Род Пеницилл (Penicillium). Плесневые микозы. Лечение Гриб пеницилл: строение, свойства, применение

⁰

За всю историю человечества не было лекарства, которое спасло бы от смерти столько людей, сколько пенициллин. Он получил свое название от прародителя — плесневого грибка Penicillium, витающего в воздухе в виде спор. Рассказываем, что происходило в лаборатории Флеминга и как события развивались дальше.

Родина — Англия

Открытием пенициллина человечество обязано шотландскому биохимику Александру Флемингу. Хотя, конечно, то, что Флеминг натолкнулся на свойства плесени, было закономерным. Он шел к этому открытию годы.

Во время Первой мировой войны Флеминг служил военным врачом и не мог смириться с тем, что раненые после успешно проведенной операции все-таки погибали — от начавшейся гангрены или сепсиса. Флеминг стал искать средство, как предотвратить такую несправедливость.

В 1918 году Флеминг вернулся в Лондон в бактериологическую лабораторию больницы Св. Марии, в которой работал с 1906 года вплоть до самой смерти. В 1922 году пришел первый успех, чрезвычайно похожий на историю, шесть лет спустя приведшую к открытию пенициллина.

Простуженный Флеминг, только что поместивший очередную культуру бактерий Micrococcus lysodeicticus в так называемую чашку Петри, — широкий стеклянный цилиндр с низкими стенками и крышкой, — неожиданно чихнул. Через несколько дней он открыл эту чашку и обнаружил, что в некоторых местах бактерии погибли. Судя по всему — в тех, куда попала слизь из его носа при чихании.

Флеминг начал проверять. И в результате был открыт лизоцим — естественный фермент слизи человека, животных и, как позже выяснилось, некоторых растений. Он разрушает стенки бактерий и растворяет их, но при этом безвреден для здоровых тканей. Не случайно собаки зализывают раны — этим они снижают риск их воспаления.

После каждого опыта чашки Петри положено было стерилизовать. У Флеминга же не было привычки выбрасывать культуры и мыть лабораторную посуду сразу после эксперимента. Обычно он занимался этой малоприятной работой, когда на рабочем столе накапливалось два-три десятка чашек. Предварительно он осматривал чашки.

«Как только вы открываете чашку с культурой, вас ждут неприятности, — вспоминал Флеминг. — Обязательно что-нибудь попадет из воздуха». И однажды, когда он занимался исследованием гриппа, в одной из чашек Петри обнаружилась плесень, которая, к удивлению ученого, растворила высеянную культуру — колонии золотистого стафилококка, и вместо желтой мутной массы виднелись капли, похожие на росу.

Чтобы проверить свое предположение о бактерицидном влиянии плесневого грибка, Флеминг пересадил несколько спор из своей чашки на питательный бульон в колбе и оставил их прорастать при комнатной температуре.

Поверхность покрылась толстой войлочной гофрированной массой. Первоначально она была белой, потом стала зеленой и, наконец, почернела. Вначале бульон оставался прозрачным. Через несколько дней он приобрел очень интенсивный желтый цвет, выработав какое-то особое вещество, которое получить в чистом виде Флемингу не удалось, так как оно оказалось очень нестойким. Выделяемое грибком желтое вещество Флеминг назвал пенициллином.

Оказалось, что даже при разведении в 500-800 раз культуральная жидкость подавляла рост стафилококков и некоторых других бактерий. Таким образом, было доказано исключительно сильное антагонистическое влияние данного вида грибка на определенные бактерии.

Обнаружилось, что пенициллин подавлял в большей или меньшей степени рост не только стафилококков, но и стрептококков, пневмококков, гонококков, дифтерийной палочки и бацилл сибирской язвы, но не действовал на кишечную палочку, тифозную палочку и возбудителей гриппа, паратифа, холеры. Чрезвычайно важным открытием было отсутствие вредного влияния пенициллина на лейкоциты человека даже в дозах, во много раз превышающих дозу, губительную для стафилококков. Это означало безвредность пенициллина для людей.

Производство — Америка

Следующий шаг был сделан в 1938 году профессором Оксфордского университета, патологом и биохимиком Говардом Флори, который привлек к сотрудничеству Эрнста Бориса Чейна. Чейн получил высшее образование в области химии в Германии. Когда к власти пришли нацисты, Чейн, будучи евреем и сторонником левых взглядов, эмигрировал в Англию.

Эрнст Чейн продолжил исследования Флеминга. Он смог получить неочищенный пенициллин в количествах, достаточных для первых биологических испытаний сначала на животных, а затем и в клинике. После года мучительных экспериментов по выделению и очистке продукта капризных грибов удалось получить первые 100 мг чистого пенициллина. Первого пациента (полицейского с заражением крови) спасти не удалось — не хватило накопленного запаса пенициллина. Антибиотик быстро выводился почками.

Чейн привлек к работе других специалистов: бактериологов, химиков, врачей. Была сформирована так называемая Оксфордская группа.

К этому времени началась Вторая мировая война. Летом 1940 года над Великобританией нависла опасность вторжения. Оксфордская группа решает спрятать плесневые споры, пропитав бульоном прокладки пиджаков и карманов. Чейн говорил: «Если меня убьют, первым делом хватайте мой пиджак». В 1941 году впервые в истории удалось спасти от смерти человека с заражением крови — им стал 15-летний подросток.

Однако в воюющей Англии наладить массовое производство пенициллина не удалось. Летом 1941 года руководитель группы фармаколог Говард Флори отправляется совершенствовать технологию в США. На экстракте американской кукурузы выход пенициллина увеличился в 20 раз. Затем решили поискать новые штаммы плесени, более продуктивные, чем Penicillium notatum, когда-то прилетевший в окно Флемингу. В американскую лабораторию стали присылать образцы плесеней со всего мира. Наняли девушку Мэри Хант, закупавшую на рынке все заплесневелые продукты. И однажды Заплесневелая Мэри приносит с рынка гнилую дыню, в которой находят продуктивный штамм P. chrysogenum.

К этому времени Флори сумел убедить американское правительство и промышленников в необходимости производства первого антибиотика. В 1943 году впервые началось промышленное производство пенициллина. Технология массового выпуска пенициллина, сразу же получившего еще и второе название — «лекарство века», была передана на предприятия Pfizer и Merck. В 1945 году выпуск фармакопейного пенициллина высокой активности составлял 15 т в год, в 1950 году — 195 т.

В 1941 году в СССР поступили секретные данные о том, что в Англии создается мощнейший антимикробный препарат на основе какого-то вида грибков рода Penicillium. В Советском Союзе начали немедленно работать в этом направлении, и уже в 1942 году советский микробиолог Зинаида Ермольева получила пенициллин из плесени Penicillium Crustosum, взятой со стены одного из бомбоубежищ Москвы. В 1944 году Ермольева, после долгих наблюдений и исследований, решила испытать свой препарат на раненых. Ее пенициллин стал чудом для полевых врачей и спасительным шансом для многих раненых бойцов.

Несомненно, открытие и работы Ермольевой не менее значительны, чем работы Флори и Чейна. Они спасли множество жизней и позволяли производить пенициллин, так необходимый для фронта. Однако советский препарат получали кустарным способом в количествах, совершенно не соответствующих потребностям отечественного здравоохранения.

В 1947 году во Всесоюзном научно-исследовательском химико-фармацевтическом институте (ВНИХФИ) была создана полузаводская установка. Эта технология в увеличенном масштабе легла в основу первых пенициллиновых заводов, построенных в Москве и Риге. При этом получался желтый аморфный продукт низкой активности, который к тому же вызывал повышение температуры у пациентов. В то же время пенициллин, поступавший из-за границы, не давал побочных эффектов.

Купить технологии промышленного производства пенициллина СССР не мог: в США существовал запрет на продажу любых технологий, связанных с ним. Однако Эрнст Чейн, автор и владелец английского патента на получение пенициллина нужного качества, предложил свою помощь Советскому Союзу. В сентябре 1948 года комиссия советских ученых, завершив работу, вернулась на родину. Результаты были оформлены в виде промышленных регламентов и успешно внедрены в производство на одном из московских заводов.

На церемонии вручения Нобелевской премии по физиологии и медицине, которую Флеминг, Флори и Чейн получили в 1945 году за открытие пенициллина и его лечебного эффекта, Флеминг сказал: «Говорят, что я изобрел пенициллин. Но ни один человек не мог его изобрести, потому что это вещество создано природой. Я не изобретал пенициллин, я всего лишь обратил на него внимание людей и дал ему название».

Комментировать статью "Пенициллин: как открытие Флеминга превратилось в антибиотик"

И вот спустя много лет пенициллины выпускают в различных формах и сочетаниях, используются для лечения бактериальных инфекций у беременных, что очень важно. Без антибиотиков в современном мире никуда.

Всего 1 сообщение .

Еще по теме "Пенициллин: как открытие Флеминга превратилось в антибиотик":

Число россиян, лишившихся родительских прав из-за жестокого обращения с детьми, за пять лет сократилось на 70% За счет чего? Об этом рассказал 11 ноября уполномоченный при президенте ‪#‎РФ‬ по правам ребенка Павел ‪#‎Астахов‬ на международной конференции ‪#‎ЮНИСЕФ‬ в Минске. РИА Новости сообщает, что "по его данным, благодаря введению обязательной подготовки приемных родителей и работе по сопровождению замещающих семей число выявленных...

16 и 17 августа пройдет XVII Московский Международный Фестиваль «Джаз в саду «Эрмитаж». Сохранив все самое лучшее с мероприятий прошлых лет, организаторы радикально обновляют формат. Вход в этом году будет бесплатным, а гостей ждет разнообразная развлекательная программа вне сцены. За прошедшие годы фестиваль превратился в крупнейший джазовый форум на открытом воздухе, получивший признание не только в России, но и за рубежом. Среди участников музыкальной программы в этом году: знаменитый...

1 мая музей-заповедник «Царицыно» начинает летний сезон, главным событием которого станет открытие танцевальной площадки. Во время открытия на площадке пройдут праздничные мероприятия для детей и взрослых: танцевальные мастер-классы от опытных преподавателей, выступления музыкантов. Завершится праздничный вечер дискотекой от легендарного диджея Грува. А все лето для посетителей музея-заповедника «Царицыно» на новой площадке помимо различных мастер-классов также будут проходить лекции...

Отель Radisson Blu Paradise Resort & SPA, Сочи принимает первых гостей. Гостиница располагается на первой линии на берегу Черного Моря в Имеретинской низменности, неподалеку от новых спортивных сооружений. До отеля легко добраться из аэропорта Адлера. Доехать до центра города Сочи гости смогут, воспользовавшись автобусом или экспресс-поездом, который отправляется от аэропорта в центр 5 раз в день. Добраться до знаменитого горнолыжного курорта «Роза Хутор» можно с помощью скоростного поезда...

восстановить флору после/во время антибиотиков. Медицинские вопросы. Ребенок от 1 до 3. Воспитание ребенка от года до трех лет: закаливание Не в капсулах, в бутылочках маленьких. Знаешь как раньше пенициллин? Он более неприятный на вкус, но более живой что ли.

Все лучшее за лето – фестиваль «Лучший Город Земли», 7 сентября 12.00-22.00 проспект Академика Сахарова Лучшие участники, самые яркие моменты, самые вкусные угощения – все, что запомнилось горожанам этим летом на фестивале «Лучший Город Земли», будет собрано 7 сентября в одном месте – на проспекте Сахарова. С 12.00 до 22.00 здесь можно будет увидеть оригинальные граффити от граффити-художников, посмотреть выступления победителей городских соревнований по паркуру, воркауту, скейтпарку и BMX...

Щас вот снова сходили к лору. "У вас вяло текущий синусит, флемоксин - это было слишком слабо, пропейте сумамед". Третий антибиотик чуть больше чем за месяц?.. В какой стороне здравый смысл, подскажите?

Сохраню тут, для истории)))) Вдруг кому пригодится. Вначале меня беспокоили гнойные пробки, которые периодически выдавливались из миндалины и запах изо рта. С этим пошла к ЛОРу в поликлинику. Диагноз поставлен: хронический тонзиллит. Лечение - удаление миндалин, ибо другое ничего не помогает. Получаю направление в 12 городскую больницув ЛОР-отделение на консультацию. Там диагноз подтвердили. Собираю анализы для госпитализации. Важно! Женщинам: оперцию проводят после месячных, чтобы свести к...

это вам в японии колоть ребенку антибиотик стали с лидокаином, или вы сейчас в России??(просто любопытно) вы начали лечение пенициллином и вам необходимо продолжать начатое лечение или инъекциями...

Пенициллы по праву занимают первое место по распространению среди гифомицетов. Естественный резервуар их - почва, причем они, будучи в большинстве видов космополитами, в отличие от аспергиллов, приурочены больше к почвам северных широт.

Как и аспергиллы, они наиболее часто обнаруживаются в виде плесневых налетов, состоящих в основном из конидиеносцев с конидиями, на самых разных субстратах, главным образом растительного происхождения.

Представители этого рода были обнаружены одновременно с аспергиллами благодаря их в общем сходной экологии, широкому распространению и морфологическому сходству.

Мицелий пенициллов в общих чертах не отличается от мицелия аспергиллов. Он бесцветный, многоклетный, ветвящийся. Основное различие между этими двумя близкими родами заключается в строении конидиального аппарата. У пенициллов он более разнообразен и представляет собой в верхней части кисточку различной степени сложности (отсюда его синоним «кистевик»). На основе строения кисточки и некоторых других признаков (морфологических и культуральных) в пределах рода установлены секции, подсекции и серии.

Рис. 1. Строение конидиеносцев у аспергилл

Рис. 2. Строение конидиеносцев у пеницилл

Более сложная кисточка состоит из метул, т. е. более или менее длинных клеток, расположенных на вершине конидиеносца, а на каждой из них находится по пучку, или мутовке, фиалид. При этом метулы могут быть или в виде симметричного пучка, или в небольшом количестве и тогда одна из них как бы продолжает основную ось конидиеносца, а другие располагаются на нем не симметрично. В первом случае они называются симметричными (секция Biverticillata-symmetrica), во втором - асимметричными. Асимметричные конидиеносцы могут иметь еще более сложное строение: метулы тогда отходят от так называемых веточек. И наконец, у немногих видов как веточки, так и метулы могут быть расположены не в один «этаж», а в два, три и больше. Тогда кисточка оказывается как бы многоэтажной, или многомутовчатой.

Детали строения конидиеносцев (гладкие они или шиповатые, бесцветные или окрашенные), размеры их частей могут быть различны в разных сериях и у разных видов, так же как форма, строение оболочки и размеры зрелых конидий. Так же как у аспергиллов, у некоторых пенициллов имеется высшее спороношение - сумчатое (половое). Сумки так же развиваются в нлейстотециях, похожих на клейстотеции аспергиллов. Эти плодовые тела были впервые изображены в работе О. Брефельдом.

Интересно, что у пенициллов существует та же закономерность, которая отмечена для аспергиллов, а именно: чем проще строение конидиеносного аппарата (кисточки), тем у большего числа видов мы находим клейстотеции. Таким образом, чаще всего они обнаруживаются в секциях Monoverticillata и Biverticillata-Symmetrica. Чем сложнее кисточка, тем меньше в этой группе встречается видов с клейстотециями. Так, в подсекции Asymmetrica-Fasciculata, характеризующейся особенно мощными конидиеносцами, объединенными в коремии, нет ни одного вида с клейтотециями. Из этого можно заключить, что эволюция пенициллов шла в направлении усложнения конидиеносного аппарата, возрастающей продукции конидий и угасания полового размножения. По этому поводу можно высказать некоторые соображения. Так как у пенициллов, как и у аспергиллов, имеется гетерокариозис и парасексуальный цикл, то эти особенности представляют собой ту базу, на основе которой могут возникать новые формы, приспосабливающиеся к разным экологическим условиям и способные завоевать новые жизненные пространства для особей вида и обеспечивать его процветание. В соединении с тем огромным количеством конидий, которые возникают на сложном конидиеносце (оно измеряется десятками тысяч), в то время как в сумках и в нлейстотециях в целом количество спор несоизмеримо меньше, общая продукция этих новых форм может быть очень велика. Таким образом, наличие парасексуального цикла и эффективного образования конидий, по существу, обеспечивает грибам ту выгоду, которую другим организмам доставляет половой процесс по сравнению с бесполым или вегетативным размножением.

В колониях многих пенициллов, как у аспергиллов, имеются склероции, служащие, по-видимому, для перенесения неблагоприятных условий.

Таким образом, в морфологии, онтогенезе и других особенностях аспергиллов и пенициллов имеется очень много общего, что позволяет предполагать их филогенетическую близость. Некоторые пенициллы из секции Monoverticillata имеют сильно расширенную верхушку конидиеносца, напоминающую вздутие конидиеносца аспергиллов, и, как аспергиллы, встречаются чаще в южных широтах.

Внимание к пенициллам возросло, когда у них впервые была открыта способность образовывать антибиотик пенициллин. Тогда в изучение пенициллов включились ученые самых разнообразных специальностей: бактериологи, фармакологи, медики, химики и т. д. Это вполне понятно, так как открытие пенициллина было одним из выдающихся событий не только в биологии, но и в ряде других областей, особенно в медицине, ветеринарии, фитопатологии, где антибиотики нашли затем самое широкое применение. Именно пенициллин был первым открытым антибиотиком. Широкое признание и применение пенициллина сыграло большую роль в науке, так как ускорило открытие и введение в лечебную практику других антибиотических веществ.

Лечебные свойства плесеней, образуемых колониями пенициллов, были впервые отмечены русскими учеными В. А. Манассеиным и А. Г. Полотебновым еще в 70-х годах 19-го века. Они использовали эти плесени для лечения кожных заболеваний и сифилиса.

В 1928 г. в Англии профессор А. Флеминг обратил внимание на одну из чашек с питательной средой, на которую была посеяна бактерия стафиллококк. Колония бактерии перестала расти под действием попавшей из воздуха и развивавшейся в этой же чашке сине-зеленой плесени. Флеминг выделил гриб в чистую культуру (зто оказался Penicillium notatum) и продемонстрировал его способность продуцировать бактериостатическое вещество, которое он назвал пенициллином. Флеминг рекомендовал использовать это вещество и отметил, что его можно применять в медицине. Однако значение пенициллина стало очевидным в полной мере лишь в 1941 г. Флори, Чейн и другие описали методы получения, очистки пенициллина и итоги первых клинических испытаний этого препарата. После этого была намечена программа дальнейших исследований, включавшая поиски более подходящих сред и способов культивирования грибов и получения более продуктивных штаммов. Можно считать, что именно с работ по повышению продуктивности пенициллов началась история научной селекции микроорганизмов.

Еще в 1942-1943 гг. было установлено, что способностью продуцировать большое количество пенициллина обладают также некоторые штаммы другого вида - P. Chrysogenum.

Penicillium chrysogenum. Фото: Carl Wirth

Конидиеносцев у пеницилл под микроскопом. Фото: AJ Cann

Вначале пенициллин получали, используя штаммы, выделенные из различных природных источников. Это были штаммы P. notaturn и P. chrysogenum. Затем были отобраны изоляты, дававшие более высокий выход пенициллина, сначала в условиях поверхностной, а потом и погруженной культуры в особых чанах-ферментерах. Был получен мутант Q-176, отличающийся еще более высокой продуктивностью, который и использовался для промышленного получения пенициллина. В дальнейшем на основе уже этого штамма были селекционированы еще более активные варианты. Работа по получению активных штаммов ведется непрерывно. Высокопродуктивные штаммы получают преимущественно при помощи сильнодействующих факторов (рентгеновские и ультрафиолетовые лучи, химические мутагены).

Лечебные свойства пенициллина очень разнообразны. Он действует на гноеродные кокки, гонококки, анаэробные бактерии, вызывающие газовую гангрену, в случаях различных абсцессов, карбункулов, раневых инфекций, остеомиелита, менингита, перитонита, эндокардитов и дает возможность спасти жизнь больных, когда другие лечебные препараты (в частности, сульфамидные) бессильны.

В 1946 г. удалось осуществить синтез пенициллина, который был идентичен природному, полученному биологическим путем. Однако современная пенициллиновая промышленность базируется на биосинтезе, так как он дает воз можность массового изготовления дешевого препарата.

Из секции Monoverticillata, представители которой чаще встречаются в более южных районах, наиболее распространен Penicillium frequentans. Он образует на питательной среде широко растущие бархатистые зеленые колонии с красновато-коричневой обратной стороной. Цепочки конидий на одном конидиеносце обычно соединены в длинные колонки, хорошо видимые при малом увеличении микроскопа. P. frequentans продуцирует ферменты пектиназу, используемую для просветления фруктовых соков, и протеиназу. При низкой кислотности среды этот гриб, как и близкий к нему P. spinulosum, образует глюконовую кислоту, а при более высокой кислотности - лимонную.

Пенициллиновая плесень. Фото: Steve Jurvetson

Продуценты пенициллина - P. chrysogenum и P. notatum. Они встречаются в почве и на различных органических субстратах. Макроскопически их колонии сходны. Они имеют зеленую окраску, и для них, как и для всех видов серии P. chrysogenum, характерно выделение на поверхности колонии эксудата желтого цвета и такого же пигмента в среду, оба эти вида вместе с пенициллином часто образуют эргостерол.

Очень большое значение имеют пенициллы из серии P. roqueforti. Они обитают в почве, но преобладают в группе сыров, характеризующихся «мраморностью». Это сыр «Рокфор», родиной которого является Франция; сыр «Горгонцола» из Северной Италии, сыр «Стилтош» из Англии и др. Всем этим сырам свойственны рыхлая структура, специфический вид (прожилки и пятна голубовато-зеленого цвета) и характерный аромат. Дело в том, что соответствующие культуры грибов используются в определенный момент процесса изготовления сыров. P. roqueforti и родственные виды способны расти в рыхло спрессованном твороге потому, что хорошо переносят пониженное содержание кислорода (в смеси газов, образующихся в пустотах сыра, его содержится меньше 5%). Кроме того, они устойчивы к высокой концентрации соли в кислой среде и образуют при этом липолитические и протеолитические ферменты, воздействующие на жировые и белковые компоненты молока. В настоящее время в процессе изготовления указанных сыров применяют селекционированные штаммы грибов.

Из мягких французских сыров -«Камамбер», «Бри» и др. - выделены P. camamberti и Р. саseicolum. Оба эти вида так давно и настолько адаптировались к своему специфическому субстрату, что из других источников почти не выделяются. В заключительной стадии изготовления сыров «Камамбер» или «Бри» творожную массу помещают для созревания в специальную камеру с температурой 13-14 °С и влажностью 55-60%, воздух которой содержит споры соответствующих грибов. В течение недели вся поверхность сыра покрывается пушистым белым налетом плесени толщиной 1-2 мм. Примерно в течение десяти дней плесневый налет приобретает голубоватый или зеленовато-серый цвет в случае развития P. camamberti или остается белым при преимущественном развитии Р. саseicolum. Масса сыра под воздействием ферментов грибов приобретает сочность, маслянистость, специфические вкус и аромат.

P. digitatum выделяет этилен, вызывающий более быстрое созревание здоровых плодов цитрусовых, находящихся поблизости от плодов, пораженных этим грибом.

P. italicum представляет собой сине-зеленую плесень, вызывающую мягкую гниль плодов цитрусовых. Этим грибом чаще поражаются апельсины и грейпфруты, чем лимоны, в то время как P. digitatum развивается с равным успехом на лимонах, апельсинах и грейпфрутах. При интенсивном развитии P. italicum плоды быстро теряют свою форму и покрываются пятнами слизи.

Конидиеносцы P. italicum часто соединяются в коремии, и тогда плесневый налет приобретает зернистость. Оба гриба имеют приятный ароматический запах.

В почве и на различных субстратах (зерне, хлебе, промышленных товарах и т. п.) часто встречается P. expansum.Но особенно известен он как причина быстро развивающейся мягкой коричневой гнили яблок. Потери яблок от этого гриба при хранении составляют иногда 85-90%. Конидиеносцы этого вида также образуют коремии. Массы спор его, присутствующие в воздухе, могут вызывать аллергические заболевания.

Некоторые виды коремиальных пенициллов приносят большой вред цветоводству. Р. согутbiferum выделяется с луковиц тюльпанов в Голландии, гиацинтов и нарциссов в Дании. Установлена также патогенность P. gladioli для луковиц гладиолусов и, по-видимому, для других растений, имеющих луковицы или мясистые корни.

Некоторые пенициллы секции Asymmetrica (P. nigricans) образуют антигрибной антибиотик гризеофульвин, который показал хорошие результаты в борьбе с некоторыми болезнями растений. Его можно использовать для борьбы с грибами, вызывающими заболевания кожи и волосяных луковиц у людей и животных.

По-видимому, наиболее процветающими в природных условиях оказываются представители секции Asymmetrica. Они имеют более широкую экологическую амплитуду, чем другие пенициллы, лучше других переносят пониженную температуру (P. puberulum, например, может образовывать плесневые налеты на мясе в холодильниках) и относительно меньшее содержание кислорода. Многие из них встречаются в почве не только в поверхностных слоях, но и на значительной глубине, особенно коремиальные формы. Для некоторых видов, как, например, для P. chrysogenum, установлены очень широкие температурные границы (от -4 до +33 °С).

Имея широкий набор ферментов, пенициллы заселяют различные субстраты и принимают самое активное участие в аэробном разрушении растительных остатков.

Самые простые конидиеносцы у пенициллов несут на верхнем конце только пучок фиалид, образующих цепочки конидий, развивающихся базипетально, как у аспергиллов. Такие конидиеносцы называют одномутовчатыми или моновертициллятными (секция Monoverticillata, рис. 231). Более сложная кисточка состоит из метул, т. е. более или менее длинных клеток, расположенных на вершине конидиеносца, а на каждой из них находится по пучку, или мутовке, фиалид. При этом метулы могут быть или в виде симметричного пучка (рис. 231), или в небольшом количестве и тогда одна из них как бы продолжает основную ось конидиеносца, а другие располагаются на нем не симметрично (рис. 231). В первом случае они называются симметричными (секция Biverticillata-symmetrica), во втором - асимметричными (секция Аэутmetrica). Асимметричные конидиеносцы могут иметь еще более сложное строение: метулы тогда отходят от так называемых веточек {рис. 231). И наконец, у немногих видов как веточки, так и метулы могут быть расположены не в один «этаж», а в два, три и больше. Тогда кисточка оказывается как бы многоэтажной, или многомутовчатой (секция Polyverticillata). У некоторых видов конидиеносцы объединяются в пучки - коремии, особенно хорошо развитые в подсекции Asymmetrica-Fasciculata. Когда коремии преобладают в колонии, их можно видеть невооруженным глазом. Иногда они бывают высотой 1 см и больше. Если в колонии коремии слабо выражены, то она имеет мучнистую или зернистую поверхность, чаще всего в краевой зоне.

Так же как у аспергиллов, у некоторых пенициллов имеется высшее спороношение - сумчатое (половое). Сумки так же развиваются в нлейстотециях, похожих на клейстотеции аспергиллов. Эти плодовые тела были впервые изображены в работе О. Брефельдом (1874).

Лечебные свойства плесеней, образуемых колониями пенициллов, были впервые отмечены русскими учеными В. А. Манассеиным и А. Г. Полотебновым еще в 70-х годах прошлого века. Они использовали эти плесени для лечения кожных заболеваний и сифилиса.

Еще в 1942-1943 гг. было установлено, что способностью продуцировать большое количество пенициллина обладают также некоторые штаммы другого вида-P. chrysogenum (табл. 57). Активные штаммы были выделены в СССР в 1942 г. профессором 3. В. Ермольевой с сотрудниками. Много продуктивных штаммов выделено и за рубежом.

Из лесных почв и подстилки главным образом хвойных лесов разных мест земного шара выделяется обычно P. thomii (табл. 56, 57), легко отличимый от других пенициллов секции Monoverticillata наличием розовых склероциев. Штаммы этого вида отличаются высокой активностью в разрушении танина, а также они образуют пенициллиновую кислоту - антибиотик, действующий на грамположительные и грамотрицательные бактерии, микобактерии, актиномицеты, на некоторые растения и животных.

Многие виды из той же секции Monoverticillata были выделены с предметов военного снаряжения, с оптических инструментов и других материалов в условиях субтропиков и тропиков.

С 1940 г. в странах Азии, особенно в Японии и Китае, известно тяжелое заболевание людей под названием отравления от желтого риса. Оно характеризуется сильным поражением центральной нервной системы, двигательных нервов, расстройством сердечно-сосудистой системы и органов дыхания. Причиной заболевания оказался гриб P. citreo-viride, выделяющий токсин цитреовиридин. В связи с этим было высказано предположение, что при заболевании людей бери-бери наряду с авитаминозом имеет место и острый микотоксикоз.

Не меньшее значение имеют представители секции Biverticillata-symmetrica. Они выделяются из различных почв, из растительных субстратов и промышленных изделий в условиях субтропиков и тропиков.

Многие из грибов этой секции отличаются яркой окраской колоний и выделяют пигменты, диффундирующие в окружающую среду и окрашивающие ее. При развитии этих грибов на бумаге и бумажных изделиях, на книгах, предметах искусства, тентовых покрытиях, обивках автомобилей образуются цветные пятна. Один из основных грибов на бумаге и книгах - P. purpurogenum. Его широко растущие бархатистые желтовато-зеленые колонии обрамлены желтой каймой растущего мицелия, а обратная сторона колонии имеет пурпурно-красную окраску. Красный пигмент выделяется и в окружающую среду.

Особенно большое распространение и значение среди пенициллов имеют представители секции Asymmetrica.

Выше уже говорилось о продуцентах пенициллина - P. chrysogenum и P. notatum. Они встречаются в почве и на различных органических субстратах. Макроскопически их колонии сходны. Они имеют зеленую окраску, и для них, как и для всех видов серии P. chrysogenum, характерно выделение на поверхности колонии эксудата желтого цвета и такого же пигмента в среду (табл. 57).

Можно добавить, что оба эти вида вместе с пенициллином часто образуют эргостерол.

В почве и на различных субстратах (зерне, хлебе, промышленных товарах и т. п.) часто встречается P. expansum (табл. 58).Но особенно известен он как причина быстро развивающейся мягкой коричневой гнили яблок. Потери яблок от этого гриба при хранении составляют иногда 85-90%. Конидиеносцы этого вида также образуют коремии. Массы спор его, присутствующие в воздухе, могут вызывать аллергические заболевания.

Большое значение из коремиальных грибов имеют пенициллы из серии P. cyclopium. Они широко распространены в почве и на органических субстратах, часто выделяются с зерна и зерновых продуктов, с промышленных товаров в разных зонах земного шара и отличаются высокой и разнообразной активностью.

P. cyclopium (рис. 232) принадлежит к одним из самых сильных токсинообразователей в почве.

СУМЧАТЫЕ ГРИБЫ – большая и разнобразная группа, составляющая отдел Ascomycota в царстве Fungi. Основной признак А. – образование в результате кариогамии (слияния ядер) и последующего мейоза половых спор (аскоспор) в особых структурах – сумках,… … Словарь микробиологии

Дейтеромицеты, пли несовершенные грибы, наряду с аскомицетами и базидиомицетами представляют один из крупнейших классов грибов (в нем около 30% всех известных видов). Этот класс объединяет грибы с септированным мицелием, весь жизненный… … Биологическая энциклопедия

Пенициллы

Род Пенициллиум (Penicillium ) относится к порядку гифомицетов (Hyphomycetales ) из класса несовершенных грибов (Deuteromycota ). Естественное местообитание этих грибов - почва, они часто обнаруживаются на самых разных субстратах, главным образом растительного происхождения.

Еще в XV-XVI вв. в народной медицине при лечении гнойных ран использовалась зеленая плесень. В 1928 г. английский микробиолог Александр Флеминг заметил, что пеницилиум, случайно попавший в культуру стафилококка, полностью подавил рост бактерий. Эти наблюдения Флеминга легли в основу учения об антибиозе (антагонизме между отдельными видами микроорганизмов). В развитии исследований микробного антагонизма значительную роль сыграли Л.Пастер, И.И. Мечников.

Противомикробное действие зеленой плесени обусловлено особым веществом - пенициллином, выделяемым этим грибом в окружающую среду. В 1940 г. пенициллин был получен в чистом виде английскими исследователями Г.Флори и Э.Чейном, а в 1942 г., независимо от них, советскими учеными З.В. Ермольевой и Т.И. Балезиной. Во время второй мировой войны пенициллин спас жизни сотен тысяч раненых. Спрос на пенициллин был так велик, что его производство увеличилось с нескольких миллионов единиц в 1942 г. до 700 млрд единиц в 1945 г.

Пенициллин применяют при пневмонии, сепсисе, гнойничковых заболеваниях кожи, ангине, скарлатине, дифтерии, ревматизме, сифилисе, гонорее и других заболеваниях, вызванных грамположительными бактериями.

Открытие пенициллина положило начало поиску новых антибиотиков и источников их получения. С открытием антибиотиков появилась возможность успешного лечения почти всех инфекционных заболеваний, вызываемых микробами.

Но зеленые плесени успешно применяются не только в медицине. Большое значение имеют пенициллы вида P.roqueforti . В природе они обитают в почве. Мы хорошо знакомы с ними по группе сыров, характеризующихся «мраморностью»: «Рокфор», родиной которого является Франция, сыр «Горгонцола» из Северной Италии, сыр «Стилон» из Англии и др. Всем этим сырам свойственны рыхлая структура, специфический «плесневелый» вид (прожилки и пятна голубовато-зеленого цвета) и характерный аромат. P.roqueforti нуждается в малом количестве кислорода, выносит высокие концентрации углекислого газа.

При приготовлении мягких французских сыров «Камамбер», «Бри» и некоторых других используются P.camamberti и P.caseicolum , которые образуют на поверхности сыра характерный белый «войлочный» налет. под воздействием ферментов этих грибов сыр приобретает сочность, маслянистость, специфические вкус и аромат.

Аспергиллы

Аспергиллы, так же как и пенициллы, относятся к классу несовершенных грибов. Естественное их местообитание - верхние горизонты почв, особенно в южных широтах, где их чаще всего обнаруживают на различных субстратах, главным образом растительного происхождения. Большинство представителей этого рода - сапрофиты, но встречаются и условные патогены человека и животных, которые, например, у людей с ослабленным иммунитетом могут вызывать заболевания - аспергиллезы.
Грибы видов A.flavus и A.oryzae - главные компоненты сообщества плесневых грибов, развивающихся на зерне и семенах, главным образом на рисе, горохе, соевых бобах, арахисе. Они продуцируют ферменты: амилазы, липазы, протеиназы, пектиназы, целлюлазы и др. Именно поэтому A.oryzae и родственные ему виды используются на Востоке для пищевых целей в течение многих столетий. Спиртовая промышленность Японии и других стран Востока, в которых для изготовления рисовой водки сакэ требуется сначала осахарить крахмал риса, целиком основана на ферментативных свойствах грибов этой группы. Традиционный соевый соус «сэю», соево-рисовый соус «тыонг» (Вьетнам), суповая заправка на основе соевых бобов «мисо» (Япония, Китай, Филиппины) и другие продукты питания изготавливают с использованием аспергиллов.
Широкое применение в биотехнологии получила способность A.niger и других видов этой группы к образованию лимонной, щавелевой, глюконовой, фумаровой кислот. Кроме органических кислот аспергиллы, и в частности A.niger, cпocoбны cинтeзиpoвaть витамины: биотин, тиамин, рибофлавин и др. Это их свойство находит промышленное применение.

Таблица 1. Свойства грибов

Гриб-хищник нашли в куске янтаря

Янтарь запечатлел, как древний хищный грибок окольцевал червя-нематоду, возможно, с целью его съесть

Немецкие учёные из берлинского университета Гумбольдта (Humboldt-Universitдt zu Berlin) под руководством Александра Шмидта (Alexander Schmidt) обнаружили в карьере на юго-западе Франции кусок янтаря, в котором сохранился, предположительно, хищный гриб возрастом около 100 миллионов лет и останки нематод.

Находка побила предыдущий рекорд: найденный тогда хищный гриб был лишь 15-20 миллионов лет от роду. Но не только это удивило исследователей. Обычно хищные грибы проживают в почве, и у них весьма невелик шанс быть "замороженными" в янтаре (являющемся изначально древесной смолой). Теперь учёные надеются, что данный экземпляр хоть немного прояснит, как эволюционировали эти странные существа.

Современные хищные грибы часто ловят в свои липкие "сети" и кольца (срабатывающие подобно лассо) очень маленьких червей нематод, которые питаются на их поверхности. Когда червь умирает, ткани гриба прорастают в него и переваривают.

Пока учёным неизвестно, как хищные грибы изменялись в течение всей своей истории, а изучить это практически невозможно. У грибов отсутствуют скелет или раковина, поэтому, когда они отмирают, ничего не остаётся. Именно поэтому для исследователей так важна эта находка.

Так как найденный гриб обладает такими же, как и современные представители, петлями (около 10 микрометров в диаметре), то биологи делают вывод, что подобное пищевое поведение было свойственно ещё древним представителям хищных грибов.

Хищные грибы к вашим услугам

Вам когда-либо попадался в лесу зубастый подберезовик? А вооруженного острыми когтями масленка не видали?

Нет? Тогда все правильно. Лесные грибы - народ мирный. Даже пользующийся недоброй славой красавец мухомор ни на кого нападать не собирается. Стоит себе на лесной полянке, зверей поджидает. Говорят, лоси его очень любят. А страшная бледная поганка сама перепугана до смерти, от людей старается подальше держаться, в лесной чаще таится. И не вина ее, а беда, что на шампиньон слегка похожа.

И все-таки они существуют, эти странные хищные грибы, столь непохожие на знакомые всем дары леса.

Сначала на экране появился изящный червячок. Многократно увеличенный съемкой, он вольно плавал в растворе, изгибался, охотно позируя. Но вот в углу кадра возникли какие-то странные нити. Они медленно, но верно ползли к червячку. От нитей отходили отростки, превращались в крючки и петли. Вот уже вокруг червячка выросла целая сеть. Он еще пытается освободиться, отчаянно бьется, но кольца и петли сжимаются все туже. Конец.

Так, почти фильмом ужасов начала свой доклад о хищных грибах на Всесоюзной конференции «Пути совершенствования мик-робиологической борьбы с вредными насекомыми и болезнями растений» доктор био-логических наук Нисса Ашрафовна Мехтиева.

УКСУСНАЯ УГРИЦА И ДРУГИЕ

Героиня фильма, уксусная угрица - сущест-во безобидное. Живет себе в забродившем уксусе, никому не мешает. Исследователи любят использовать ее как модельный организм для разных опытов. Для этого доста-точно капнуть немного уксуса в крахмальный клейстер. Но не таковы ее многочисленные братья и сестры по классу нематод, или круглых червей.

Хочу, чтобы меня поняли правильно. Вовсе не собираюсь бросить тень на весь этот класс, по числу особей самый многочисленный в царстве животных и уступающий лишь классу насекомых по числу видов. Многие его представители честно трудятся в отдаленных уголках Земли, подчас в очень не-легких условиях, внося неоценимый вклад в круговорот веществ в природе. Это до-стойные, уважаемые жители воды и суши. Особенно много нематод живет в почве.

Возьмем фитонематод, живущих в тканях растений. Раньше неурожаи картофеля и свеклы после нескольких лет монокультуры приписывали «утомлению почвы». Лишь в нашем веке было открыто, что виноваты нематоды. Ежегодные потери мировой сельскохозяйственной продукции от них око-ло 12 %. В денежном выражении для 20 основных культур это 77 миллиардов долларов. И не подумайте, что такая беда только в раз-вивающихся странах с отсталой агротехни-кой. Так, в США фитонематоды причиняют ежегодный убыток в 5-8 миллиардов дол-ларов. И поэтому сейчас по сравнению с 1967 годом затраты на изучение фитоне-матод возросли в США в восемь раз.

Эти крошечные червячки вредят на полях, в огородах и теплицах. Например, огурцы и помидоры терзают так называемые галло-вые нематоды, образующие вздутия на кор-нях.

ВЕЧНЫЙ БОЙ

Для борьбы с нематодами в теплицах почву пропаривают и вносят ядохимикат - какой-либо нематицид, например дазомет или гетерофос. Для розничной продажи населе-нию у нас разрешен только один немати-цид - тиазон 40 %. Его рекомендуют равно-мерно вносить в почву (тщательно переме-шивая ее при этом на глубину пахотного слоя). При сильном заражении галловыми нематодами приходится менять всю землю в теплице.

Чтобы избавиться от нематод на полях, земледельцы издавна применяют чередование культур. Например, после 5-7 лет моно-культуры картофеля выращивают люпин или другие бобовые. Замечено также, что нематод отпугивают некоторые растения, например редька и бархатцы.

Однако полного оздоровления почвы эти меры не дают.

Больше надежд на селекционеров, на устойчивые сорта. Начиная с шестидесятых годов в разных странах выведено много устойчивых к нематодам сортов картофеля. Увы, нередко их клубни оказываются невкусными не только для нематод, но и для нас. Так получилось, например, с сортом Мета, выведенным Литовским НИИ земледе-лия совместно с Всесоюзным НИИ гельмин-тологии им. К. И. Скрябина. Районированный в Литве, Белоруссии и нескольких областях РСФСР, он не находит сбыта из-за низких вкусовых качеств.

К борьбе с нематодами подключилась и генная инженерия. Прошлым летом две американские фирмы, «Микоген» и «Монсанто», подписали соглашение о введении гена, ответственного за выработку токсина бактерии Bacillus turyngiensis в растения сои, хлопчатника, томатов и картофеля. Этот токсин убивает фитонематод. Полагают, что растения таким образом будут сами себя защищать.

Почему же так трудна борьба с немато-дами?

Дело в том, что за многие века эволюции нематоды выковали очень серьезное оружие - способность образовывать цисты. Циста - это старая самка, набитая личин-ками. Этакий кожаный мешочек. Благодаря своей прочной оболочке, циста спокойно пе-реносит все невзгоды - и пропаривание, и химические обработки почвы. Циста может храниться в земле десятками лет. А придет время - личинки выйдут из нее и примутся за свое. Но вернемся к хищным грибам.

ТРЕТЬЕ ЦАРСТВО

Карл Линней, создатель систематики живого, отнес грибы к царству растений. У него были для этого веские основания. Как и у растений, клетки грибов окружены оболочкой из клет-чатки, и, полагал Линней, грибы, в отличие от животных, неспособны к активному дви-жению.

Однако в наши дни специалисты выделяют грибы в отдельное, отличное от растений и животных третье царство. Число видов в нем огромно. Многие из них по отношению к лю-дям настроены враждебно: вызывают болезни человека. Не милуют они и животных, и ра-стения, портят пищу, древесину, текстиль и другие материалы. Но есть среди грибов такие, кого мы с полным правом можем называть друзьями. Среди них и герои моего рассказа. Английский ученый К. Л. Даддингтон так и озаглавил свою книгу о них: «Хищные грибы - друзья человека».

В науке они фигурируют не так уж давно, с шестидесятых годов прошлого века. Именно тогда известный русский миколог и фитопатолог, специалист по грибам и болезням растений Михаил Степанович Воронин, ис-следуя под микроскопом почвенный гриб Arthro botrys oligospora, тщательно описал и зарисовал никем еще не виданные крючки, петли и кольца, в изобилии образующиеся на нитях и спорах гриба. Увы, их назначение многие годы оставалось загадкой.

Лишь в 80-х годах того же XIX века Вильгельм Цопф, профессор университета в Галле, установил, что странные образования не что иное, как орудия охоты! Ловчие петли, кольца и крючки нужны хищным грибам для того, чтобы охотиться на нематод, превосходящих их силой и размерами.

|
пенициллин, пенициллиновый ряд
Penicillium Link, 1809

(лат. Penicillium) - плесневой гриб, образующийся на продуктах питания и вследствие этого портящий их. Penicillium notatum, один из видов этого рода, - источник первого в истории антибиотика пенициллина, изобретённого Александром Флемингом.

1 Открытие пеницилла
2 Размножение и строение пеницилла
3 Происхождение термина
4 См. также
5 Ссылки

Открытие пеницилла

В 1897 году молодой военврач из Лиона по имени Эрнест Дюшен сделал «открытие», наблюдая за тем, как арабские мальчишки-конюхи применяют плесень с ещё сырых седел для обработки ран на спинах лошадей, натертых этими же самыми седлами. Дюшен тщательно исследовал взятую плесень, определил её как Penicillium glaucum, опробовал на морских свинках для лечения тифа и обнаружил её разрушающее действие на бактерии Escherichia coli. Это было первое в истории клиническое испытание того, что вскоре станет известным всему миру пенициллином.

Молодой человек представил результаты своих исследований в виде докторской диссертации, настойчиво предлагая продолжить работу в данной области, однако парижский Институт Пастера не удосужился даже подтвердить получение документа - видимо, потому, что Дюшену было всего двадцать три года.

Заслуженная слава пришла к Дюшену уже после смерти, в 1949 году, - через 4 года после того, как сэр Александр Флемминг был удостоен Нобелевской премии за открытие (уже в третий раз) антибиотического эффекта пеницилла.

Размножение и строение пеницилла

Естественной средой обитания пеницилла является почва. Пеницилл часто можно увидеть в виде зелёного или голубого плесневого налета на разнообразных субстратах, в основном, растительных. Гриб пеницилл имеет сходное строение с аспергиллом, также относящимся к плесневым грибам. Вегетативный мицелий пеницилла ветвящийся, прозрачный и состоит из множества клеток. Отличие пеницилла от мукора в том, что его грибница многоклеточная, тогда как у мукора - одноклеточная. Гифы гриба пеницилла либо погружены в субстрат, либо расположены на его поверхности. От гифов отходят прямостоячие или приподнимающиеся конидиеносцы. Эти образования ветвятся в верхнем отделе и формируют кисточки, несущие цепочки одноклеточных окрашенных спор - конидий. Кисточки пеницилла могут быть нескольких видов: одноярусные, двухъярусные, трехъярусные и несимметричные. У некоторых видов пеницилла конидийконидии образуют пучки - коремии. Размножение пеницилла происходит с помощью спор.

Происхождение термина

Термин «пеницилл» был придуман Флеммингом в 1929 году. По счастливой случайности, явившейся результатом стечения ряда обстоятельств, учёный обратил внимание на антибактериальные свойства плесени, которую он определил как Penicillium rubrum. Как выяснилось, определение Флемминга оказалось неверным. Лишь через много лет Чарльз Том откорректировал его оценку и дал грибку правильное название - Penicillum notatum.

Данная плесень изначально именовалась Penicillium из-за того, что под микроскопом её спороносные лапки выглядели как крошечные кисточки.

См. также

Penicillium camemberti
Penicillium funiculosum
Penicillium roqueforti

Ссылки

пеницилламин, пенициллин, пенициллин гэж юу вэ, пенициллин инструкция, пенициллин история, пенициллин открытие, пенициллин формула, пенициллиновый ряд, пенициллины 5 поколение, пенициллины бүлгийн