Autor artykułu:
Katarzyna Ławer*, Daria Czaplejewicz
Katedra Cytologii i Embriologii Roślin, Wydział Biologii, Uniwersytet Gdański
*katarzyna.koszycka(a)biol.ug.edu.pl
Powietrze ze względu na swoje właściwości nie jest optymalnym miejscem przebywania mikroorganizmów, w którym mogłyby one się rozwijać, dlatego stanowi ono jedynie miejsce ich okresowego przebywania, a także czynnik dzięki któremu się rozprzestrzeniają. Aby przebywać w powietrzu mikroorganizmy musiały wykształcić szereg przystosowań, które mogły im to ułatwić.
Bakterie występują w powietrzu jako formy wegetatywne lub formy przetrwalne, a grzyby najczęściej w formie zarodników bądź jako fragmenty grzybni.
W sezonie wegetacyjnym można spotkać w powietrzu także pyłki roślin wiatropylnych oraz cysty glonów i pierwotniaków, roztocza, a także robaki w postaci jaj lub cyst. Mogą również występować toksyny wytwarzane przez mikroorganizmy.
Największe prawdopodobieństwo przeżycia i długiego utrzymania się w powietrzu mają te formy mikroorganizmów, które posiadają budowę bądź skład chemiczny chroniący je przed wysychaniem i działaniem promieniowania słonecznego. Są to najczęściej: formy przetrwalne bakterii, komórki wegetatywne bakterii, które wytwarzają barwniki karotenoidowe lub specjalne warstwy ochronne (takie jak otoczki czy specjalna budowa ściany komórkowej), zarodniki grzybów oraz wirusy mające otoczkę (Kołwzan i inni, 2005).
Wytwarzane przez bakterie formy przetrwalne posiadają odmienną budowę niż komórki wegetatywne oraz charakteryzują się wysoką odpornością na działanie szkodliwych czynników środowiskowych. Ważniejszymi formami przetrwalnymi są: endospory laseczek (Bacillus i Clostridium), konidia promieniowców (Actinomycetales), miksospory bakterii śluzowych (Myxobacteriales), akinety u nitkowatych formy sinic oraz odporne na suszę i niską temperaturę grubościenne formy u sinic, które zawierają duże ilości cyjanoficyny i glikogenu (Kunicki-Goldfinger, 2001).
Endospory są wytwarzane przez gatunki należące między innymi do rodzajów: Bacillus, Cladosporum, Coxiella, Desulfotomaculum, Thermoactinomyces. Są to komórki o grubościennej, wielowarstwowej otoczce z odwodnioną cytoplazmą w środku. Powstają one we wnętrzu komórek w odpowiedzi na niedobór składników odżywczych, w szczególności na brak węgla, azotu i/lub fosforu. Endospory są bardzo oporne na działanie szkodliwych czynników środowiskowych i zdolne do przetrwania w trudnych warunkach nawet przez wiele lat (Singleton, 2000).
Innym rodzajem form przetrwanych są konidia. W przeciwieństwie do endospor służą one również do reprodukcji. Są to specjalne, pionowo wzniesione komórki posiadające nitkowaty kształt, które w końcowym odcinku ulegają fragmentacji tworząc liczne kuliste twory (Kołwzan i inni 2005).
Niektóre gatunki mikroorganizmów w warunkach głodu wytwarzają akinety. Charakteryzują się one posiadaniem grubej ściany komórkowej oraz wysokiego stężenia w cytoplazmie substancji zapasowych takich jak glikogen. Akinety są zwykle większe od komórek wegetatywnych i mają znacznie obniżony metabolizm. Wykazują odporność na wysychanie oraz niską temperaturę, dzięki czemu ułatwiają wytwarzającym je mikroorganizmom przezimowanie i rozsiewanie.
Rzadziej spotykanymi formami przetrwanymi bakterii są cysty. Wytwarzają je niektóre gatunki bakterii glebowych np: Azotobacter vinelandii. Cysty charakteryzują się wyjątkową opornością na wysychanie, dlatego są one w stanie przetrwać wiele lat w suchych glebach. Powstawanie cyst inicjowane jest prawdopodobnie przez zmiany poziomu węgla i azotu w środowisku. W takich warunkach komórka traci rzęski i buduje złożoną ścianę, która zawiera polisacharyd alginian, lipidy oraz białka (Singleton, 2000).
Innymi formami, jakie tworzą mikroorganizmy, są komórki wegetatywne. Podczas badań prowadzonych na bakteriach wysiewanych z powietrza, po okresie wzrostu, u niektórych kolonii obserwuje się charakterystyczne zabarwienie. Komórki bakterii mają często kolor żółty, pomarańczowy oraz czerwony. Jest to spowodowane obecnością barwników karotenoidowych. Barwne kolonie najczęściej tworzą bakterie z rodzajów: Micrococcus, Corynebacterium, Mycobacterium i Nocardia oraz drożdże Rhodotorula (Schlegel, 2003).
Produkcja barwników przez bakterie zapewnia im ochronę przed promieniowaniem słonecznym zapobiegając procesowi fotooksydacji. Bakterie pozbawione barwników karotenoidowych, narażone na działanie światła słonecznego zwykle szybko giną.
Przypuszcza się, że spośród form wegetatywnych większą odporność (np. na wysychanie) wykazują bakterie gramdodatnie. Spowodowane jest to posiadaniem przez nie grubszej ściany komórkowej.
W powietrzu przebywają również zarodniki grzybów, produkowane w bardzo dużych ilościach. Dostają się one do powietrza, z którym rozprzestrzeniane są na znaczne odległości.
Przystosowania do przebywania w powietrzu obserwowane są również u wirusów. Wiele z nich, zwłaszcza tych rozprzestrzeniających się drogą kropelkową, posiada specjalną warstwę białkową ochraniającą nukleokapsyd. Przykładem takiego wirusa może być wirus grypy. Stosunkowo dużą stabilność spośród wirusów wykazują także enterowirusy, które posiadają nieosłonięty nukleokapsyd (Kołwzan i inni, 2005).
Literatura:
- Kołwzan B., Adamiak W., Grabas K., Pawełczyk A., 2005: Podstawy mikrobiologii w ochronie środowiska. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław.
- Singleton P., 2000: Bakterie w biologii, biotechnologii i medycynie. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.
- Schlegel H., 2003: Mikrobiologia ogólna. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa
- Kunicki-Goldfinger W., 2001: Życie bakterii. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.