4.4: Грампозитивні бактерії

Цілі навчання

• Опишіть унікальні особливості кожної категорії грампозитивних бактерій з високим G+C і низьким G+C
• Визначте подібності та відмінності між бактеріальними групами з високим G+C та низьким G+C
• Наведіть приклад бактерії високої G+C та низької групи G+C, яка зазвичай асоціюється з кожною категорією

Прокаріоти ідентифікуються як грампозитивні, якщо вони мають багатошарову матрицю пептидоглікану, що утворює клітинну стінку. Кристалічна фіалка, основна пляма процедури фарбування Грама, легко утримується і стабілізується в межах цієї матриці, внаслідок чого грампозитивні прокаріоти з'являються фіолетовими під мікроскопом яскравого поля після фарбування Грама. Протягом багатьох років утримання плями за Грамом було одним з основних критеріїв, використовуваних для класифікації прокаріотів, хоча деякі прокаріоти не охоче фарбували ні первинними, ні вторинними плямами, що використовуються в процедурі фарбування Грама.

Досягнення біохімії нуклеїнових кислот виявили додаткові характеристики, які можуть бути використані для класифікації грампозитивних прокаріотів, а саме співвідношення гуаніну до цитозину (G+C) в ДНК та складу субодиниць 16S рРНК. Мікробіологи в даний час розпізнають дві окремі групи грампозитивних, або слабо фарбувальних грампозитивних, прокаріотів. Клас Actinobacteria включає в себе високі G+C грампозитивні бактерії, які мають більше 50% гуаніну та цитозину нуклеотидів у своїй ДНК. Клас Bacilli включає в себе грампозитивні бактерії з низьким G+C, які мають менше 50% гуанінових і цитозинових нуклеотидів у своїй ДНК.

Актинобактерії: Грампозитивні бактерії G+C

Назва Actinobacteria походить від грецьких слів, що позначають промені і маленький стрижень, але актинобактерії дуже різноманітні. Їх мікроскопічний вигляд може варіюватися від тонких ниткоподібних розгалужених стрижнів до коккобацил. Деякі актинобактерії дуже великі і складні, тоді як інші відносяться до числа найменших самостійно живих організмів. Більшість актинобактерій живуть у грунті, але деякі - водні. Переважна більшість - аеробні. Однією з відмінних рис цієї групи є наявність декількох різних пептидогліканів в клітинній стінці.

Рід Actinomyces є багато вивченим представником актинобактерій. Actinomyces spp. відіграють важливу роль в екології ґрунтів, а деякі види є хвороботворними мікроорганізмами людини. Ряд Actinomyces spp. населяють ротову порожнину людини і є умовно-патогенними збудниками, викликаючи інфекційні захворювання, такі як пародонтит (запалення ясен) та абсцеси порожнини рота. Вид A. israelii - анаероб, горезвісний тим, що викликає ендокардит (запалення внутрішньої оболонки серця) (рис.\(\PageIndex{1}\)).

Малюнок\(\PageIndex{1}\): (а) Actinomyces israelii (помилково-кольорова скануюча електронна мікрофотографія [SEM]) має розгалужену структуру. (б) Corynebacterium дифтерія викликає смертельне захворювання дифтерія. Зверніть увагу на відмінні частоколи. (c) Грам-мінлива бактерія Gardnerella vaginalis викликає бактеріальний вагіноз у жінок. На цій мікрофотографії показаний мазок Папаніколау у жінки з вагінозом. (кредит a: модифікація роботи «GrahamColm» /Wikimedia Commons; кредит b: модифікація роботи Центрів контролю та профілактики захворювань; кредит c: модифікація роботи Мвакігонджа AR, Torres LM, Mwakyoma HA, Kaaya EE)

Рід Mycobacterium представлений бацилами, покритими оболонкою міколевой кислоти. Ця воскова оболонка захищає бактерії від деяких антибіотиків, запобігає їх висиханню та блокує проникнення реагентами плям Грама (див. Фарбування мікроскопічних зразків). Через це для візуалізації цих бактерій використовується спеціальна кислотостійка процедура фарбування. Рід Mycobacterium є важливою причиною різноманітної групи інфекційних захворювань. M. tuberculosis є збудником туберкульозу, захворювання, яке в першу чергу впливає на легені, але може інфікувати і інші частини тіла. Було підраховано, що третина населення світу була заражена M. tuberculosis і мільйони нових інфекцій відбуваються щороку. Лікування M. tuberculosis є складним завданням і вимагає від пацієнтів прийому комбінованих препаратів протягом тривалого часу. Ще більше ускладнює лікування розвиток і поширення мультимедикаментозних стійких штамів цього збудника.

Інший патогенний вид, M. leprae, є причиною хвороби Хансена (прокази) - хронічного захворювання, яке вражає периферичні нерви і цілісність шкіри і слизової поверхні дихальних шляхів. Втрата больових відчуттів і наявність шкірних уражень підвищують сприйнятливість до вторинних травм і інфекцій іншими збудниками.

Бактерії роду Corynebacterium містять в своїх клітинних стінках діамінопімелову кислоту, а мікроскопічно часто утворюють палісади, або пари паличкоподібних клітин, що нагадують букву V. Клітини можуть містити метахроматичні гранули, внутрішньоклітинне зберігання неорганічних фосфатів, які корисні для ідентифікації коринебактерії. Переважна більшість Corynebacterium spp. є непатогенними; однак C. diftheria є збудником дифтерії, захворювання, яке може призвести до летального результату, особливо у дітей (рис.\(\PageIndex{1}\)). С. дифтерія виробляє токсин, який утворює псевдомембрану в горлі пацієнта, викликаючи набряк, утруднене дихання та інші симптоми, які можуть стати серйозними, якщо не лікувати.

Рід Bifidobacterium складається з ниткоподібних анаеробів, багато з яких зазвичай зустрічаються в шлунково-кишковому тракті, піхві та роті. Насправді, Bifidobacterium spp. складають значну частину мікробіоти кишечника людини і часто використовуються як пробіотики та у виробництві йогурту.

Рід Gardnerella, містить тільки один вид, G. vaginalis. Цей вид визначається як «грам-змінна», оскільки його маленькі коккобацили не показують послідовних результатів при фарбуванні Грамом (рис.\(\PageIndex{1}\)). Виходячи зі свого геному, він поміщається в високу грампозитивну групу G+C. G. vaginalis може викликати бактеріальний вагіноз у жінок; симптоми, як правило, легкі або навіть не виявляються, але можуть призвести до ускладнень під час вагітності.

Таблиця\(\PageIndex{1}\) узагальнює характеристики деяких важливих пологів актинобактерій.

Таблиця\(\PageIndex{1}\): Актинобактерії: високий G+C грампозитивний

Приклад роду	Мікроскопічна морфологія	Унікальні характеристики
актиноміцес	Грампозитивна паличка; в колоніях проявляється грибкоподібні нитки (гіфи)	Факультативні анаероби; в грунті розкладають органічні речовини; в роті людини можуть викликати захворювання ясен
Артробактер	Грампозитивна паличка (на експоненціальній стадії росту) або кок (в стаціонарній фазі)	Облігатні аероби; ділити на «прив'язку», утворюючи V-подібні пари дочірніх клітин; деградують фенол, можуть бути використані в біоремедіації
Біфідобактерії	Грампозитивна, ниткоподібна актинобактерія	Анаероби, які зазвичай зустрічаються в мікробіоті кишечника людини
Коринебактерія	Грампозитивна паличка	Аероби або факультативні анаероби; утворюють палісади; ростуть повільно; вимагають збагаченого середовища в культурі; C. diphtheriae викликає дифтерію
Франкія	Грампозитивна, грибкоподібна (ниткоподібна) паличка	Азотофіксуючі бактерії; живуть в симбіозі з бобовими
Гарднерела	Кокобацила з змінною граммою	Колонізують піхву людини, можуть змінити мікробну екологію, тим самим приводячи до вагінозу
Мікрокок	Грампозитивний кок, утворюють мікроскопічні скупчення	Повсюдно зустрічається в навколишньому середовищі і на шкірі людини; оксидазно-позитивний (на відміну від морфологічно схожих S. aureus); деякі є умовно-патогенними збудниками
Мікобактерії	Грампозитивна, кислотостійка паличка	Повільно зростаюча, аеробна, стійка до пересихання і фагоцитозу; покрита восковою оболонкою з міколевої кислоти; M. tuberculosis викликає туберкульоз; M. leprae викликає проказу
Нокардія	Слабо грампозитивна паличка; утворює кислотостійкі гілки	Може колонізувати ясна людини; може спричинити сильну пневмонію та запалення шкіри
пропіонібактерія	Грампозитивна паличка	Аеротолерантний анаероб; повільне зростання; P. acnes розмножується в сальних залозах людини і може викликати або сприяти акне
Родокок	Грампозитивна паличка	Суворий аероба; використовується в промисловості для біодеградації забруднюючих речовин; R. фасціанти є рослинним збудником, і R. equi викликає пневмонію у лошат
стрептоміцес	Грампозитивна, грибкоподібна (ниткоподібна) паличка	Дуже різноманітний рід (>500 видів); аеробні, спороутворюючі бактерії; поглиначі, розкладачі, знайдені в грунті (надають ґрунту «земляний» запах); використовується у фармацевтичній промисловості як виробники антибіотиків (більше двох третин клінічно корисних антибіотиків)

Вправа\(\PageIndex{1}\)

У чому одна відмінна риса актинобактерій?

Грампозитивні бактерії з низьким G+C

Грампозитивні бактерії з низьким G+C мають в ДНК менше 50% гуаніну і цитозину, і ця група бактерій включає ряд родів бактерій, які є патогенними.

Клінічна спрямованість: Частина 3

Виходячи з її симптомів, лікар Марші запідозрив, що у неї був випадок туберкульозу. Хоча менш поширений у Сполучених Штатах, туберкульоз все ще надзвичайно поширений у багатьох куточках світу, включаючи Нігерію. Робота Марші там, в медичній лабораторії, ймовірно, піддала її Mycobacterium tuberculosis, бактерії, яка викликає туберкульоз.

Лікар Марші наказав їй залишитися вдома, носити респіраторну маску, максимально обмежитися однією кімнатою. Він також сказав, що Марші довелося взяти один семестр поза школою. Він призначив ізоніазид і рифампін, антибіотики, що використовуються в лікарському коктейлі для лікування туберкульозу, які Марша повинна була приймати тричі на день не менше трьох місяців.

Вправа\(\PageIndex{2}\)

Чому лікар наказав Марші залишатися вдома три місяці?

Клостридії

Один великий і різноманітний клас грампозитивних бактерій з низьким G+C є Клостридії. Найкраще вивчений рід цього класу - Clostridium. Ці паличкоподібні бактерії, як правило, облігатні анаероби, які виробляють ендоспори, і їх можна знайти в анаеробних середовищах існування, таких як ґрунт та водні відкладення, багаті органічними поживними речовинами. Ендоспори можуть вижити протягом багатьох років.

Clostridium spp. виробляє більше видів білкових токсинів, ніж будь-який інший бактеріальний рід, і кілька видів є хвороботворними мікроорганізмами людини. C. perfringens є третьою за поширеністю причиною харчового отруєння в США і є збудником ще більш серйозного захворювання під назвою газова гангрена. Газова гангрена виникає, коли C. perfringens endospores потрапляють в рану і проростають, стаючи життєздатними бактеріальними клітинами і виробляючи токсин, який може викликати некроз (загибель) тканини. C. tetani, який викликає правець, виробляє нейротоксин, який здатний проникати в нейрони, подорожувати в області центральної нервової системи, де блокує гальмування нервових імпульсів, що беруть участь у скороченнях м'язів, і викликати небезпечний для життя спастичний параліч. C. botulinum виробляє ботулінічний нейротоксин, найбільш смертельний біологічний токсин, відомий. Ботулотоксин відповідає за рідкісні, але часто смертельні випадки ботулізму. Токсин блокує викид ацетилхоліну в нервово-м'язових з'єднаннях, викликаючи млявий параліч. У дуже малих концентраціях ботулотоксин був використаний для лікування м'язових патологій у людини і в косметичній процедурі по усуненню зморшок. C. difficile є поширеним джерелом набутих в стаціонарі інфекцій (рис.\(\PageIndex{2}\)), які можуть закінчитися серйозними і навіть смертельними випадками коліту (запалення товстої кишки). Інфекції часто виникають у пацієнтів, які страждають імунодепресією або проходять антибіотикотерапію, яка змінює нормальну мікробіоту шлунково-кишкового тракту.

Малюнок\(\PageIndex{2}\): Clostridium difficile, грампозитивна паличкоподібна бактерія, викликає важкий коліт і діарею, часто після того, як нормальна мікробіота кишечника викорінюється антибіотиками. (кредит: зміна роботи Центрів контролю та профілактики захворювань)

лактобактерії

Порядок лактобактерій містить грампозитивні бактерії з низьким G+C, які включають як бацили, так і коки в пологах Lactobacillus, Leuconostoc, Enterococcus і Streptococcus. Бактерії останніх трьох пологів зазвичай кулясті або яйцеподібні і часто утворюють ланцюги.

Стрептокок, назва якого походить від грецького слова, що означає скручена ланцюг, відповідає за багато видів інфекційних захворювань у людини. Види з цього роду, які часто називають стрептококами, зазвичай класифікуються за серотипами, званими групами Ланцефілда, і за їх здатністю лізувати еритроцити при вирощуванні на кров'яному агарі.

S. pyogenes відноситься до групи А Лансфілда, β-гемолітичний стрептокок. Цей вид вважається гнійним збудником через пов'язану вироблення гною, що спостерігається при інфекціях, які він викликає (рис.\(\PageIndex{3}\)). S. pyogenes є найпоширенішою причиною бактеріального фарингіту (стрептового горла); це також важлива причина різних шкірних інфекцій, які можуть бути відносно легкими (наприклад, імпетиго) або небезпечними для життя (наприклад, некротизуючий фасциїт, також відомий як хвороба, що їсть плоть), небезпечними для життя.

Малюнок\(\PageIndex{3}\): (а) Зразок Streptococcus pyogenes, забарвлений грамами, показує ланцюги коків, характерні для морфології цього організму. (б) S. pyogenes на кров'яному агарі показує характерний лізис еритроцитів, на який вказує ореол очищення навколо колоній. (Кредит a, b: модифікація роботи Американського товариства мікробіології)

Непіогенні (тобто не пов'язані з виробленням гною) стрептококи - це група видів стрептококів, які не є таксоном, але згруповані разом, оскільки вони населяють рот людини. Непіогенні стрептококи не належать ні до однієї з груп Лансфілда. Більшість є комменсалами, але деякі, такі як S. mutans, причетні до розвитку карієсу зубів.

S. pneumoniae (зазвичай називають пневмококом), є видом стрептокока, який також не належить до жодної групи Lancefield. Клітини S. pneumoniae мікроскопічно з'являються у вигляді диплококів, пар клітин, а не довгих ланцюгів, характерних для більшості стрептококів. Вченим відомо з 19 століття, що S. pneumoniae викликає пневмонію та інші респіраторні інфекції. Однак ця бактерія також може викликати широкий спектр інших захворювань, включаючи менінгіт, септицемію, остеомієліт та ендокардит, особливо у новонароджених, людей похилого віку та пацієнтів з імунодефіцитом.

Бацили

Назва класу Bacilli говорить про те, що він складається з бактерій, які мають форму палички, але це морфологічно різноманітний клас, який включає в себе паличкоподібні та коккусоподібні пологи. Серед багатьох пологів цього класу є два, які дуже важливі клінічно: Bacillus і Staphylococcus.

Бактерії роду Bacillus є паличками за формою і можуть виробляти ендоспори. До них відносяться аероби або факультативні анаероби. Ряд Bacillus spp. використовуються в різних галузях промисловості, включаючи виробництво антибіотиків (наприклад, барназа), ферментів (наприклад, альфа-амілази, ендонуклеази обмеження BamH1) та миючих засобів (наприклад, субтилізин).

Два помітних збудника відносяться до роду Bacillus. B. сибірська виразка є збудником, який викликає сибірську виразку, важке захворювання, яке вражає диких і одомашнених тварин і може поширюватися від заражених тварин до людини. Сибірська виразка проявляється у людини вугільно-чорними виразками на шкірі, важким ентероколітом, пневмонією та ураженням мозку через набряки. Якщо не лікувати, сибірська виразка смертельна. B. cereus, близькоспоріднений вид, є збудником, який може викликати харчове отруєння. Являє собою паличкоподібний вид, який утворює ланцюги. Колонії з'являються молочно-білими з неправильною формою при культивуванні на кров'яному агарі (рис.\(\PageIndex{4}\)). Ще один важливий вид - B. thuringiensis. Ця бактерія виробляє ряд речовин, що використовуються як інсектициди, оскільки вони токсичні для комах.

Малюнок\(\PageIndex{4}\): (а) У цьому зразку, забарвленому грамами, фіолетовими стрижневими клітинами, що утворюють ланцюги, є грампозитивними бактеріями Bacillus cereus. Дрібні рожеві клітини - це грамнегативні бактерії Escherichia coli. (б) У цій культурі білі колонії B. cereus вирощували на овечому кров'яному агарі. (кредит a: модифікація роботи «Бібліоманіака 15» /Wikimedia Commons; кредит b: модифікація роботи Центрів контролю та профілактики захворювань)

Рід Staphylococcus також відноситься до класу Bacilli, хоча його форма - кок, а не паличка. Назва Staphylococcus походить від грецького слова, що позначає грона винограду, яке описує їх мікроскопічний вигляд в культурі (рис.\(\PageIndex{5}\)). Staphylococcus spp. бувають факультативними анаеробними, галофільними і нерухомими. Два найбільш вивчені види цього роду - S. epidermidis і S. aureus.

Малюнок\(\PageIndex{5}\): Цей SEM золотистого стафілокока ілюструє типову «виноградну» кластеризацію клітин. (кредит: зміна роботи Центрів контролю та профілактики захворювань)

S. epidermidis, основним середовищем існування якого є шкіра людини, вважається непатогенним для людей зі здоровою імунною системою, але у пацієнтів з імунодефіцитом він може викликати інфекції шкірних ран і протезів (наприклад, штучних суглобів, клапанів серця). S. epidermidis також є важливою причиною інфекцій, пов'язаних з внутрішньовенними катетерами. Це робить його небезпечним збудником в умовах стаціонару, де у багатьох пацієнтів може бути ослаблений імунітет.

Штами S. aureus викликають широкий спектр інфекцій у людини, включаючи шкірні інфекції, які викликають фурункули, карбункули, целюліт або імпетиго. Деякі штами S. aureus виробляють речовину під назвою ентеротоксин, яка може викликати важкий ентерит, часто званий стафілококовим харчовим отруєнням. Деякі штами S. aureus виробляють токсин, відповідальний за синдром токсичного шоку, який може призвести до серцево-судинного колапсу та смерті.

У багатьох штамів S. aureus виробилася стійкість до антибіотиків. Деякі стійкі до антибіотиків штами позначаються як метицилін-резистентні S. aureus (MRSA) і стійкі до ванкоміцину S. aureus (VRSA). Ці штами є одними з найскладніших для лікування, оскільки вони виявляють стійкість майже до всіх доступних антибіотиків, а не лише до метициліну та ванкоміцину. Оскільки їх важко лікувати антибіотиками, інфекції можуть бути летальними. MRSA та VRSA також заразні, представляючи серйозну загрозу в лікарнях, будинках престарілих, діалізних установах та інших місцях, де є велике населення літніх людей, прикутих до ліжка та/або пацієнтів з ослабленим імунітетом.

мікоплазми

Хоча Mycoplasma spp. не мають клітинної стінки і, отже, не забарвлюються реагентами грам-плям, цей рід все ще входить до складу грампозитивних бактерій з низьким G+C. Рід Mycoplasma включає в себе більше 100 видів, які поділяють кілька унікальних характеристик. Вони являють собою дуже дрібні клітини, деякі діаметром близько 0,2 мкм, що менше деяких великих вірусів. Вони не мають клітинних стінок і, отже, є плеоморфними, що означає, що вони можуть приймати різні форми і можуть навіть нагадувати дуже дрібні клітини тварин. Оскільки їм не вистачає характерної форми, їх буває важко ідентифікувати. Один з видів, M. pneumoniae, викликає легку форму пневмонії, відому як «ходьба пневмонія» або «атипова пневмонія». Ця форма пневмонії, як правило, менш важка, ніж форми, викликані іншими бактеріями або вірусами.

Таблиця\(\PageIndex{2}\) узагальнює характеристики помітних пологів з низьким G+C грампозитивних бактерій.

Таблиця\(\PageIndex{2}\): Бацили - низький G+C грампозитивних бактерій

Приклад роду	Мікроскопічна морфологія	Унікальні характеристики
Бацила	Велика, грампозитивна паличка	Аероби або факультативні анаероби; утворюють ендоспори; B. сибірська виразка викликає сибірську виразку у великої рогатої худоби та людини, B. cereus може викликати харчове отруєння
Клостридій	Грампозитивна паличка	Суворі анаероби; утворюють ендоспори; всі відомі види патогенні, викликають правець, газову гангрену, ботулізм та коліт
Ентерокок	Грампозитивний кок; утворює мікроскопічні пари в культурі (нагадує Streptococcus pneumoniae)	Анаеробні аеротолерантні бактерії, рясні в кишечнику людини, можуть викликати сечовивідні шляхи та інші інфекції в внутрішньолікарняному середовищі
лактобактерії	Грампозитивна паличка	Факультативні анаероби; ферментація цукрів у молочну кислоту; частина вагінальної мікробіоти; використовується як пробіотики
Лейконосток	Грампозитивний кок; може утворювати мікроскопічні ланцюги в культурі	Ферментер, що використовується в харчовій промисловості для виробництва квашеної капусти і кефіру
Мікоплазма	Найдрібніші бактерії; з'являються плеоморфні під електронним мікроскопом	Не мають клітинної стінки; класифікуються як грампозитивні бактерії з низьким G+C через їх геном; M. pneumoniae викликає «ходячу» пневмонію
Стафілокок	Грампозитивний кок; утворює мікроскопічні скупчення в культурі, що нагадують грона винограду	Терпіти високу концентрацію солі; факультативні анаероби; виробляти каталазу; S. aureus також може виробляти коагулазу і токсини, відповідальні за місцеві (шкірні) та генералізовані інфекції
стрептокок	Грампозитивний кок; утворює ланцюги або пари в культурі	Різноманітний рід; класифікується на групи на основі спільного використання певних антигенів; деякі види викликають гемоліз і можуть виробляти токсини, відповідальні за місцеве (горло) та генералізоване захворювання
Уреаплазма	Схожий на Мікоплазма	Частина мікробіоти піхви та нижніх сечовивідних шляхів людини; може спричинити запалення, іноді призводить до внутрішніх рубців та безпліддя

Вправа\(\PageIndex{3}\)

1. Назвіть деякі способи, за якими класифікуються стрептококи.
2. Назвіть одну патогенну низьку G+C грампозитивну бактерію і захворювання, яке вона викликає.

Клінічна спрямованість: Дозвіл

Зразок мокротиння Марші був відправлений в мікробіологічну лабораторію, щоб підтвердити особистість мікроорганізму, що викликає її інфекцію. Лабораторія також провела тестування на сприйнятливість до протимікробних препаратів (АСТ) на зразку, щоб підтвердити, що лікар призначив правильні протимікробні препарати.

Пряме мікроскопічне дослідження мокротиння виявило кислотостійкі бактерії (АФБ), присутні в мокроті Марші. При поміщенні в культуру перші 8 днів не було ознак зростання, що свідчить про те, що мікроорганізм або мертвий, або росте дуже повільно. Повільне зростання - відмінна характеристика М. туберкульозу.

Через чотири тижні лабораторний мікробіолог спостерігав відмінні безбарвні гранульовані колонії (рис.\(\PageIndex{6}\)). Колонії містили АФБ, що демонструють ті ж мікроскопічні характеристики, що і виявлені при безпосередньому мікроскопічному дослідженні мокротиння Марші. Для підтвердження ідентифікації АФБ зразки колоній були проаналізовані за допомогою гібридизації нуклеїнових кислот, або тестування прямої ампліфікації нуклеїнових кислот (NAA). Коли бактерія кислотостійка, її класифікують до сімейства Mycobacteriaceae. Секвенування ДНК змінних геномних областей ДНК, витягнутої з цих бактерій, показало, що це високий рівень G+C, що послужило остаточним діагнозом Марші як зараження M. tuberculosis. Після дев'яти місяців лікування препаратами, призначеними її лікарем, Марша зробила повне одужання.

Малюнок\(\PageIndex{6}\): M. tuberculosis росте на агарі Löwenstein-Jensen (LJ) різними колоніями. (кредит: Центри з контролю та профілактики захворювань)

Біопірація та біорозвідка

У 1969 році співробітник швейцарської фармацевтичної компанії відпочивав в Норвегії і вирішив зібрати деякі зразки грунту. Він взяв їх назад до своєї лабораторії, і швейцарська компанія згодом використовувала грибок Tolypocladium inflatum у цих зразках для розробки циклоспорину А, препарату, широко використовуваного у пацієнтів, які проходять трансплантацію тканин або органів. Швейцарська компанія заробляє більше 1 мільярда доларів на рік на виробництво циклоспорину А, але Норвегія нічого не отримує взамін - ніяких платежів уряду або вигоди для норвезького народу. Незважаючи на те, що циклоспорин А рятує численні життя, багато хто вважає засоби, за допомогою яких були отримані зразки ґрунту, актом «біпіратства», по суті формою крадіжки. Чи виправдовують цілі засоби в такому випадку?

Природа сповнена ще невідкритих бактерій та інших мікроорганізмів, які одного дня можуть бути використані для розробки нових життєво рятувальних препаратів або методів лікування. ¹ Фармацевтичні та біотехнологічні компанії мають отримати величезний прибуток від таких відкриттів, але етичні питання залишаються. Кому належать біологічні ресурси? Чи повинні компанії, які інвестують (і ризикують) мільйони доларів в дослідження і розробки повинні поділитися доходом або роялті за право доступу до біологічних ресурсів?

Компенсація - не єдине питання, коли мова йде про біорозвідку. Деякі спільноти і культури філософськи виступають проти біорозвідки, побоюючись непередбачених наслідків збору генетичного або біологічного матеріалу. Корінні гаваї, наприклад, дуже захищають свої унікальні біологічні ресурси.

Протягом багатьох років було незрозуміло, які права мають державні органи, приватні корпорації, громадяни, коли мова заходила про збір зразків мікроорганізмів з громадських земель. Потім, у 1993 році, Конвенція про біологічне різноманіття надала кожній нації права на будь-який генетичний і біологічний матеріал, знайдений на їх власній землі. Вчені більше не можуть збирати зразки без попередньої домовленості з власником землі про компенсацію. Ця конвенція тепер гарантує, що компанії діють етично при отриманні зразків, які вони використовують для створення своєї продукції.

Резюме

• Грампозитивні бактерії - це дуже велика і різноманітна група мікроорганізмів. Розуміння їх таксономії та знання їх унікальних особливостей важливо для діагностики та лікування інфекційних захворювань.
• Грампозитивні бактерії класифікуються на грампозитивні бактерії з високим G+C і низьким G+C, виходячи з поширеності гуанінових і цитозинових нуклеотидів в їх геномі
• Актинобактерії - таксономічна назва класу грампозитивних бактерій з високим G+C. До цього класу належать пологи Actinomyces, Arthrobacter, Corynebacterium, Frankia, Gardnerella, Micrococcus, Mycobacterium, Nocardia, Propionibacterium, Rhodococcus і Streptomyces. Одні представники цих пологів використовуються в промисловості; інші - патогенні мікроорганізми людини або тварини.
• Приклади грампозитивних бактерій з високим G+C, які є збудниками людини, включають Mycobacterium tuberculosis, який викликає туберкульоз; M. leprae, що викликає проказу (хвороба Хансена); і Corynebacterium diphtheriae, що викликає дифтерію.
• Clostridia spp. - це грампозитивні бактерії з низьким G+C, які, як правило, облігатні анаероби і можуть утворювати ендоспори. Збудники цього роду включають C. perfringens (газова гангрена), C. tetanus (правець) і C. botulinum (ботулізм).
• До лактобактерій відносяться пологи ентерокока, лактобактерії, лейконостока, стрептокока. Стрептокок відповідає за багато захворювань людини, включаючи фарингіт (стрептокок), скарлатину, ревматичну лихоманку, гломерулонефрит, пневмонію та інші респіраторні інфекції.
• Бацили - це таксономічний клас грампозитивних бактерій з низьким G+C, до яких відносяться паличкоподібні та кокоподібні види, включаючи пологи Bacillus і Staphylococcus. B. anthracis викликає сибірську виразку, B. cereus може викликати опортуністичні інфекції шлунково-кишкового тракту, а штами S. aureus можуть викликати широкий спектр інфекцій і захворювань, багато з яких мають високу стійкість до антибіотиків.
• Mycoplasma spp. - це дуже дрібні, плеоморфні низькі грампозитивні бактерії G+C, яким не вистачає клітинних стінок. M. pneumoniae викликає атипову пневмонію.

Виноски

1. 1 Дж. Андре. Біоетика як практика. Чапел-Хілл, Північна Кароліна: Університет Північної Кароліни, 2002.