Экологические ниши прокариотов

Экологические ниши бактерий:

1. Земная кора.

2. Дно водоемов.

3. Почвы,

4. Биопленки.

5. Поверхность растений (ризосферы на.удалении от корня и ризопланы, прикреплённые к его поверхности)…

Прокариоты способны занимать ниши с экстремальными условиями обитания. Границы переносимых ими условий определяются только устойчивостью белков и молекул ДНК. Это температуры от нескольких градусов меньше нуля до +113, высокое давление и полное отсутствие кислорода… Главное условие их существования: наличие жидкой воды.

Поддержание устойчивости к неблагоприятным условиям стало возможным в том числе и благодаря клеточной дифференцировке. Это изменение набора белков при неизменном генотипе. В ходе этого процесса образуются устойчивые формы с замедленным метаболизмом – эндоспоры. Они имеют многослойные покровы и представляют собой покоящуюся стадию. Образуя эндоспоры, клетка создаёт впячивание мембраны, которое неровно разделяет её на две части. Меньшая, которой досталось немного ДНК, -- будущая эндоспора. Более крупная окружает её и теряет влагу, «жертвуя собой». Процесс эндогенного спорообразования обратим вплоть до стадии проспоры – структуры, расположенной в цитоплазме материнской клетки, и отделённой от неё двумя мембранами: наружной и внутренней по отношению к проспоре.

Белки эндоспор богаты цистеином и гидрофобными аминокислотами.

Гетероцисты – конечно дифференцированные клетки нитчатых цианобактерий, осуществляющие азотфиксацию. При недостатке соединений азота появляются вдоль всей трихомы из вегетативных клеток и акинет. Не способны к делению и росту, окружены двумя плотными оболочками (из полисахаридов и гидроксилированных липидов), не пропускающими кислород. Гетероцисты связаны с соседними клетками при помощи плазмодесм, по которым идёт транспорт веществ: связанного азота из гетероцисты и органики – в неё.

Не стоит забывать, что прокариоты – это не только бактерии (хотя нам архей и не давали). Экологические ниши архей:

1) Подземная ниша. Максимальное количество прокариот (97 процентов) живет в глубине 10-600 метров(из-за повышение при спуске на каждые 100 метров температуры на 3 градуса Цельсия). Источником энергии для них служат неорганические субстраты (хемолитотрофия) или ископаемые органические субстраты(хемоорганотрофия), а также органические вещества, поступающие с земной поверхности. Поскольку на глубине нет свободного кислорода, в качестве терминальных акцепторов электронов при дыхании используются сульфат, нитрат или закисное железо.

2) Воды Мирового океана. Широко распространены фантомные археи(из филы AI Crenarchaeota).

3) Почвы (затопленные). Из-за постоянно протекающего анаэробного разложения органики в них создаются условия для развития умеренно ацидофильных прокариот, в том числе «гетеротрофных» метаногенов.

4) Пищеварительный тракт животных Главные обитатели пищеварительного тракта травоядных животных – это компоненты анаэробного деструктивного сообщества, часть которой – метаногенные археи.

Глобальная роль прокариотов:

1) Фотосинтез. Весь атмосферный кислород имеет биогенное происхождение. Никто, кроме цианобактерий, так и не научился использовать энергию света для синтеза соединений.

2) Негативная роль: заболевания. Возбудители многих тяжёлых заболеваний животных, растений, грибов.

3) Синтез метана. Корова выделяет в день 400 литров. Человек – около 40 мл. И всё благодаря бактериям.

4) Биологический прогресс эукариотов. Прокариоты-симбионты дали эукариотам возможность фотосинтезировать и запасать энергию. Кстати, общая масса симбионтов человека, живущих в кишечнике, -- до 3 килограмм.

5) Фиксация азота. Диазотрофия позволяет возвращать азот в круговорот веществ.

6) Участие в глобальных биогеохимических циклах. Циклы самих бактерий протекают быстро, и потому они могут принимать очень активное участие в круговороте веществ.

7) Являются основой пищевой пирамиды.