Зарождение экологической бактериологии

Бактерии занимают всевозможные ниши — от благоприятных для массового развития до экстремальных, где скорость распада АТФ, НАД(Ф)Н, белков и нуклеиновых кислот превышает скорость биосинтеза de novo или скорость репарации.

Бактерии по эколого-географическому распределению являются космополитами, чему способствуют их микроскопические размеры, разнообразие и лабильность метаболических систем, а также способность переносить стрессы, вызванные неблагоприятными условиями окружающей среды (англ, environmental stress).

Основоположником экологической бактериологии был С. Н. Виноградский, который превзошел Луи Пастера и Роберта Коха в понимании физиологической специализации микроорганизмов. Он создал учение о роли отдельных групп бактерий в природных экосистемах и об участии бактериальных сообществ в циклах биогенных элементов.

Изучая нитрифицирующих бактерий, он сформулировал в 1890-х годах концепцию об элективных (лат. electio — выбор) условиях развития. Согласно ей, специализированные бактерии получают физиологическое преимущество перед своими партнерами по экоценозу и начинают численно преобладать над ними.

На методе элективных сред основывается скрининг биоразнообразия бактерий, а также лабораторный анализ бактериальных сообществ и отдельных видов.

В 1892 г. Такстер (R. Thaxter) выделил миксобактерий, которые являются одними из главных компонентов почвенной микробиоты, и описал их дифференцированные клетки и плодовые тела. Распространение и экологическую роль других типичных обитателей почвы, актиномицетов установили в 1920-е годы Зелман Ваксман (S. A. Waksman, Нобелевская премия по физиологии и медицине,1952 г.) и Мартинус Бейеринк.

В 1900-1940-е годы Бейеринк и его ученики усовершенствовали метод Виноградского и впервые получили накопительные и чистые культуры бактерий, принадлежащих к разным эколого-физиологическим группам. К ним относились бактерии, гидролизующие мочевину; разрушающие агар или целлюлозу; окисляющие водород, серу или метан; восстанавливающие сульфат или нитрат; синтезирующие целлюлозу; светящиеся; анаэробные спорообразующие; аэробные диазотрофные; молочнокислые; уксуснокислые.