытым). Генетический

материал вируса встраивается в хромосомы клетки и при её делении

воспроизводится и передаётся дочерними клетками. При определённых

условиях в некоторых из заражённых клеток латентный вирус активиру

ется, размножается, и его потомки покидают клетки. Инфекция развива

ется по литическому или персистентному типу.

Болезни, которые вызываются вирусами, легко передаются от больных

здоровым и быстро распространяются. Долгое время полагали, что виру

сы вызывают острые массовые заболевания. К настоящему времени накоп

анн много доказательств того, что вирусы являются причиной и раз

личных хронических болезней длящихся годами и даже десятилетиями.

Разработка методов изучения вирусов, открытие вирусов (теперь их

известно около полутора тысяч), определение диапазона их болезнет

ворных проявлений и попытки борьбы с ними были основным содержанием

вирусологии первый половины нашего столетия. Именно негативные

свойства вирусов, точнее способность вызывать болезни, послужили

вначале главным стимулом к их изучению. Но в процессе этой работы

были обнаружены многие положительные свойства вирусов,благодаря ко

торым во второй половине 20 в. Они стали замечательной моделью для

исследования фундаментальных проблем биологии. С их помощью были

сделаны такие выдающиеся открытия, как расшифровка генетического ко

да и строение генетических нуклеиновых кислот, установлены законо

мерности синтеза белков. Вирусы оказались основным инструментом ген

етической инженерии. Теперь мы знаем что по своему строению и

свойствам вирусы занимают промежуточное место между сложнейшими хи

мическими веществами (полимерами, макромолекулами) и простейшими ор

ганизмами (бактериями).