Микроорганизмдердин экологиялык шарттарга ыңгайлашуусу укмуштуудай! Табияттагы тирүү жандыктардын арасында мындай ар тараптуу жана ѳзгѳчѳ туруктуулукка жетишкен башка тайпа жок.
Бактериялар жана козу карындар сыяктуу микроорганизмдер өтө жогорку температурадагы ысык булактарда (120°C чейин), радиациялуу өзөктүк реакторлордун муздаткычтарында, кычкылтексиз чөйрөлөрдө жана ал тургай океандардын эң терең, караңгылыктагы түбүндө да жашай алышат. Алар мейкиндикте да аман калууга жөндөмдүү жана бул – таң калыштуу биологиялык кубулуш!
Булар оор шарттардан качып кете алышпаганы менен, алардын эң чоң артыкчылыгы – укмуштуудай тез көбөйүп, эволюциялык жактан бат ыңгайлашуу мүмкүнчүлүгү.
Бардык тирүү организмдердин ичинен муун алмашуунун эң тез ылдамдыгы микроорганизмдерге гана таандык. Бул алардын жаратылыштагы бүткүл өзгөрүүлөргө жана адамдын ишмердүүлүгүнөн улам пайда болгон булганууларга каршы туруштук беришине жол ачат.
Микроорганизмдер, өзгөчө бактериялар жана козу карындар – экосистеманын ажырагыс бөлүгү. Алар редуценттер, башкача айтканда, өлгөн органикалык заттарды кайра айлантып, жер семирткичке айландыруучу “тазалоочулар” болуп эсептелет. Бул алардын ролунун маанисин эбегейсиз арттырат.
Адистик байкоолор
Илимий тажрыйбамда, микробиологиялык тазалоо процессин изилдеген адис катары, химиялык булгоочу заттарга туруктуу болгон бактериялардын мисалдарын көп жолу байкадым. Кээ бир микробдор мунай, уулуу калдыктар жана оор металлдар менен булганган чөйрөлөрдө да жашап, аларды бөлүп, ажыратып, зыянсыз абалга келтире алышат (сүр.1).
Сүрѳт 1. Радиоктивдүү уран калдыктар сакталган аймактардын (Миң-Куш, Ак-Түс, Кажы-Сай, Кара-Балта) топурактарынан бѳлүнгѳн пайдалуу бактериялардын штаммдары.
Ошондуктан топурак дагы, анын ичинде тиричилик кылган пайдалуу микроорганизмдер дагы коргоого өтө муктаж, алардын азык чынжырынан түшүп калуусу өтө коркунучтуу.
Анткени жер жараксыз болуп, топурактын түшүмдүүлүгү төмөндөп, биологиялык циклдер үзгүлтүккө учурашы мүмкүн. Бул болсо акыры адамдардын саламаттыгына түздөн-түз таасирин тийгизет.
Табияттын тазалыгы жана келечек муундардын ден соолугу ушул жашыруун баатырлардын ишмердүүлүгүнө кѳп көз каранды. Муну илимий жактан тастыкталган арбын далилдер менен айта алабыз.
Микроорганизмдердин оор металлдардын туздарына кѳнүгүүсү абдан айкын. Бул – өтө кооптуу булгоочу заттар. Органикалык уулуу заттардан (токсиндерден) айырмаланып, оор металлдар толук ажырай албайт, алардын атомдору химиялык айлануулардан кийин дагы өзгөрүүсүз калат. Бирок металлды коркунучтуу эмес формага айландыруу толук мүмкүн! Жаратылыштын пайдалуу микробдору дал ушундай кыла алышат.
Микроорганизмдердин айрым түрлѳрүнүн мындай таң калычтуу табият берген феноменалдуу касиети, алардагы “сырдуу” ферменттеринин болушу менен түшүндүрүлѳт.
Сѳзүм кур болбош үчүн, бир мисалга токтолсом, жаратылыштагы эң уулуу деп эсептелген жана 1-деңгээлдеги олуттуу булгоочу оор металлдарга кирген сымаптын Hg²⁺ (иондук) түрүн Hg⁰ (элементтик түрүнө) редуктаза деген ферменттин жардамы менен калыбына келтирип, учуп кетүүгө шарт түзө алган Bacillus, Pseudomonas, E. coli бактериялары аныкталган [https://doi.org/10.1002/jobm.201300308].
Pseudomonas putida, Bacillus subtilis бактерияларынын синтездеген хроматредуктаза ферменти Cr⁶⁺ (хроматты) Cr³⁺ (аз уулуу формасына) чейин азайтат [https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2014.07.014].
Сүрѳт 2. Микробиологиялык изилдѳѳлѳр убагы, Лабораториянын жаш окумуштуулары
Кыргызстандагы изилдөөлөр
Улуттук Илимдер академиясынын Биология институтунун экологиялык микробиология лабораториясынын негизги максаттарынын бири да азыр дүйнѳ коомчулугун тынчсыздандырган маселе – айлана-чѳйрѳгѳ болгон антропогендик таасирлер: кыртышты жакшыртуу жана өсүмдүктөрдү коргоо үчүн бузуучу (деструктор) штаммдардын негизинде микробдук дарыларды (препараттарды) алуунун жана колдонуунун технологиясын иштеп чыгуу.
Акыркы 15 жылда микробиотехнологиянын заманбап жана молекулярдык ыкмаларын колдонуу менен Кыргызстандын тоо-кен аймактарынын, калдыктар сакталган жайлардын жана геотермалдык булактардын микробдук жамааттары изилденди.
Биздин лабораторияда культуралдык технологиянын негизинде термофилдик, ацидофилдик, алколофилдик, галофилдик жана оор металлдарга туруктуу бактериялардын, архейлердин жана микромицеттердин штаммдарынын уникалдуу жана пайдалуу микробдук түрлөрүнүн (культураларынын) коллекциясын түзүүгө мүмкүнчүлүк болду.
Коллекцияда уулуу элементтерге туруктуу микроорганизмдердин натыйжалуу жана күчтүү штаммдары дагы бар. Алар Кыргызстандын табигый жана булганган экосистемаларынын: Миң-Куш, Кажы-Сай, Ак-Түз, Орловка шаарчалары, Кара-Балта, Майлуу-Суу ж.б шаарларынын уран калдыктары кѳмүлгѳн аймактарынын ар кандай типтеги топурактарынан бөлүнүп алынган.
Ар тараптуу моделдик, лабораториялык жана талаа шарттарында изилдөөлөрдүн жүрүшүндө топуракта жана/же сууда максаттуу булгоочуну (поллютантты) активдүү ажыратууга жөндөмдүү микроорганизмдердин селекциясы жүргүзүлөт.
Микроорганизмдерди ѳстүрүүдѳ оңойлотуу, булгоочу заттын бузулуу даражасы жана мөөнөтү, микробдук биоремедиацияга чейин жана андан кийин топурактын интегралдык уулуулугу бааланат.
Сүрѳт 3. Коллекциядагы микромицеттик козу карын штаммдары жана бактериялардын тест түрлөрү (сүрѳттѳр доц.Ч.М. Ѳмүргазиеванын диссертациясынан алынды)
Изилденген эффективдүү микроорганизмдердин арасында экосистеманын мунай продуктулары жана оор металлдар менен булганган топурактарын биоремедиациялоодо (биотазалоо, биокалыбына келтирүү методу) колдонуу үчүн сунушталган Патенттер бар (Omurgazieva, 2021).
Ѳткѳн 2024-жылы жарык кѳргѳн илимий макалабызда [https://doi.org/10.1051/e3sconf/202455503008] белгилегендей, Кыргызстандын техногендик аймактарынан бѳлүп алган жаңы изоляттарыбыз (микроорганизмдин түрү), мунайды кычкылдандыруучу жана биоэмульсиялоочу жогорку активдүүлүккө ээ, мунай углеводороддорун 4–39°С температурада, рН 4–9 маанилеринде жана 18% туздун катышуусунда ажырата алган топурак бактериялары табылды.
Биздин изилдөөлөр Балыкчы шаарындагы мунай базанын аймагында, мунай продуктулары төгүлгөндөн кийин топурактын химиялык булганышынын кесепетинен келип чыккан зыянды биокалыбына келтирүү мүмкүнчүлүгүн моделдик жана жарым-ѳндүрүштүк эксперименттер менен тастыктады.
Ошентип, табылган бузуучу (деструктор) – бактериялардын штаммдарынын молекулярдык-генетикалык касиеттери кеңири изилденди.
Мисалы, бул бактерия штаммы Bacillus amyloliquefaciens катары 16s РНК фрагментинин полимераздык-чынжыр реакция (ПЧР) ыкмаларынын негизинде аныкталды (сүр.4).
Изилденген штамм оор металлдарды топтоо жана мунай заттарын ажыратуучу касиеттеринен сырткары фитопатогендик козгогучтарга каршы жогорку антагонисттик жөндөмгө ээ экендиги дагы билинди.
Сүрѳт 4. Bacillus amyloliquefaciens топурак бактериясынын филогенетикалык багы
Кыртыштын мунайдан булгануусун жоюу (деградациялоо) үчүн глауконит жана бузуучу (деструктор) бактериялардын негизинде биокомпозицияда биопрепаратты алуу жана колдонуу технологиясын иштеп чыгуу боюнча чоң изилдѳѳ аякталып, патенттик өтүнмөлөр менен жыйынтыкталды.
Кыртышты тазалоо боюнча бул технологиянын негизги артыкчылыгы – нукура жана табигый мунай-кычкылдандыргыч микроорганизмдерди (НМ-технологиясы) жана табыгый минерал глауконитти колдонуу; айлана-чөйрө үчүн абсолюттук коопсуздук; булганган аймактарда агробиоценозду толук калыбына келтирүү болуп саналат.
Ошентип, учурда булганган айлана-чөйрөнү ар кандай ксенобиотиктерден биологиялык тазалоодо колдонуу үчүн табигый пайдалуу микроорганизмдердин негизинде биопрепараттарды түзүү боюнча интенсивдүү изилдѳѳлѳр жүрүүдѳ.
Учурдагы антропогендик (адам ишмердигинин натыйжасындагы) таасирлерди Жер планетасы (Жер Эне) ушунчалык чыдамкайлык, мээримдүүлүк менен кѳтѳрүүдѳ.
Бирок бул чексиз эмес…Биздин – максат табияттын белеги болгон, тирүү организмдердин дагы бир уникалдуу жандыгы – пайдалуу микроорганизмдердин жөндөмүн (биотазалоо, биокаражаттар) туура жана пайдалуу колдонуу.
Илимий терминдерге түшүндүрмө:
Микробдук дарылар (препараттар) – пайдалуу тирүү микробдорду камтыган каражаттар. Алар өсүмдүктөр үчүн жер семирткич, зыянкечтерден коргоо каражаты же айыл чарба менен медицинада башка максаттарда колдонулат.
Культуралык технология (же микробиологиялык изилдөө) – ар түрдүү биоматериалдардан микробдорду (бактерия, вирус, козу карын) бөлүп алып, аны таануу үчүн колдонулуучу ыкма. Бул ыкмада микробдор атайын азык чөйрөсүндө өстүрүлөт, андан соң таза түрү алынып, изилденет.
Термофилдүү бактериялар – 45°C жогору температурада жашаган микроорганизмдер. Алар ысык булактарда, геотермалдык топурактарда, калдык чириген жерлерде жана башка ысык чөйрөлөрдө кездешет.
Алколофилдүү бактериялар – бул жогорку pH деңгээлинде, башкача айтканда щелочтуу чөйрөдө жашоону жактырган микроорганизмдер. рН деңгээли – бул заттын кычкылдуулугун же щелочтуулугун (негиздүүлүгүн) көрсөткөн 0дөн 14кө чейинки ченем бирдиги.
Галофилдик бактериялар – туздуу сууда же жер кыртышында жашаган табигый микробдук топтор.
Ацидофилдик бактериялар – кычкыл чөйрөдө жакшы өсө турган бактериялар.
Архейлер – эң жөнөкөй тирүү организмдер жана алардын клеткасында эч кандай мембрана жок.
Микромицеттер – микроскоп менен гана көрүүгө боло турган козу карындар.
Микробдук биоремедиация – микроорганизмдерди (бактериялар, козу карындар ж.б.) колдонуу менен булганган айлана-чөйрөнү, мисалы, топуракты, сууну же абаны тазалоо процесси. Бул микроорганизмдер булгагыч заттарды бузуп (деградациялап) же өзгөртүп, аларды азыраак уулуу кылууга же айлана-чөйрөдөн толугу менен жок кылууга жөндөмдүү.
Хромат редуктаза – бул хромду (Cr(VI)) деңгээлинен (Cr(III)) чейин калыбына келтирүүнү катализдеген фермент. Бул процесс биоремедиацияда маанилүү роль ойнойт, анткени Cr(VI) — хромдун жогорку деңгээлде уулуу жана кыймылдуу, ал эми Cr(III) — азыраак уулуу жана кыймылы төмөн формасы.
Bacillus amyloliquefaciens – өнөр жайда, медицинада жана айыл чарбада кеңири колдонууга ээ болгон көп тармактуу микроорганизм. Мисалы айыл чарбасы үчүн өсүмдүктөрдүн өсүшүн жакшыртуучу эң пайдалуу жана коопсуз бактериялардын бири.
Глауконит – курамы өзгөрүлмө болгон кум сымал табигый минерал. Анын курамында көп өлчөмдө темир, кальций, магний, калий, фосфор жана жыйырмадан ашуун ар түрдүү микроэлементтер бар.
Агробиоценоз – айыл чарба же токой чарбачылыгына колдонулуучу жерде айдалган же отургузулган өсүмдүктөрдүн жана токой көчөттөрүнүн арасында жашаган организмдердин жыйындысы.
Ксенобиотиктер – организм үчүн жат, анын табигый курамына кирбеген жана лаборатория шартында жасалат заттар. Дары-дармектер, пестициддер жана тамак-аш кошулмалары ксенобиотиктердин эң кеңири таралган түрлөрү.
Шилтемелер:
- Башкы сүрөт com сайтынан алынды, автору Denis Egorov.
- Макала ичиндеги сүрөттөрдү автор сунуш кылды.
- Илимий терминдерге түшүндүрмөнү Эл Илим коомдук фонду даярдады.
