Зоогигиена и производственная санитария

05.12.2019

Штамм имеет значение: выбранные комбинации являются ключом к успешным решениям

Первые бактерии были обнаружены и описаны Антони ван Левенгуком в 1676 году, когда он опубликовал свои наблюдения в серии писем в Королевское общество.

Сегодня, спустя столетия, известно, что, по оценкам экспертов, на Земле обитает около 1 триллиона видов микроорганизмов: огромная популяция с большими различиями между ними. Если сравнить существующее количество бактерий со всеми имеющимися видами растений и животных в сумме (около 10 миллионов видов), то можно заключить, что мы живем исключительно в бактериальном мире. Мы повсюду окружены бактериями.

Люди и животные имеют интересные взаимоотношения с бактериями. Например, мы полагаемся на бактерии, поскольку они помогают нам усваивать клетчатку в ЖКТ — клетчатку, которую наш организм не в состоянии переварить самостоятельно. В наших взаимоотношениях с микроорганизмами есть явная выгода.

С другой стороны, мы опасаемся микробов, поскольку некоторые виды микроорганизмов могут быть патогенными и вызывать различные заболевания. Все зависит от вида, а также от штамма бактерий, который имеет большое значение. Микробы (как и любой другой вид живых микроорганизмов) описаны на разных уровнях, начиная от домена, типа, класса, порядка, семейства, рода и вплоть до вида. В таблице представлены все ступени классификации бактерий (слева) и человека (справа).

В случае классификации человека ступени заканчиваются на уровне вида Homo Sapiens. Аналогичная классификация бактерий доходит до уровня вида Bacillus subtilis, тогда как микробов намного больше, чем людей на уровне вида.

Предоставление микробам специального кода штамма позволяет определить, к какому из Bacillus subtilis данный вид бактерий относится. Штаммы микробов и характеристики данных штаммов значительно отличаются друг от друга на уровне вида.

В пределах Bacillus subtilis могут существовать тысячи различных штаммов, которые можно рассматривать как совокупность индивидуальностей. Штаммы могут рассматриваться как отдельные лица в популяции. Следовательно, колония штаммов тогда похожа на популяцию клонов одного и того же человека. Штамм является подтипом вида микробов с уникальной генетической идентичностью, отличительными морфологическими, биохимическими и поведенческими особенностями.

Например, бактериальный вид Bacillus subtilis состоит из более чем 1000 штаммов, которые зарегистрированы в международных банках штаммов. Для сравнения, 250 разновидностей крупного рогатого скота, 190 пород собак и 65 кроссов кур в совокупности не близки к разнообразию в одну тысячу Bacillus subtilis в пределах одного вида. Приведем несколько примеров, чтобы выделить некоторые различия, обнаруженные у Bacillus subtilis.

Пример 1

Выработка ферментов Bacillus subtilis

Целлюлаза и ксиланаза — это два расщепляющих клетчатку фермента, необходимые для расщепления целлюлозы и гемицеллюлозы соответственно. Их активность изменяется в различных штаммах Bacillus.

Штаммы Bacillus значительно различаются в группе Bacillus subtilis и обладают различной целлюлазной и ксиланазной активностями. Это означает, что не все штаммы Bacillus subtilis будут иметь одинаковый эффект при добавлении пробиотиков в рацион животных.

Пример 2

Высокое генетическое разнообразие в пределах Bacillus subtilis

В одной категории или одной функции гены одного и того же штамма или вида могут быть идентифицированы как расходящиеся, если их экспрессия приведет к различным результатам. Количество генов, связанных с различными группами категорий, и уровни общей дивергенции среди определенного штамма, определяющего разнообразие, можно оценить с помощью генотипирования. На рис. 2 генотипировано 17 различных Bacillus subtilis (Earl et al., 2017), чтобы понять уровень генетического сходства для определенной функции.

Были идентифицированы признаки, имеющие решающее значение для выживания штамма, такие как производство клеточных стенок, обмен веществ, прорастание и т.д. Мы видим значительное разнообразие генетической дивергенции для большинства функций, от 16% при метаболизме аминокислот до 66% расхождения при антимикробной выработке пептидов.

Пример 3

Ингибирующая активность в отношении патогенов

Для тестирования ингибирующих эффектов в отношении сальмонеллы Гейдельберга в Дании был проведен тест на ингибирование патогенов in vitro (EXP-18-AH5439). Сальмонеллу Гейдельберга высевали на агаре, а штаммы Bacillus были привиты, чтобы увидеть их ингибирующее действие на данный патоген. Зоны подавления были измерены. Ингибирующая активность различных штаммов Bacillus subtilis в отношении патогенных бактерий сальмонеллы Гейдельберга сильно варьируется. Некоторые штаммы Bacillus не повлияли на подавление сальмонеллы, в то время как другие воздействовали.

На рис. 3 мы можем визуализировать эффект ингибирования патогена некоторыми штаммами Bacillus из банка штаммов Chr. Hansen по отношению к другим штаммам Bacillus, представленным на рынке.

Заключение

Оценка генетического разнообразия бактерий имеет решающее значение для идентификации штамма. Выбор и дифференцирование штаммов является основой для успеха, так как все штаммы обладают уникальными свойствами. Когда для правильного целевого решения выбраны подходящие штаммы, они могут стать эффективным решением для противодействия основным проблемам в области питания и здоровья.

Существует далеко не один штамм, который может эффективно справится с проблемой. Однако всегда стоит вопрос выбора соответствующих штаммов или их комбинаций для достижения поставленной цели.

Компания Chr. Hansen отобрала лучшие штаммы Bacillus для производства своих препаратов для птицеводства. Основой стал отбор и сочетание штаммов, наиболее эффективных для птицеводства. Штаммы были отобраны из-за их сильного ингибирования патогенов и способности продуцировать ферменты. Штаммы имеют значение. Выбранные комбинации штаммов являются ключом к успешному решению, от которого могут выиграть специалисты по птицеводству.

Количество показов: 1543
Автор:  Chr. Bostvironnois, доктор ветеринарной медицины, компания Chr. Hansen, Хёрсхольм, Дания R. Koedijk, доктор аграрных наук
Компания: