Организмдер арасындағы әртүрлілік пен байланыс туралы ғылым систематика немесе таксономия деп аталады. Оның міндеті­организмдерді топтарға бөлу.

Халықаралық номенклатура кодексінің (зоологиялық, ботаникалық, бактериялар, вирустар номенклатурасы) шешімі бойынша келесі таксономиялық категориялар ұсынылды: класс, бөлім, қатар, туыс, тұқым, түр.

Бір немесе басқа таксономиялық санаттағы біртекті қасиеттері бойынша біріктірілген организмдер тобы таксон деп аталады. Таксономия организмдерді жіктеу принциптерін зерттейтін систематиканың бөлімі.

Номенклатура сипатталған объектілерге атау беру ережелерін әзірлейтін таксономияның арнайы бөлімі. Микробиологияда К. Линнейдің екілік номенклатурасы қолданылады, онда биологиялық түрге екі сөзден тұратын атау беріледі. Бірінші сөз тұқымның атауы және бас әріппен жазылады, екінші сөз түрді білдіреді және кіші әріппен жазылады, мысалы, Escherichia (туыс) coli (түр) E. coli атауы. Түрді қайта еске түсіргенде, жалпы атауы бастапқы әріпке дейін қысқарады, мысалы, E. coli.

Ең үлкен таксономиялық категория – патшалық, содан кейін  патша асты, класс, бөлім, қатар, туыс, тұқым, түр, түр асты және т. б.

Түр (species) негізгі таксономиялық категориялардың бірі болып табылады. Бұл біртұтас генотипі бар, ұрпақты ұрпақ қалыптастыру үшін қиылысуы мүмкін, бірқатар морфологиялық, биохимиялық, физиологиялық белгілердің тасымалдаушылары болып табылады және белгілі бір ареалда тұрады.

Алайда, бактерияларда жыныстық көбею болмайды, сондықтан бұл анықтама оларға қолданылмайды, сонымен қатар хромосомадан тыс генетикалық элементтердегі генетикалық ақпарат түрге жататындығын анықтау үшін қолданылмайды.

Осылайша, микроорганизмдердің түрі морфозиологиялық қасиеттерінің ұқсастығы бойынша біріктірілген, бірақ тұқымның басқа өкілдерінен ерекшеленетін даралар жиынтығы болып табылады. Түр микроорганизмдер таксономиясындағы соңғы бірлік емес. Түр ішінде жеке ерекшеліктерімен ерекшеленетін нұсқалар бар. Кейбір қасиеттері бойынша ерекшеленетін микроорганизмдердің кейбір жиынтығы var (түрі) немесе type (типі) жұрнағын қолдану арқылы белгіленеді.

Осылайша анықталады:

1) сероварлар (антигендік құрылымы бойынша ерекшеленеді);

2) хемоварлар (химиялық заттарға сезімтал);

3) фаговарлар (фагтарға сезімталдығы бойынша ерекшеленеді);

4) ферментоварлар (ферментативті қасиеттері бойынша);

5) бактериоциноварлар (сол немесе онымен байланысты түрдің штамдарын басу үшін бактериялар өндіретін арнайы ақуыздар бойынша);

6) бактериоциногеноварлар (басқа бактерияларға зиянды әсер ететін заттар бойынша).

Тұқым – бұл жоғары дәрежелі таксон, онда түрлер біріктіріледі, тұқымдастар отбасыларға біріктіріледі, содан кейін сыныптар, бөлімдер, патшалықтар болады. Микроорганизмдер үшін олардың жоғары таксономиялық категорияларын анықтау үшін әлі толық анықтама жоқ.

Ұқсас морфологиялық, культуралық, тинкториалды, антигендік және биохимиялық қасиеттерімен сипатталатын біртекті организмдердің қауымдастығы таза бактериялық дақыл деп аталады. Бактериялардың таза дақыл белгілі бір көзден оқшауланған жағдайда және түрдің басқа өкілдерінен ерекшеленетін болса, дақыл штамм деп аталады. Штамдар арасындағы айырмашылықтар түр ішінде болады. Микробиологиядағы бір микробтық жасушаның ұрпақтарының жиынтығы клон деп аталады.

 

5.1 Микроорганизмдердің қазіргі жіктелуі және номенклатурасы

 

Биологиялық объектілердің таксономиясының екі түрі бар: табиғи және филогенетикалық. Осы типтегі таксономияда негіз организмдер арасындағы туыстық байланыстарды орнату болып табылады. Екінші типтегі систематика – жасанды немесе практикалық. Бұл типте белгілі бір таксондарға жататындығын анықтау мақсатында организмдер арасындағы ұқсастық дәрежесі анықталады.

Прокариоттық организмдерді анықтау американдық бактериологтар қоғамы шығаратын «Бактериялардың анықтамасы» деп аталатын мерзімді басылымды қолдану арқылы жүзеге асырылады. Басылымға бактериялардың әртүрлі топтарын зерттеу саласындағы ірі мамандар да тартылады. Детерминанттың алғашқы басылымын 1923 жылы Д. Х. Берги бастаған американдық бактериологтар тобы шығарды. 1984–1989 жылдары шыққан «Бактериялардың анықтамасы» тоғызыншы басылымында. патшалыққа біріктірілген барлық бактериялар Рrоcаrуоtaе 33 топқа оңай анықталатын белгілер бойынша бөлінді олар топ атауларына енгізілді. Детерминанттағы топтар келесідей аталды, мысалы анаэробты грам теріс коккалар (8 топ) немесе жеміс денелерін құрайтын жылжымалы бактериялар (24 топ). Берги бойынша жіктеу идеясы бактерияларды анықтаудың қарапайымдылығы болды.

Осы мақсатта келесі белгілердің жиынтығы қолданылады:

1) Морфологиялық белгілер оларға өзара орналасу сипаты, өлшемдері, формалары жатады;

2) Тинкториальды қасиеттер – бактериялардың әртүрлі бояғыштарға бейімділігі. Маңызды белгі – бұл жасуша қабырғасының химиялық құрамына және оның құрылымына байланысты Грам әдісімен бояуға қатынасы. Бұл белгіге сәйкес барлық бактериялар грам оң және грам теріс болып бөлінеді. Морфологиялық белгілер және Грам әдісімен бояуға деген көзқарас үлкен таксондардың дифференциалды белгісі болып табылады-тұқымдастар, отбасылар және т. б.;

3) Дақылдық қасиеттері тығыз және сұйық қоректік ортада бактериялардың көбеюін сипаттайды;

4) Бактериялардың қозғалғыштығы қозғалмалы және қозғалмайтын бактерияларды ажыратады. Жылжымалы түрлерге өзгермелі, жылжымалы және қозғалмалы формалар жатады;

5) Спора түзілуі – споралардың пішіні және олардың жасушада орналасу сипаты сияқты белгілер жатады;

6) Физиологиялық қасиеттерге көміртекті (ауто- және гетеротрофтар), азотты (аминоавтотрофтар, аминогетеротрофтар) қореқтену әдістері жатады; тыныс алу түрлері: облигатты аэробтар, факультативті анаэробтар, облигатты анаэробтар;

7) Биохимиялық қасиеттері – протеолитикалық белсенділік, көмірсуларды ашыту қабілеті, аммиак, индол түзілуі, уреаза және басқа ферменттердің болуы жатады;

8) Арнайы бактериофагтарға сезімталдық;

9) Бактериялардың антигендік қасиеттері олардың жасуша қабырғасының химиялық құрамына және бактериялардың флагеллаларына байланысты;

10) Жасуша қабырғаларының химиялық құрамы аминқышқылдары мен қанттардың құрамы мен құрамы;

11) Липидті және майлықышқылды құрамы. Бұл зерттеу жоғары бөлу қабілеті мен сезімталдығы бар газ хроматография әдісін қолдану арқылы жүзеге асырылады;

12) Ақуыз спектрлері. Фракциялау әдісімен рибосомалық, жасушаішілік және мембраналық ақуыздардың күрделі қоспалары белоктардың жіктелетін түрінің фракциясының ақуыз спектрлерін алу мақсатында бөлінеді.

13) Нуклеотидтердің құрамы және олардың реттілігі. Бұл белгілерге ДНҚ молекуласындағы нуклеотидтер тізбегі, РНҚ-ның нуклеотидтік құрамы, ұқсас функциялары бар ферменттер ақуыздарындағы аминқышқылдарының тізбегі жатады.

Қазіргі уақытта микроорганизмдерді жүйелеу үшін бірқатар таксономиялық жүйелер қолданылады:

- Сандық таксономия. Бұл таксономиялық жүйе барлық белгілердің эквиваленттілігін мойындайды. Оны қолдану үшін бірнеше ондаған белгілер туралы ақпарат қажет. Сәйкес келетін белгілердің саны бойынша түрге жататындығы белгіленеді.

- Серотаксономия. Медициналық бактериологияда қолданылады. Иммундық сарысулармен реакциялар арқылы бактериялардың антигендері зерттеледі. Жүйенің кемшілігі бактерияларда түрге тән антиген әрдайым табыла бермейді.

- Хемотаксономия. Физика-химиялық әдістердің көмегімен микробтық жасушаның аминқышқылдары, липидті құрамы және оның кейбір компоненттерінің құрамы зерттеледі.

- Гендік систематика. Негізінде бактериялардың трансформация, трансдукция және гомологиялық ДНҚ-мен конъюгация қабілеті жатыр, сонымен қатар тұқым қуалаушылықтың хромосомадан тыс факторлары – транспозондар, фагтар және плазмидалар талданады.

 

5.2 Прокариоттардың Берджи (Bergye) анықтамасы

 

Бактерияларды анықтау үшін ең танымал және жиі қолданылатын бактериялардың фенотиптік жіктелуі болып табылады. Ол фенотиптік белгілер жиынтығын қолдануға негізделген: морфологиялық, дақыл, физиологиялық және биохимиялық. Фенотиптік классификация «Берджи бактерияларын анықтаушының» тоғызыншы басылымында ұсынылған. Шекаралық қабаттың құрылымы негізінде жасушалар бактериялар төрт негізгі санатқа немесе бөлімге бөлінеді:

1) Gracilicutes (лат. cutes – тері, graciles – жұқа) Грам теріс боялған бактериялар, жасуша қабырғалары бар;

2) Firmicutes (лат. firmus – берік) грам оң бактериялар, жасуша қабырғалары бар;

3) Tenericutes (лат. tener – жұмсақ) жасуша қабырғалары жоқ бактериялар;

4) Mendosicutes (лат. mendosus – қателік) бұл архебактериялар, олардың жасуша қабырғасы прокариоттардың жасуша қабырғасынан ерекшеленеді.

Gracilicutes бірінші бөліміне әртүрлі морфология бактериялары кіреді, олардың қабырғасы грам теріс боялған. Олардың көбеюінің негізгі жолы – қос бөліну кейде бүршіктену, эндоспора түзбейді. Олар талшық көмегімен барлық жолдармен қозғалады, бірақ иілу, сырғу арқылы қозғалатын түрлер де бар. Бөлім аэробты, анаэробты және факультативті бактерияларды, сондай-ақ фототрофты және химотрофты бактерияларды біріктіреді. Бөлімге үш класс кіреді: Scotobacteria, Oxyphotobacteria, Anoxyphotobacteria.

Scotobacteria класы грам теріс бактериялардың ең үлкен класы. Сынып грек сөзінен шыққан scotos қараңғылық дегенді білдіреді, өйткені бұл сыныптағы бактериялар метаболизм үшін жарық энергиясын пайдаланбайды, бірақ тотығу-тотықсыздану реакцияларының энергиясын пайдаланады.

Оксифотобактерия класына цианобактериялар мен прохлорофиттер жатады, оксигенді фотосинтез молекулалық оттегінің бөлінуімен жүзеге асырылады, өсімдіктердің фотосинтезіне ұқсас жүреді.

Anoxyphotobacteria класының құрамында күлгін, жасыл бактериялар мен гелиобактериялар кездеседі. Олар аноксигенді фотосинтезбен сипатталады, яғни процесте молекулалық оттегі бөлінбейді.

Firmicutes-тің екінші бөлімі грам оң бактерияларды қамтиды. Жасушалардың морфологиясы әртүрлі, таяқшалар, жіп тәрізді, коккалар және тармақталған пішіндер бар. Олардың арасында түрлері бар эндоспора түзетін. Басым көпшілігі қозғалыссыз, қозғалмалы формалар перитрихия көмегімен қозғалысты жүзеге асырады. Бөлімде аэробтар, анаэробтар және элективті анаэробтар бар. Бөлім екі сыныптан тұрады: Firmibacteria және Thallobacteria. Бірінші класс тармақталуға қабілетсіз грам оң бактериялардан тұрады. Екінші сыныптың құрамында көптеген тармақталған формалар бар.

Tenericutes бөлімі жасуша қабырғасы жоқ бактериялардан тұрады. Жасуша қабырғасының болмауына байланысты жасуша пішіні тұрақты емес, мұндай бактериялардың таза дақылда сфералық, жіп тәрізді, диск тәрізді, таяқша тәрізді және басқа формалар бір уақытта кездеседі. Көбею қос бөліну және бүршіктену арқылы жүреді. Грам теріс, қатты ортада терең өсіп келе жатқан ұсақ колониялар түзеді. Сапрофитті, паразиттер және патогендік түрлер бар. Бөлім Mollicutes (микоплазма) бір класымен ұсынылған.

Mendosicutes бөлімін құрайтын бактерияларда жасуша қабырғасында сыртқы жұмсақ қабаты жоқ, тек муреинсыз (пептидогликан) ішкі қатты қабаты бар. Бұл міндетті анаэробтар, көпшілігінде флагелла бар. Экологиялық және метаболикалық жағынан алуан түрлі, төтенше жағдайларда өмір сүре алады. Бөлім Аrchaebacteria класынан тұрады.

Осылайша, төрт бөлімде немесе негізгі санаттарда бактериялардың 35 тобы немесе секциясы бар.

 

Өздік жұмыс істеуге арналған тапсырмалар

 

1. Бактерия түрі дегеніміз не (микробиологиядағы бактерия түрін анықтау жалпы биологиядағы түрді анықтаудан несімен ерекшеленеді)?
2. Микроорганизмдердің таксономиясына негізделген қасиеттер мен белгілерді тізімдеңіз?
3. Эукариоттар мен прокариоттарды, атап айтқанда бактериялардағы «түр» ұғымының айырмашылығы неде?
4. Микробиологиядағы «таза дақыл», «штамм» және «клон» терминдері нені білдіреді?
5. Биологиялық объектілердің таксономиясының қандай түрлері бар, олардың арасындағы айырмашылықтар қандай?
6. Бактериялар қандай бөлімдерге бөлінеді және қандай белгілері бойынша?
7. Микроорганизмдердің туыстық дәрежесін анықтау үшін қандай генетикалық әдістер қолданылады?
8. Микроорганизмдер ДНҚ-ның есептелген ұқсастық коэффициенттері бойынша қанша және қандай топтарға бөлінді?
9. Vira патшалығының өкілдерін жіктеудің негізі қандай?