Особенности цитологии новых хищных грамотрицательных ультрамикробактерий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.02.03, кандидат биологических наук Поливцева, Валентина Николаевна

• Поливцева, Валентина Николаевна
• кандидат биологических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Поливцева, Валентина Николаевна

Оглавление

Введение

Обзор литературы

1. Явление минимализации микробных клеток и понятие ультрамикробактерии (УМБ)

1.1. Минимальные размеры микробных клеток

1.2. Терминология для описания мелких микробных форм

2. Биоразнообразие У МБ

2.1. Ультрамикроклетки в природных местообитаниях

2.2. Методологические принципы поиска новых форм УМБ

2.3. Культивируемые УМБ

3. Прокариотный паразитизм

3.1. Стратегия взаимодействия «волчий стиль» (wolfpack)

3.2. Периплазматические хищники

3.3. Эпибионты

3.4. Цитоплазматические хищники

3.5. Хищники с неопределенной стратегией

4. Роль электронной микроскопии в выделении и изучении новых штаммов УМБ

Экспериментальная часть

5. Объекты и методы

5.1. Культуры бактерий

5.2. Микробиологические методы

5.3. Методы характеристики физиолого-биохимических свойств штаммов NF4 и NF5

5.4. Изучение взаимодействия культур УМБ с культурами тест-объектов - Bacillus subtilis АТСС6633 или Acidovorax delafieldii 39

5.5. Молекулярно-генетические методы исследования

5.6. Светооптические методы исследования

5.7. Электронномикроскопические методы исследования

6. Результаты и обсуждение

6.1. Морфология и ультраструктура клеток новых штаммов УМБ

6.2. Физиолого-биохимические свойства новых штаммов УМБ

6.3. Филогенетическое положение новых штаммов УМБ

6.4. Хищничество новых штаммов УМБ: адаптации на ультраструктурном уровне

6.4.1. Ультраструктура клеток A. delafieldii 39 и В. subtilis АТСС 6633

6.4.2. Изучение взаимодействия штамма NF1 с гетеротрофными бактериями

6.4.3. Изучение взаимодействия штамма №4 с гетеротрофными бактериями

6.5. Цитохимическое изучение адгезивного аппарата клеток хищников

6.5.1 Изучение взаимодействия клеток штамма №1 и А. с1е1аАеШИ 39

6.5.2 Изучение взаимодействия штамма №4 с В. зиЪНШ АТСС 6633

6.6. Цитохимическая локализация щелочной фосфатазы

6.7. Механизм когезии клеток хищника и клеток жертв

Заключение

Выводы

Список сокращений и условных обозначений

Список использованной литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Особенности цитологии новых хищных грамотрицательных ультрамикробактерий»

Введение

В настоящее время микробиологами получены многочисленные экспериментальные данные, свидетельствующие о существовании и широком распространении в природе ультрамелких форм бактерий с объемом клеток менее 0,1 мкм3, т.е. близким к теоретически рассчитанному минимальному размеру клеток (Workshop, 1999, Schut et al., 1997; Cavicchioli and Ostrowski, 2003, 2003; Panikov, 2004; Duda et al., 2011; Дуда с соавт., 2012). Имеются свидетельства того, что ультрамикробактерии (УМБ) являются составной частью микробных сообществ многих природных экосистем: они обнаружены в почвах, илах, льдах Гренландии, многолетнемерзлых грунтах, кишечнике человека и насекомых, ризосфере растений (Vancanneyt et al., 2001, Janssen et al., 1997, Iizuka et al., 1998, Miteva, Brenchley, 2005, Geissinger et al., 2009). Ультрамелкие бактериальные формы являются представителями домена Bacteria, где их ближайшими родственниками являются виды с более крупными, типичными для бактерий клетками, что указывает на полифилетическое происхождение УМБ. Однако, несомненно, что таксономическое, физиолого-биохимическое разнообразие и экологическая роль в природе, а также происхождение УМБ - ещё слабо исследованная область микробиологии. Причины слабой изученности УМБ связаны с методическими трудностями при исследовании этих ультрамелких организмов (Torella and Morita, 1981, Rappe et al., 2002), обусловленными пределами разрешения светового микроскопа, а также характерным медленным развитием колоний. По этой причине выделение нового вида УМБ еще недавно воспринималось как значительное открытие. Очевидно, что для изучения этого нового для исследователей аспекта мира микроорганизмов необходимы специальные подходы и инструментарий.

Мелким размерам клеток (объемом менее 0,1 мкм ) соответствуют малые размеры геномов - от 3,2 до 0,56 Mb. Высокая численность ультрамелких бактерий в морских экосистемах свидетельствует о существенном вкладе УМБ в формирование биомассы океана (Vancanneyt et al., 2001; Rappe et al., 2002). Изучение чистых культур УМБ показало, что они способны использовать в качестве субстратов различные органические соединения (Schut et al., 1993, 1995, 1997а, Giovannoni et al., 2005b), в том числе - полихлорированные бифенилы (May et al., 2008). Некоторые морские олиготрофные УМБ обладают протеородопсином и способны использовать в энергетическом метаболизме энергию солнечного света (Giovannoni et al., 2005а). Культивируемые формы УМБ характеризуются большим разнообразием морфологии, ультраструктурной организации, физиологии и биохимии. По строению

клеточной оболочки УМБ разделяются на три группы: грамположительные, грамотрицательные и лишённые клеточной стенки.

Среди ультрамикропрокариот (УМП) известны паразитические представители УМБ, такие как Micavibrio admirandus, Bdellovibrio bacteriovorus, Mycoplasma genitalium (Abram et al., 1974, Ламбина с соавт., 1982, Fraser et al., 1995, Jurkevitch, Davidov, 2006) и ультрамикроархея (УМА) - Nanoarchaeum equitans (Huber et al., 2002). Хищные УМБ (паразиты микроорганизмов) относятся к организмам различных филогенетических линий и являются одним из основных экологических факторов, формирующих структуру сообществ, управляющих микробным разнообразием (Jurkevitch, 2007). Среди их жертв есть как грамотрицательные, так и грамположительные бактерии и даже эукариотические микроорганизмы. Однако цитологические аспекты паразитизма подробно изучались лишь у представителей семейства Bdellovibrionaceae (Abram et al., 1974).

В Институте биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г. К. Скрябина РАН выделены уникальные хищные бактерии - Micavibrio admirandus (Ламбина с соавт., 1982) и Micavibrio aeroginosavorus (Ламбина с соавт., 1983), а недавно - четыре штамма грамотрицательных УМБ - NF1, NF3, NF4 и NF5. У штаммов NF1 и NF3 обнаружена способность к факультативному паразитизму на живых клетках цианобактерий Chlorogloeopsis fritschii АТСС 27193, Anabaena variabilis АТСС 29413, Nostoc muscorum sp. 3 и Spirulina sp. (Дуда с соавт., 2007). Показано, что при совместном культивировании УМБ и цианобактерий происходит адгезия УМБ к хозяйским клеткам, их проникновение внутрь клеток и лизис последних (Дуда с соавт., 2007). Однако цитологические механизмы взаимодействия паразитических УМБ с гетеротрофными бактериями остаются слабо изученными.

Цель и задачи исследования

Цель данной работы состоит в характеристике особенностей строения клеток новых ультрамикробактерий - штаммов NF1, NF3, NF4, NF5 и сравнительном анализе цитологических аспектов хищничества этих штаммов.

В соответствии с целью решались следующие задачи:

1. Изучить особенности морфологии и ультраструктурной организации клеток исследуемых штаммов УМБ.

2. Охарактеризовать филогенетическое положение исследуемых штаммов NF4 и NF5.

3. С помощью методов электронной, флуоресцентной микроскопии и цитохимии изучить цитологические аспекты взаимодействия бактерий-хищников и бактерий-жертв.

Научная новизна работы

Впервые с помощью флуоресцентной, фазово-контрастной и электронной микроскопии, а также электронно-цитохимических методов изучена ультраструктурная организация, циклы развития и этология новых хищных УМБ - штаммов Kaistia sp., NF1, NF3 и Chryseobacterium sp., NF4 и NF5.

Установлено, что: 1) изученные штаммы NF4 и NF5 представлены неподвижными клетками с грамотрицательной организацией оболочек; 2) клетки штаммов NF1, NF3, NF4 и NF5 репродуцируются как путём поперечного деления, так и почкования; 3) уникальной цитологической особенностью штаммов NF1 и NF3 является наличие на их клеточной поверхности конусовидных периплазматических протрузий, выполняющих функцию прикрепления к оболочкам хозяйских клеток; 4) клетки всех изученных штаммов УМБ обладают поверхностной сетью, состоящей из длинных полисахаридных нитей, которые снабжены гранулами (узелками), расположенными по всей длине нитей с интервалом ~20 нм; 5) обнаружена способность исследуемых штаммов к эпибионтному факультативному хищничеству на некоторых грамотрицательных и грамположительных бактериях.

Показано, что взаимодействие хищных клеток с жертвами происходит при помощи неизвестных ранее механизмов с участием таких клеточных структур, как полисахаридные сети, обладающие особыми гранулами (узелками), и протрузии - конусовидные адгезивные выступы клеток у штаммов NF1 и NF3. Использование этих структур, а также сил броуновского движения в процессе взаимодействия с клетками-жертвами является особенностью этологии изученных ультрамикробактерий.

Научно-практическая значимость работы

Полученные в настоящей работе результаты имеют большое не только теоретическое, но и прикладное значение. Изученные штаммы УМБ могут служить модельными организмами в проводящихся исследованиях, посвященных решению как теоретических проблем минимализации микробной клетки, эволюции УМБ, так и в биотехнологических разработках, основой которых может быть обнаруженная паразитическая активность охарактеризованных нами УМБ. Полученные нами результаты используются при чтении курсов лекций по цитологии микроорганизмов для магистрантов Пущинского государственного естественнонаучного института и студентам Биологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова.

Апробация материалов работы

Результаты и основные положения работы представлены на международной конференции FEMS (4th FEMS Congress of European Microbiologists, Geneva, Switzerland, 2011), на международной конференции молодых ученых «Биология - наука XXI века» (Пущино, 2008, 2010, 2012, 2013), международной молодежной школе-конференции «Актуальные аспекты современной микробиологии» (Москва, 2007), всероссийском, с международным участием, биологическом конгрессе студентов и аспирантов «Симбиоз Россия 2008» и школе - конференции «Биология: традиции и инновации в 21 веке» (Казань, 2008, 2010), международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «ЛОМОНОСОВ» (Москва, 2010), а также на семинарах и постерных сессиях ИБФМ РАН (Пущино, 2008-2011).

Публикации по теме диссертации

По материалам диссертации опубликовано 14 работ, из них 9 - в форме тезисов, 4 -экспериментальные статьи и 1 обзор.

Благодарности. Автор благодарен сотрудникам ИБФМ РАН, способствовавшим выполнению данной диссертационной работы: к.б.н. Есиковой Т.З., к.б.н. Акимову В.Н., к. б.н. Шороховой А.П., Гафарову А.Б. Особую признательность автор выражает своим научным руководителям — д.б.н., проф. Дуде В.И. и к.б.н. Сузиной Н.Е.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 108 стр. и состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, заключения, выводов и списка литературы, включающего 174 ссылгЬ, из них 29 на русском и 143 на английском языках, содержит 5 таблиц и 43 рисунка.

Обзор литературы 1. Явление мииимализации микробных клеток и понятие ультрамикробактерии (УМБ)

1.1. Минимальные размеры микробных клеток

Подавляющее большинство бактерий, которые изучаются традиционными микробиологическими методами, имеют форму палочек 1 мкм толщиной и 5 мкм длинной (Шлегель, 1987). Более мелкие бактерии, близкие к теоретически установленному минимальному размеру клетки и наблюдаемые в природных микробных сообществах, в настоящее время изучены недостаточно, что обусловлено, с одной стороны, пределом разрешения светового микроскопа, составляющим ~0,2 мкм, а с другой стороны -образованием ультрамелкими бактериями «микроколоний», невидимых невооруженным глазом, или более медленным развитием колоний (Torella, Morita, 1981). Таким образом, методические преимущества работы с микробными клетками обычных размеров ослабили внимание к более мелким формам, и, как следствие, их обнаружение воспринимается как необычный феномен.

Тем не менее, накоплено достаточно данных, чтобы признать существование жизнеспособных прокариот с объемом пролиферирующих клеток, менее 0,1 мкм .

Теоретические расчетные минимальные размеры клеток представляют интерес, как пример ожидаемого предела размеров выделенных новых видов УМБ. Большинство расчетов исходят из базовых принципов строения и функционирования микробной клетки, которое включает ряд величин, практически не зависящих от таксономической или физиологической принадлежности бактерии: размеры и количество основных ферментов главных метаболических путей, размеры рибосомы, толщина мембраны, диаметр максимально компактизованного минимального генома и т.д. Таким образом, теоретически возможный предел определяется тем, что клетка должна быть окружена мембраной, по крайней мере, толщиной около 8 нм и содержать рибосомы диаметром около 20 нм. У автономно репродуцирующихся микроорганизмов наименьший геном найден у облигатного паразита Mycoplasma genitalium (0,58 Mb) (Fraser et al., 1995) и y Nanoarchaeum equitans (0,49 Mb) -паразитического эпибионта археи Ignicoccus hospitalis (Waters et al., 2003). Рекордно мелкий геном (0,16 Mb) обнаружен y внутриклеточного симбионта листоблошек Carsonella ruddii (Nakabachi et al., 2006). Значительное сокращение генетической информации у данных микроорганизмов связано с паразитическим образом их жизни.

Теоретические расчеты (Workshop, 1999) показывают, что вероятно, геномы таких размеров наиболее близки к минимальному набору генов необходимых для поддержания жизнедеятельности и репродукции (табл. 1). Такое количество ДНК укладывается в шар диаметром не более 0,12 мкм. Таким образом, диаметр автономно репродуцирующейся, шаровидной клетки не может быть меньше 0,12-0,17 мкм. Согласно более поздним расчетам других авторов с учетом необходимости присутствия минимального набора белков и кодирующих их генов, а также одной рибосомы, такая прокариотическая клетка должна иметь размер около 0,2 мкм (Workshop, 1999).

Заключение диссертации по теме «Микробиология», Поливцева, Валентина Николаевна

Выводы

1. Установлено, что штаммы NF1, NF3, NF4 и NF5 представлены в развивающихся культурах ультрамелкими клетками, объемом менее 0,1 мкм . Учитывая ультрамелкие размеры клеток и малые размеры их геномов, выделенные организмы определены как ультрамикробактерии.

2. Установлено, что штаммы NF4 и NF5 принадлежат к роду Chryseobacterium (фила Bacteroidetes) и наиболее близки к виду С. solincola.

3. Физиологической особенностью штаммов NF1, NF3, NF4 и NF5 является их способность к факультативному паразитизму на гетеротрофных бактериях - Bacillus subtilis АТСС 6633 и Acidovorax delaßeldii 39. Для бактерий родов Kaistia и Chryseobacterium образование ультрамелких хищных форм показано впервые.

4. Клетки исследуемых штаммов формируют капсулоподобный матрикс, образованный полисахаридными нитями и расположенными на них электронноплотными узелками-гранулами. Показано, что отличительным признаком ультраструктурной организации штаммов NF1 и NF3 является наличие у их клеток периплазматических протрузий.

5. Описан новый механизм когезии клеток хищников и клеток жертв, основанный на канатном принципе подтягивания клеток хищников к клеткам жертв, при котором в качестве молекулярных канатов служат полисахаридные нити, а источником внеклеточной толкательной энергии являются силы броуновского движения. Местом прикрепления полисахаридных нитей хищника является S-слой клеточной стенки бактерии-жертвы.

Список сокращений и условных обозначений

B.s. - клетка Bacillus subtilis АТСС 6633

S - S-слой оболочки

ГМ - гранулярный материал

ИМ - индигенные формы микроорганизмов

КЖ - клетка жертвы;

КС - клеточная стенка клетки;

ЛГ - липкие гранулы

М - муреин

МК - место контакта клетки с клеткой; НБ - нанобактерии НМ - наружная мембрана

ОП - окруженные двухслойной мембраной пузырьки П - периплазма

ПБ - гранула поли-В-гидроксибутирата;

ПН - полисахаридные нити

ПП - периплазматические протрузии

Пр - продукты цитохимической реакции

Пт - перетяжка

ПФ - полифосфаты

ПЦР - полимеразная цепная реакция

Пч - почка

С - спора

У - узелки у полисахаридных нитей УМБ - ультрамикробактерии УМК - ульрамикроклетки УМП - ультрамикропрокариоты ЦМ - цитоплазматическая мембрана

Заключение

В настоящей работе изучены особенности морфологии, ультраструктуры клеток, физиологии и филогенетического положения новых штаммов УМБ - NF1, NF3, NF4 и NF5.

Результаты исследований показали, что штаммы изученных бактерий обладают следующими уникальными свойствами:

1) способностью образовывать ультрамелкие клетки с объемом менее 0,1 мкм3, в том числе и крайне мелкие клетки с объемом 0,004 - 0,02 мкм , которые чаще встречаются у штаммов NF4 и NF5 (Поливцева, 2007, 2008; Duda et al., 2009). Данные об ультрамелких размерах бактериальных клеток наряду с малой величиной их геномов позволяет сделать вывод о принадлежности исследуемых штаммов к ультрамикробактериям (УМБ). Этот вывод сделан в соответствии с критериями УМБ, имеющимися в современной мировой научной литературе (Schut et al., 1995; Cavicchioli and Ostrowski, 2003; Duda, 2011; Дуда с соавт., 2012). Морфометрические исследования позволили установить, что крайне мелкие клетки образуются у штаммов NF1 и NF3 в результате почкования, а у штаммов NF4 и NF5 - множественного септирования длинных клеток, образующихся на лаг-фазной стадии развития культур. Полиморфизм популяций связан именно с этими процессами. Как известно, увеличение размеров клеток на лаг-фазной стадии развития культур свойственно, по-видимому, подавляющему большинству бактерий (Kolter, 1993). Однако это явление не изучалось практически у всех недавно выделенных чистых культур УМБ, в том числе - у организмов, определяемых как облигатные УМБ (Hahn et al., 2003);

2) олиготрофностью: исследуемые штаммы в качестве источника углерода и энергии используют только узкий спектр аминокислот; кроме того, они не способны разлагать и усваивать экзогенные сложные полимерные органические вещества - белки, крахмал, целлюлозу, липиды. В данном случае для обозначения термина олиготроф мы использовали принцип, который применили Капаруллина с соавторами (Капаруллина с соавт., 2009) для характеристики физиологических свойств Chelativorans oligotrophicus\

3) способностью к факультативному эпибиозу - существованию в плотно прикрепленном к хозяйским клеткам В. subtilis АТСС 6633 и A. delafieldii 39 состоянии. При этом наблюдается взаимодействие, характерное для системы хищник-жертва, поэтому можно определить исследованные штаммы, как факультативно-паразитические (хищные) бактерии-эпибионты. В этом проявляется дуализм их стиля жизни. В работе (Дуда с соавт., 2007) было показано, что штаммы NF1 и NF3 способны также паразитировать на живых клетках некоторых видов цианобактерий. Взаимоотношение штаммов NF4 и NF5 и цианобактерий ещё не изучено.

Возможно, и в природных условиях исследуемые штаммы бактерий реализуют способность к хищничеству, особенно в условиях лимитации по источникам питания;

4) было установлено филогенетическое положение штаммов NF4 и NF5. Сравнительный анализ нуклеотидной последовательности гена 16S рРНК показал, что изученные штаммы УМБ относятся к домену Bacteria к филуму Bacteroidetes роду Chryseobacterium. По нуклеотидной последовательности гена 16S рРНК и составу клеточных жирных кислот штаммы NF4 и NF5 близки к типовому штамму вида Chryseobacterium solincola. Однако определение их видового статуса может быть сделано после получения данных о проценте гибридизации хромосомной ДНК изучаемых нами штаммов и ДНК типового штамма С. solincola, а также наличия у типового штамма свойств, описанных нами для штаммов NF4 и NF5.

Филогенетическое положение штаммов NF1 и NF3 было ранее охарактеризовано по проценту сходства нуклеотидной последовательности генов 16S рРНК, и было установлено, что изучаемые штаммы являются альфапротеобактериями, они близки к типовому штамму вида Kaistia adipata Chj404T (AY039817) (Дуда с соавт., 2007). Однако видовой статус этих организмов может быть определен после получения данных о проценте гибридизации ДНК этих штаммов и ДНК типового штамма К. adipata, а также определения наличия у типового штамма фенотипических свойств, описанных нами у штаммов NF1 и NF3/

В настоящее время корейскими исследователями описаны 7 видов рода Kaistia: К. adipata (Im et al., 2004), К. granuli (Lee et al., 2007), K. soli (Weon et al., 2008), К terrae (Kim et al., 2010), K. geumhonensis (Jin et al., 2011), K. dalseonensis (Jin et al., 2011) и К. defluvii (Jin et al., 2012). Все они представляют собой палочковидные бактерии с размерами ~ 0,5-0,8 мкм х 0,61,5 мкм. Только клетки К. adipata характеризуются как кокки и короткие палочки с размерами 0,7 - 0,9 мкм. Однако измерения размеров авторами сделаны некорректно, а тонкая структура клеток и цикл развития выделенных штаммов полностью не изучены. Поэтому не представляется возможным говорить, являются ли описанные нами в работе особенности штаммов NF1 и NF3, такие как способность образовывать ультрамелкие клетки, олиготрофность и факультативный паразитизм, видовыми свойствами или их следует отнести родовыми признаками.

Кроме того, у исследуемых штаммов УМБ был определён размер генома: у Kaistia sp. NF1 и NF3 он составляет ~ 2,4 Mb, а у Chryseobacterium sp. NF4 и NF5 - 1,7 Mb. Эти величины согласуются с уже известными величинами генома, свойственными ранее описанных в литературе свободноживущим олиготрофным УМБ, таким как Sphingopyxis alaskensis, Candidatus Pelagibacter ubique и Micavibrio aeruginosavorus, величины геномов у которых составляют 3,4 Mb (Lauro et al, 2009) и 1,3 Mb (Giovannoni et al., 2005), 2,5 Mb (Wang et al., 2011), соответственно.

5. Детально охарактеризованы ультраструктурная организация и цитобиохимические особенности новых штаммов УМБ. Было показано, что: 1) штаммам NF4 и NF5 свойственна характерная для грамотрицательных бактерий организация клеточной стенки (аналогичный вывод для штаммов NF1 и NF3 был сделан в работе (Дуда с соавт., 2007)); 2) клетки штаммов NF1 и NF3 имеют на своей поверхности протрузии - выступы сферической и конусовидной формы, которые представляют собой локальные расширения периплазматической зоны, вследствие чего они могут быть обозначены как периплазматические протрузии (Поливцева, 2007, 2008). Эти наши результаты о морфологических и ультраструктурных особенностях штаммов NF1 и NF3 подтверждаются также данными приведенными в статье (Дуда с соавт., 2007); 3) у клеток всех изученных штаммов отсутствуют такие поверхностные нитчатые и трубчатые придатки, как жгутики, фимбрии, пили, спины и другие подобные им структуры, хотя для их обнаружения были использованы различные методы электронной микроскопии и способы контрастирования объектов; 4) на поверхности клеток всех изученных штаммов выявляется капсулоподобный слой - полисахаридный матрикс, состоящий из сеточки полисахаридных нитей с прикрепленными к ним электронноплотными узелками в виде гранул. Нити хорошо контрастируются при электронномикроскопическом наблюдении рутениевым красным - красителем для кислых полисахаридов.

Глютаральдегидная фиксация не приводила к повышению контраста узелков полисахаридной сети, но высокий электронный контраст узелков на ультратонких срезах в случае использования стандартной глютар-осмиевой фиксации, очевидно, обусловлен высоким сродством к тетраокиси осмия, и этот факт указывает на наличие липидов в этих структурах. Визуализация полисахаридных нитей («канатов») на негативно контрастированных препаратах подтвердила реальность этих структур и соответствие их вида с изображениями на ультратонких срезах.

Образование нитей (канатов) с узелками происходит, по-видимому, так, как это схематически показано на рисунке 43.

Рис. 43. Гипотетическая схема формирования полисахаридных нитей (канатов) с липкими гранулами. ГМ - гранулярный материал; М - муреин; НМ - наружная мембрана; ЦМ -цитоплазматическая мембрана; ЛГ - липкие гранулы; ПН - полисахаридные нити.

Использование методов цитохимической детекции белков с помощью обработки спиртовым раствором ФВК позволило установить повышение электронной плотности гранул (узелков), что позволяет сделать вывод о наличии белка в составе этих структур.

Таким образом, применение методов цитохимии указывает на сложный состав ловчей сети и связанных с ней узелков-гранул. Ловчая сеть состоит из полисахаридных нитей, тогда как узелки имеют сложный вероятно белково-липидный состав. Полученные данные являются основой дальнейших исследований по характеристике биохимического состава описанных структур.

6. Выяснены особенности межклеточных взаимодействий в системе: безжгутиковый бактериальный паразит + хозяйская клетка, в качестве которых были использованы чувствительные к действию паразитов виды хемоорганотрофных бактерий. Установлено, что бактериальные паразиты из родов Kaistia (штаммы NFIh NF3) и Chryseobacterium (штаммы NF4 и NF5) обладают особыми адгезивными клеточными структурами: ловчими полисахаридными сетями, нити которых снабжены множеством расположенных на них узелков, а также прикрепительными конусовидными протрузиями у клеток штаммов NF1 и NF3. С помощью этих структур осуществляются процессы улавливания (заякоривания) клеток, сближения и прочного прикрепления клеток паразитов к жертвам.

Уникальная особенность описанного механизма состоит в том, что в процессе когезии клеток используются силы броуновского движения. Эти силы обусловливают последовательное прикрепление звеньев канатов с помощью узелков («якорей») к поверхности жертв, что полностью снимает потребности в энергетических затратах на улавливание жертв и стягивание клеток хищников и жертв. Механизм адгезии специфичен, например, адгезия к стеклу отсутствует в отличие от многих почвенных бактерий, обладающих фимбриями и капсулами (Звягинцев, 1973).

Таким образом, полученные в настоящем исследовании данные свидетельствуют о том, что среди УМБ имеются виды с новыми, неизвестными ранее физиологическими свойствами и ультраструктурами.

Описан новый механизм когезии клеток хищников и клеток бактерий-жертв. В отличие от известного механизма когезии с участием подвижных клеток таких хищников, как Bdellovibrio bacteriovorus и Micavibrio aeruginosavorus, и связанного с: а) работой локомоторного аппарата пропеллерного типа, б) реакциями хемотаксиса и в) использованием генерируемой клетками энергии (Chauhan et al., 2006; Strauch et al.,2007), механизм когезии с участием неподвижных клеток штаммов NF1, NF3, NF4 и NF5 основан на канатном принципе улавливания, подтягивания, сближении и адгезии клеток, при котором в качестве молекулярных канатов служат полисахаридные нити, а источником толкательной энергии являются силы броуновского движения. Описанный тип взаимодействия клеток УМБ с клетками бактерий-жертв доказывается прямыми наблюдениями за процессом когезии во флуоресцентном микроскопе при параллельной регистрации в электронном микроскопе постепенного складывания (укладки) полисахаридных нитей на поверхности оболочек клеток-жертв. Следует отметить, что у штаммов NF1 и NF3 процесс когезии на последней стадии осуществляется путём плотного контакта прикрепительных конусовидных периплазматических протрузий с оболочкой бактерий-жертв. В зонах плотного контакта выявляются просветлённые участки клеточной стенки жертв (рис. 24), что позволяет предполагать, что эти участки являются местами действия литических ферментов, в результате образуются каналы, обеспечивающие облегчённую диффузию веществ между клетками. Методами электронномикроскопической цитохимии выявлено, что на поверхности и в периплазме клеток штамма NF1 и NF4 локализуется такой гидролитический фермент, как щелочная фосфатаза, участвующий вероятно в деструкции оболочки клеток-жертв. В литературе отсутствуют данные о применении цитохимических методов выявления щелочной фосфатазы у хищных бактерий; известна только одна работа, в которой методы цитохимии использовались для выявления аденозинтрифосфатазы у хищной бактерии В. bacteriovorus (Коновалова и Ламбина, 1980).

В отличие от штаммов NFIh NF3 у штаммов NF4 и NF5 протрузии на поверхности клеток отсутствуют, и взаимодействие осуществляется путём плотного контакта невыраженных морфологически участков клеточной оболочки хищников с клеточной оболочкой жертв.

Исследованные штаммы свободножнвущих факультативно паразитических ультрамикробактерий могут быть использованы: 1) в качестве модельных организмов в будущих исследованиях, посвященных решению теоретических проблем, связанных с выяснением механизмов минимализации микробной клетки и эволюции УМБ; 2) в биотехнологических разработках, основой которых может быть обнаруженная в наших исследованиях паразитическая активность охарактеризованных нами УМБ, например, в качестве «живых антибиотиков» в сельском хозяйстве, медицине и ветеринарии для борьбы с вредоносными микроорганизмами.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Поливцева, Валентина Николаевна, 2013 год

Список литературы

1. Андерсон Т. Метод негативного контрастирования при изучении вирусов и их серологических реакций. / В кн. Ультраструктура и функции клетки под ред. Франка Г. М. М.: Мир, 1965.-388 с.

2. Афиногенова A.B., Коновалова С.М., Ламбина В.А. Утрата признака видовой моноспецифичности экзопаразитическими бактериями рода Micavibrio // Микробиология. -1986. - Т.55. - С. 487-489.

3. Афиногенова A.B., Ромай Пенебад С., Коновалова С.М., Чуркина Л.Г., Ламбина В.А. Сравнительная характеристика штаммов Bdellovibrio, выделенных из речной и сточных вод // Микробиология. - 1981. - Т.50. - С. 378-385.

4. Валентайн Р. и Хорн Р. Негативное контрастирование как метод выявления ультраструктуры / В кн. Ультраструктура и функции клетки под ред. Франка Г. М. - М.: Мир, 1965.-388 с.

5. Гайер Г. Электронная гистохимия. / М.: Мир,1974. - 488 с.

6. Громов Б.В., Мамкаева К.А. Предложение нового рода Vampirovibrio для бактерии Chlorellavorus, ранее отнесенной к Bdellovibrio И Микробиология. - 1980. - Т. 49. - С. 165-166.

7. Громов Б.В., Павленко Г.В. Экология бактерий. / Л.: Из-во Ленинградского университета, 1989. - 248 с.

8. Дмитриев В.В., Сузина Н.Е., Русакова Т.Г., Гиличинский Д.А., Дуда В.И. Ультраструктурные особенности природных форм микроорганизмов, изолированных из грунтов вечной мерзлоты Восточной Сибири методом низкотемпературного фракционирования // Доклады Академии Наук. - 2001. - Т. 378. - С. 846-849.

9. Дуда В.И., Сузина Н.Е., Акимов ВН., Вайнштейн М.Б., Дмитриев В.В., Баринова Е.С., Абашина Т.Н., Олейников P.P., Есикова Т.З., Воронин A.M. Особенности ультраструктурной организации и цикла развития почвенных ультрамикробактерий, относящихся к классу Alphaproteobacteria II Микробиология. - 2007. - Т.76 - С. 652-661.

10. Дуда В.И., Сузина Н.Е., Поливцева В.Н., Воронин A.M. Ультрамикробактерии: становление концепции и вклад ультрамикробактерий в биологию // Микробиология. — 2012. — том 81.-С. 415-427.

11. Егоров Н.С. Микробы-антагонисты и биологические методы определения антибиотической активности / М.: Высшая школа, 1965. - 221 с.

12. Звягинцев Д.Г. Взаимодействие микроорганизмов с твердыми поверхностями / М.: Издательство МГУ — 1973. - 175с.

13. Капаруллина E.H. Деградация этилендиаминтетраацетата аэробными бактериями: автореф. дис. на соиск. уч. степ. канд. биол. наук: 03.00.07/ Капаруллина Елена Николаевна. -Пущино, 2009. - 28 с.

14. Капаруллина E.H., Доронина Н.В., Трилисенко JI.B., Вагабов В.М., Троценко Ю.А. Особенности метаболизма Chelativorans oligotrophicus при двухфазном росте на смеси ЭДТА и глюкозы // Прикладная биохимия и микробиология. - 2009. - Т. 45. -С. 555-560.

15. Коновалова С.М. и Ламбина В.А. Электронно-микроскопическое исследование аденозинтрифосфатазы у Bdellovibrio bacteriovorus II Микробиология. - 1980. - Т. 49. - С. 766768.

16. Ламбина В.А., Афиногенова A.B., Ромай Пенабад С, Коновалова С.Ж., Пушкарева А.П. Micavibrio admirandus gen. et spp. nov. II Микробиология. - 1982. - Т. 51. - С. 114-117.

17. Ламбина В.А., Афиногенова A.B., Ромай Пенабад С, Коновалова С.М., Андреев Л.В. Новый вид экзопаразитических бактерий рода Micavibrio, поражающих грамотрицательные бактерии // Микробиология. - 1983. - Т. 52. - С. 777-782.

18. Никитин Д.И. Техника прямого микроскопирования для наблюдения микроорганизмов в почве // Микробиология. - 1973.

19. Никитин Д.И. Использование электронной микроскопии для изучения почвенных суспензий и культур микроорганизмов. // Советское почвоведение. - 1964. - С. 636-641.

20. Никитин Д.И., Васильева Л.В., и Лохмачева P.A. Новые и редкие формы почвенных микроорганизмов / М.: Изд. "Наука".- 1966. - 70 с.

21. Павлова И.Н., Тимьянова Н.З., Толнер Л.Г. Антимикробные свойства некоторых термофильных бацилл // Микробиологический журнал. - 1991. - Т.53. - С. 84-89.

22. Поливцева В.Н., Сузина Н.Е., Дуда В.И. Цитологические основы взаимодействия бактерии рода Kaistia штамма NF1 с грамположительными и грамотрицательными бактериями // Тезисы III Международной Молодежной школы-конференции «Актуальные аспекты современной микробиологии». - Москва. - 2007. - С. 89

23. Поливцева В.Н. Цитология паразитизма ультрамикробактерии Kaistia sp. штамм NF1. Магист. диссер. по на направл. 020200 Биология // Поливцева Валентина Николаевна. -Пущино. - 2008. - 49 с.

24. Северин А.И. Бактериолитические ферменты микроорганизмов: теоретические и прикладные аспекты: автореф. диссер. на соискание ученой степени д.б.н., Пущино, 1993.

25. Сергиев В.П., Филатов H.H. Инфекционные болезни на рубеже веков. Осознание биологической угрозы / М.: Наука. - 2006. - 572 с.

26. Сузина Н.Е., Дуда В.И., Есикова Т.З., Шорохова А.П., Гафаров А.Б., Олейников Р. Р., Акимов В.Н., Абашина Т.Н., Поливцева В.Н., Воронин A.M. Новая ультрамикробактерия из рода Chryseobacterium - факультативный эпибионт Bacillus subtilis II Микробиология. - 2011. -Т. 80,-№4.-С. 529-542.

27. Сузина Н.Е., Есикова Т.З., Акимов В.Н., Абашина Т.Н., Дмитриев В.В., Поливцева В.Н., Дуда В.И., Воронин A.M. Электронно-микроскопическое и флуоресцентно-микроскопическое изучение эктопаразитизма ультрамикробактерий рода Kaistia, штаммов NF1 и NF3 // Микробиология. - 2008. - Т. 77 - С. 55-62.

28. Степная О.А., Цфасман И.М., Логвина И.А., Рязанова Л.П., Муранова Т.А., Кулаев И.С. Выделение и характеристика новой внеклеточной бактериолитической эндопептидазы Lysobacter sp.XLl // Биохимия. - 2005. - Т. 70. - С. 1250-1257.

29. Шлегель Г. Общая микробиология // М.: Изд. «Мир». - 1972. - 476 с.

30. Abram D., Castro е Melo J., Chou D. Penetration of Bdellovibrio bacteriovorus into host cells // J Bacteriol - 1974. - V. 118. - P. 663-680.

31. Abram D., Davis B.K. Structural properties and features of parasitic Bdellovibrio bacteriovorus II J. Bacteriol. - 1970. - V. 104. - P. 948-965.

32. Afinogenova A.V., Markelova N.Y., Lambina V.A. Detection of enzyme activities of some metabolic pathways in Micavibrio admirandus and Bdellovibrio bacteriovorus II Zentralblatt fur Microbiologic. - 1986. -V. 141. - P. 471-475.

33. Akerman K.K., Kuronen I., Kajander E.O. Scanning electron microscopy of nanobacteria -Novel biofilm producing organisms in blood // Scanning. - 1993. - V. 15. - P. 90 - 91.

34. Bae H.C., Cota-Robles E.H., Casida L.E., Jr. Microflora of soil as viewed by transmission electron microscopy // Appl. Microbiol. - 1972. - V. 23. - P. 637 - 648.

35. Baer V.L., Ravel J., Chun J., Hill R.T., Williams H.N. A new species of exoparasitic bacteria, Micavibrio aeruginosavorus sp. nov., was isolated on the host bacterium, Pseudomonas aeruginosa. Its diagnosis is given. // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. - 2000. - V.50. - P. 219 - 224.

36. Bakken L.R. and Lindahl V. Recovery of bacterial cells from soil / In "Nucleic acids in the Environment: Methods and Applications" (J. D. Van Elsas and J. T. Trevors, eds.). - Springer, Heidelberg, 1995.-P. 9-27.

37. Bakken L.R. and Olsen R. A. The relationship between cell size and viability of soil bacteria // Microbial. Ecol. - 1987. - 13. - P. 103-114.

38. Bakken L.R. and Olsen R.A. DNA-content of soil bacteria of different cell size // Soil Biol. Biochem. -1989.-V.21.-P. 789-793.

39. Benmalek Y., Cayol J.L., Bouanane A.N., Hacene H., Fauque G. and Fardeau M.L. Chryseobacterium solincola sp. nov., isolated from soil International // IJSEM. - 2010. - 60. - P. 1876-1880.

40. Bergey's Manual of Systematic Bacteriology: Volume 2: The Proteobacteria. - SpringerVerlag. - 2005. - 2816 p.

41. Bergey's Manual of Systematic Bacteriology: Volume 4: The Proteobacteria. - Springer-Verlag.-2011.-949 p.

42. Berleman J.E. and Kirby J.R. Multicellular development in Myxococcus xanthus is stimulated by predator-prey interactions // J. Bacteriol. - 2007. - V. 189. - P. 5675-5682.

43. Bernhard S. Synergistic interactions in the microbial world // Antonie van Leeuwenhoek. -2002.-V. 81.-P. 257-261.

44. Björklund M., <^ift?ioglu N., and Kajander O. Extraordinary survival of nanobacteria under extreme conditions // Proceedings of SPIE. - 1998. - V. 3441. - P. 123 - 129.

45. Boenigk J., Stadler P., Wiedlroither A., and Hahn W. M. Strain-specific differences in the grazing sensitivities of closely related ultramicrobacteria affiliated with the Polynucleobacter cluster // Appl. Environ. Microbiol. - 2004. - V.70. - P. 5787-5793.

46. Burnham J.C., Stetak T. and Locher G. Extracellular lysis of the bluegreen algae Phormidium luridum by Bdellovibrio bacteriovorus II J. Phycol. - 1975. - V. 12. - P. 306-313.

47. Button D., Schut F., Quang P., Martin R., and Robertson B. Viability and isolation of marine bacteria by dilution culture: Theory, procedures, and initial results // Appl. Environ. Microbiol. - 1993. -V. 59.-P. 881-891.

48. Cain C.C., Lee D„ Waldo III R.H., Henry A.T., Casida E.J. Jr., Wani Mansukh C., Wall Monroe E., Oberlies Nicholas H., and Falkinham III Joseph O. Synergistic antimicrobial activity of metabolites produced by a nonobligate bacterial predator // Antimicrob. Agents Chemother. - 2003. -V. 47.-P. 2113-2117.

49. Camoin G.F., Gautret P., Montaggioni L.F., and Cabioch G. Nature and environmental significance of microbialites in Quaternary reefs: The Tahiti paradox // Sediment. Geol. - 1999. - V. 126.-P. 271-304.

50. Casanova J., Bodenan F., Negrel P. and Azaroual M. Microbial control on the precipitation of modern ferrihydrite and carbonate deposits from the Cezallier hydrothermal springs (Massif Central, France) // Sediment. Geol. - 1999. - V. 126. - P. 125-145.

51. Casida L. E. Jr. Ensifer adhaerens gen. nov., sp. nov.: a Bacterial Predator of Bacteria in Soilt // IJSB. - 1982. - V. 32. - P. 339-345.

52. Casida L. E. Jr. Protozoan response to the addition of bacterial predators and other bacteria to soil. // Appl. Environ. Microbiol. - 1989. - V. 55 - P. 1857-1859.

53. Casida L. E. Jr. Relation to copper of N-l, a nonobligate bacterial predator // Appl. Environ. Microbiol. - 1987. -V. 53 - P. 1515-1518.

54. Casida L. E. Jr. Response in soil of Cupriavidus necator and other copper-resistant bacterial predators of bacteria to addition of water, soluble nutrients, various bacterial species, or Bacillus thuringiensis spores and crystals // Appl. Environ. Microbiol. - 1988 - V. 54. - P. 2161-2166.

55. Casida L.E. Jr. Bacterial Predators of Micrococcus luteus in Soil // Appl. Environ. Microbiol. -1980.-V. 39.-P. 1035-1041.

56. Casida L.E. Jr. Competitive Ability and Survival in Soil of Pseudomonas Strain 679-2, a Dominant, Nonobligate Bacterial Predator of Bacteria // Appl. Environ. Microbiol. - 1992. - V. 58. -P. 32-37.

57. Casida L.E. Jr. Minireview: Nonobligate Bacterial Predation of Bacteria in Soil // Microb. Ecol. - 1988.-V. 15.-P. 1-8.

58. Casida, L. E. Jr. Observation of microorganisms in soil and other natural habitats // Appl. Microbiol.-1969.-V. 18.-P. 1065-1071.

59. Cavicchioli R. and Ostrowski M. Ultramicrobacteria // In: eLS. John Wiley & Sons Ltd, Chichester. - 2003. - www.els.net. - P. 1-8.

60. Cavicchioli R., Ostrowski M, Fegatella F, Goodchild A, Guixa-Boixereu N. Life under nutrient limitation in oligotrophic marine environments: an ecophysiological perspective of Sphingopyxis alaskensis (formerly Sphingomonas alaskensis) II Microb. Ecology. - 2003. - 45(3). - P. 203 - 217.

61. Chauhan A., Williams H.N. Response of Bdellovibrio and like organisms (BALOs) to the migration of naturally occurring bacteria to chemoattractants // Curr. Microbiol. - 2006. - V. 53. - P. 516-522.

62. Cisar J.O., Xu D.Q., Thompson J., Swaim W., Hu L., Kopecko D.J. An alternative interpretation of nanobacteria-induced biomineralization // PNAS. - 2000. - Y.97. - P. 11511-11515.

63. Davidov Y., Huchon D., Koval S.F., Jurkevitch E. A new alpha-proteobacterial clade of Bdellovibrio-Wks, predators: implications for the mitochondrial endosymbiotic theory // Environ. Microbiol. -2006. - V. 8.-P. 2179-2188.

64. Davidov Y., Jurkevitch E. Diversity and evolution of Bdellovibrio-md-like organisms (BALOs), reclassification of Bacteriovorax starrii as Peredibacter starrii gen. nov., comb, nov., and description of the Bacteriovorax-Peredibacter clade as Bacteriovoraceae fam. nov. // IJSEM. - 2004. -V. 54.-P. 1439-1452.

65. Doronina N.V., Kaparulina E.N., Trotsenko Yu.A., Norlemann B., Buchel-Witschel M., Wellenmann H-U., Egli T. Chelativorans multitrophicus gen. nov., sp. nov., and Chelativorans oligotrophicus sp. nov., aerobic, EDTA-degrading bacterium // IJSEM. - 2010. - V. 60. - P. 1044-51.

66. Duda V. I. Ultramicrobacteria // In: eLS. John Wiley & Sons Ltd, Chichester. - 2011, http://www.els.net [doi: 10.1002/9780470015902.a0000309.pub2]

67. Duda V.I., Suzina N.E., Esikova T.Z., Akimov V.N., Oleinikov R.R., Polivtseva V.N., Abashina T.N., Boronin A.M. The Cytological Characterization of Parasitic Action of Ultramicrobacteria NF1 and NF3 from the Genus Kaistia on Chemoorganotrophic and Phototrophic Bacteria // FEMS Microbiology Ecology. - 2009. - V. 69. - P. 180 - 193.

68. Eckardt T. A rapid method for identification of plasmid deoxyribonucleic acid in bacteria // Plasmids. - 1978. - V. 1. - P. 584-588.

69. Eilers H., Pernthaler J., Glockner F.O., Amann R. Culturability and in situ abundance of pelagic bacteria from the North Sea // Appl. Environ. Microbiol. - 2000. - V. 66. - P. 3044-3051.

70. Folk R. L. and Rasbury E. T. Nanometre-scale spheroids on sands, Vulcano, Sicily: Possible nannobacterial alteration // Terra Nova. - 2002. - V. 14. - P. 469^75.

71. Folk R.L. and Lynch F.L. The possible role of nannobacteria (dwarf bacteria) in clay-mineral diagenesis and the importance of careful sample preparation in highmagnification SEM study // J. Sediment. Res. - 1997. - V. 67. - P. 583-589.

72. Folk R.L. and Taylor L.A. Nannobacterial alteration of pyroxenes in Martian meteorite Allan Hills 84001 // Meteor. Planet. Science. - 2002. - V. 37. - P. 1057-1069.

73. Folk R.L. In defense of nannobacteria // Science. - 1996. - 274. - P. 1285e-1289e.

74. Folk R.L. Nannobacteria and the precipitation of carbonate in unusual environments // Sediment. Geol. - 1999. - V. 126. - P. 47-55.

75. Folk R.L. SEM imaging of bacteria and nannobacteria in carbonate sediments and rocks // Journal of sedimentary petrology. - 1993. - V. 63. - P. 990 - 999.

76. Fraser C.M., Gocayne J.D., White O., Adams M.D., Clayton R.A., Fleischmann R.D., Bult C.J., Kerlavage A.R., Sutton G., Kelley J.M., Fritchman R.D., Weidman J.F., Small K.V., Sandusky M., Fuhrmann J., Nguyen D., Utterback T.R., Saudek D.M., Phillips C.A., Merrick J.M., Tomb J.F., Dougherty B.A., Bott K.F., Hu P.C., Lucier T.S., Peterson S.N., Smith H.O., Hutchison C.A. 3rd, Venter J.C. The minimal gene complement of Mycoplasma genitalium II Science. - 1995. - V. 270. -P. 397-403.

77. Geissinger O., Herlemann D.P.R., Morshel E., Maier U.G., and Brune A. The ultramicrobacterium Elusimicrobium minutum gen. nov., sp. nov., the first cultivated representative of the termite group 1 phylum // Appl. Environ. Microbiol. - 2009. - V. 75. - P. 2831 - 2840.

78. Germida J. J. and Casida Jr. L. E. Ensifer adhaerens predatory activity against other bacteria in soil, as monitored by indirect phage analysis // Appl. Environ. Microbiol. - 1983. - V. 45. - P. 1380— 1388.

79. Giovannoni S.J., Bibbs L., Cho J.C., Stapels M.D., Desiderio R., Vergin K.L., Rappe M.S., Laney S., Wilhelm L.J., Tripp H.J., Mathur E.J., Barofsky D.F. Proteorhodopsin in the ubiquitous marine bacterium SARI 1 // Nature. - 2005a. - V. 438. - P. 82-85.

80. Giovannoni S.J., Tripp H.J., Givan S., Podar M., Vergin K.L., Baptista D., Bibbs L., Eads J., Richardson T.H., Noordewier M., Rappe M.S., Short J.M., Carrington J.C., Mathur E.J. Genome streamlining in a cosmopolitan oceanic bacterium // Science. - 2005b. - V. 309. - P. 1242-1245.

81. Godoy F., Vancanneyt M., Martinez M., Steinbüchel A., Swings J. and Rehm B.H.A. Sphingopyxis chilensis sp. nov., a chlorophenol-degrading bacterium that accumulates polyhydroxyalkanoate, and transfer of Sphingomonas alaskensis to Sphingopyxis alaskensis comb, nov. // IJSEM. - 2003. - 53 - P. 473^77

82. Guerrero R., Pedrös-Aliö C., Esteve I., Mas J., Chase D., Margulis L. Predatory prokaryotes: predation and primary consumption evolved in bacteria // PNAS. - 1986. - V. 83. - P. 2138-2142.

83. Hahn M.W. Broad diversity of viable bacteria in "sterile" (0,2 m) filtered water // Res. Microbiol. - 2004. - V. 155.-P. 688-691.

84. Hahn M.W., Stadler P., Wu Q.L., and Pockl, M. The filtration-acclimatization method for isolation of an important fraction of the not readily cultivable bacteria // J. Microbiol. Methods. -2004.-V. 57.-P. 379-390.

85. Hahn W.M. and Höfle G.M. Flagellate Predation on a Bacterial Model Community: Interplay of Size-Selective Grazing, Specific Bacterial Cell Size, and Bacterial Community Composition // Appl. Environ. Microbiol - 1999. - V. 65. -No. 11. - P. 4863^872.

86. Hahn W.M. Isolation of strains belonging to the cosmopolitan Polynucleobacter necessarius cluster from freshwater habitats located in three climatic zones // Appl. Environ. Microbiol. - 2003. -V. 69.-P. 5248-5254.

87. Hahn W.M., Lünsdorf H.H, Wu Q., Schauer M., Höfle G. M., Boenigk J., and Stadler P., Isolation of novel ultramicrobacteria classified as actinobacteria from five freshwater habitats in Europe and Asia // Appl. Environ. Microbiol. - 2003. - V. 69 - P. 1442-1451.

88. Hamilton A. Nanobacteria: gold mine or minefield of intellectual enquiry? // Microbiology Today. - 2000. - V. 27. - P. 182-184.

89. Hampton T. Researchers eye. Predatory bacterium for novel antimicrobial strategies.// J. Am. Med. Assoc. - 2004. - V. 291. - P. 1188-1189.

90. Harwood-Sears V. and Gordon A.S. Copper-induced production of copper-binding supernatant proteins by the marine bacterium Vibrio alginolyticus II Appl. Environ. Microbiol. - 1990. - V. 56. -P. 1327-1332.

91. Hood M.A., MacDonnel M.T. Distribution of ultramicrobacteria in a gulf coast estuary and induction of ultramicrobacteria // Microb. Ecol. - 1987. - V. 14. - P. 113 - 127.

92. Huber H., Hohn M.J., Rachel R., Fuchs T., Wimmer V.C., Stetter K.O. A new phylum of Archaea represented by a nanosized hyperthermophilic symbiont // Nature. - 2002. - V. 417. - P. 6367.

93. Huxley H.E. Some aspects of staining of tissue for sectioning // J. Roy. Micr. Soc. - 1958. - V. 78.-P. 30-32.

94. Iizuka T., Yamanaka S., Nishiyama T., and Hiraishi A. Isolation and phylogenetic analysis of aerobic copiotrophic ultramicrobacteria from urban soil // J. Gen. Appl. Microbiol. - 1998. - V. 44. -P. 75-84.

95. Ilk N., Völlenkle C., Egelseer M. E., Breitwieser A., Sleytr B.U., and Sara M. Molecular characterization of the S-layer gene, sbpA, of Bacillus sphaericus CCM 2177 and production of a functional S-layer fusion protein with the ability to recrystallize in a defined orientation while presenting the fused allergen // Appl. Environ. Microbiol. - 2002. - V. 68. - P. 3251-3260.

96. Im W.T., Yokota A., Kim M.K. and Lee S.T. Kaistia adipata gen. nov., spec, nov., a novel Alphaproteobacterium II J. Gen. Appl. Microbiol. - 2004. - V. 50. - P. 249-254.

97. James W. Moulder Comparative Biology of intracellular parasitism // Microbiological reviews - 1985. - V. 49.-P. 298-337.

98. Janssen H.P., Schuhmann A., Mörschel E., and Rainey A.F. Novel Anaerobic Ultramicrobacteria Belonging to the Verrucomicrobiales Lineage of Bacterial Descent Isolated Dilution Culture from Anoxic Rice Paddy Soil // Appl. Environ. Microbiol. - 1997. - V. 63 - P. 1382— 1388.

99. Jin L., Kim K. K., Lee H. G., Ahn C.Y., Oh H. M. Kaistia defluvii sp. nov., isolated from river sediment // IJSEM. - 2012. - V. 62. - P. 2878-2882.

100. Jin L., Kim K.K., Baek S.H., Lee S.T. Kaistia geumhonensis sp. nov. and Kaistia dalseonensis sp. nov., two members of the class Alphaproteobacteria. // IJSEM. - 2011. - V. 61. - P. 2577-2581.

101. Jurkevitch E. Predatory Behaviors in Bacteria—Diversity and Transitions // Microbe. - 2007. -V. 2.-P. 67-73.

102. Jurkevitch E., Davidov Y. Phylogenetic Diversity and evolution of predatory prokaryotes / In Microbiol Monogr Predatory Prokaryotes. - E. Jurkevitch. - 2006. - P. 11-56.

103. Kadouri D., Venzon N.C., and O'Toole G.A. Vulnerability of pathogenic biofilms to Micavibrio aeruginosavorus II Appl. Environ. Microbiol. - 2007. - V. 73. - P. 605-614.

104. Kajander E.O. and Cifitcioglu N. Nanobacteria - an alternative mechanism for pathogenic intra-and extracellular calcification and stone formation // PNAS. - 1998. - V. 95. - P. 8274-8279.

105. Kajander E.O., Bjorklund M., Ciftcioglu N. Mineralization by nanobacteria // Proceedings of SPIE. - 1998. - V. 3441. - P. 86 - 94.

106. Kajander E.O., Tahvanainen E., Kuronen I., Ciftcioglu N. Comparison of Staphylococci and novel bacteria-like particles from blood // Zentralbl. Bacteriol. - 1994. - V. 26. - P. 147 - 149.

107. Kajander O., Kuronen I., Akerman K., Pelttari A. and Ciftcioglu N. Nanobacteria from blood, the smallest culturable autonomously replicating agent on Earth // Proceedings of SPIE. - 1997. - V. 3111.-P. 420-428

108. Kämpfer P., Lodders N., Vaneechoutte M., Wauters G. Transfer of Sejongia antarctica, Sejongia jeonii and Sejongia marina to the genus Chryseobacterium as Chryseobacterium antarcticum comb, nov., Chryseobacterium jeonii comb. nov. and Chryseobacterium marinum comb. nov. // IJSEM. - 2009. - V. 59. - P. 2238-2240.

109. Kim S.J., Weon H-Y., Kim Yi.S., Anandham R., Yoo S.H., Park In.Ch., Kwon S.Wo. Kaistia terrae sp. nov., isolated from a wetland in Korea // IJSEM. - 2010. - V. 60. - P. 949-952.

110. Kiss H, Nett M, Domin N, Martin K, Maresca JA, Copeland A, Lapidus A, Lucas S, Berry KW, Glavina Del Rio T, Dalin E, Tice H, Pitluck S, Richardson P, Bruce D, Goodwin L, Han C, Detter JC, Schmutz J, Brettin T, Land M, Hauser L, Kyrpides NC, Ivanova N, Göker M, Woyke T, Klenk HP, Bryant D.A. Complete genome sequence of the filamentous gliding predatory bacterium Herpetosiphon aurantiacus type strain (114-95(T)) // Stand. Genomic. Sei. - 2011. - V. 5. - P. 356370.

111. Kolter R.,'Siegele D.A., Tormo A. The stationary phase of the bacterial life cycle // Annul. Rev. Microbiol. - 1993. - V. 47. - P. 855-874.

112. Kooi B.W. and Kooijman S.A.L.M. Existence and stability of microbial prey-predator systems // Journal of Theoretical Biology. - 1994. - V. 170. - P. 75-85.

113. Koval S.F. and Bayer M.E. Bacterial capsules: no barrier against Bdellovibrio II Microbiology. - 1997. - V. 143.-P. 749-753.

114. Lambert C., Morehouse A K., Chang C.-Yi and Sockett R.E. Bdellovibrio: growth and development during the predatory cycle // Current Opinion in Microbiology. - 2006. - V. 9. - P. 639644.

115. Lauro F. M., McDougald D., Thomas T., Williams T.J., Egan S., Rice S., DeMaere M.Z., Ting L., Ertan H., Johnson J., Ferriera S., Lapidus A., Anderson I., Kyrpides N., Münk A.C., Detter C., Han

C.S., Brown M.V., Robb F.T., Kjelleberg S., Cavicchioli R. The genomic basis of trophic strategy in marine bacteria // PNAS. - 2009. - V. 106. - P. 15527-15533.

116. Lee H.W., Yu H.S., Liu Q.M., Jung H.M., An D.S., Im W.T., Jin F.X. and Lee S.T. Kaistia granuli sp. nov., isolated from anaerobic granules in an upflow anaerobic sludge blanket reactor // IJSEM. - 2007. - V. 57. - P. 2280-2283.

117. Loveland-Curtze J., Miteva V., Brenchley J. Novel ultramicrobacterial isolates from a deep Greenland ice core represent a proposed new species, Chryseobacterium greenlandense sp. nov. // Extremophiles. - 2010. - V. 14. - P. 61 - 69.

118. Loveland-Curtze J., Miteva V.I., Brenchley J.E. Herminiimonas glaciei sp. nov., a novel ultramicrobacterium from 30042 m deep Greenland glacial ice // IJSEM. - 2009. - V. 59. - P. 12721277.

119. Luft J.H. Electron microscopy of cell extraneous coats as revealed by ruthenium red staining // J. Cell Biol. - 1964. - V. 23. - P. 54A-55A.

120. MacDonell M.T. and Hood M.A. Isolation and characterization of ultramicrobacteria from a Gulf Coast estuary // Appl. Environ. Microbiol. - 1982. - V. 43. - P. 566-571.

121. Makkar N.S. and Casida L.E. Jr. Cupriavidus necator gen. nov., sp. nov.: a Nonobligate Bacterial Predator of Bacteria in Soilt // IJSB. - 1987. - V. 37. - P. 323-326.

122. Markelova N.Y.' and Gariev I.A. Predatory bacteria Bdellovibrio: survival strategy // Pro. Biochem. - 2005. - V. 40. - P. 1089 - 1094.

123. Martin M.O. Predatory prokaryotes: an emerging research opportunity // J. Mol. Microbiol. Biotechnol. - 2002. - V. 4. - P. 467-477.

124. May H.D., Miller G.S., Kjellerup B.V. and Sovers K.R. Dehalorespiration with polychlorinated biphenyls by an anaerobic ultramicrobacterium // Appl. Environ. Microbiol. - 2008. - V. 74. - P. 2089-2094.

125. Mendelson N.H. Asymmetrical cell division and production of deoxyribonucleic acidless bacteria. // J. Bacteriol. - 1972. - V. 112. - P. 298-300.

126. Miller M.V., Rodgers G., Charlesworth A.J., Kirkland B., Severson R.S., Rasmussen E.T., Yagubyan M., Rodgers C.J., Cockerill R.F., III, Folk R.L., Rzewuska-Lech E., Kumar V., Farell-Baril G., and Lieske J.C. Evidence of nanobacterial-like structures in calcified human arteries and cardiac valves // Am. J. Physiol. Heart. Circ. Physiol. - 2004. - V. 287. - P. 1115-1124.

127. Miteva V.I. and Brenchley J.E. Detection and isolation of ultrasmall microorganisms from a 120,000-year-old Grenland glacier ice core // Appl. Environm. Microbiol. - 2005. - V. 71. - P. 78067818.

128. Miyoshi T., Iwatsuki T., Nagatiuma T. Phylogenetic characterization of 16 rRNA gene clones from deep-groundwater microorganisms that pass through 0,2 - micrometer - pore - size filters // Appl. Environ. Microbiol. - 2005. - V. 71. - P. 1084-1088.

129. Morita R.Y. Bioavailability of energy and its relationship to growth and starvation survival in nature // Canadian Journal of Microbiology. - 1988. - V. 34. - P. 436-441.

130. Morris R.M., Rappé M.S., Connon S.A., Vergin K.L., Siebold W.A., Carlson C.A., Giovannoni S.J. SAR11 clade dominates ocean surface bacterioplankton communities // Nature. - 2002. - V. 420. -P. 806-810.

131. Nakabachi A., Yamashita A., Toh H., Ishikawa H., Dunbar H.E., Moran N.A., Hattori M. The 160-kilobase genome of the bacterial endosymbiont Carsonella// Science. - 2006 - V. 314. - P. 267.

132. Nakai R., Abe T., Takeyama H., Naganuma T. Metagenomic Analysis of 0,2-|j.m-Passable Microorganisms in Deep-Sea Hydrothermal Fluid // Mar. Biotechnol. - 2011. - V. 13. - P. 900-908.

133. Panikov N. Contribution of Nanosized Bacteria to the Total Biomass and Activity of a Soil Microbial Community // Adv. Appl. Microbiol. - 2005. - V. 57. - P. 245 - 296.

134. Psenner R., Loferer M. Nannobacteria: size limits and evidence // Science. - 1997. - V. 276. -P. 1776-1777.

135. Raoult D., Audic S., Robert C., Abergel C., Renesto P., Ogata H., La Scola B., Suzan M., Claverie J.M. The 1,2-megabase genome sequence of Mimivirus // Science. - 2004. - V. 306. - P. 1344-1350.

136. Rappe S.M., Connon A.S., Vergin L.K. and Giovannoni J.S. Cultivation of the ubiquitous SARI 1 marine bacterioplankton clade // Nature. - 2002. - V. 418. - P. 630 - 633.

137. Reynolds E. The use of lead citrate at high pH as an electron opaque stain in electron microscopy // J. Cell Biol. - 1963. - V. 17. - P. 208-212.

138. Rutz B. A. and Kieft T. L. Phylogenetic characterization of dwarf archaea and bacteria from a semiarid soil // Soil Biol. Biochem. - 2004. - 36. - P. 825-833.

139. Sacchi L. [Ultrastructural basis of interactions between prokaryotes and eukaryotes in different symbiotic models]. // Parassitologia Roma. - 2004. - V. 46. - P. 19-24

140. Sahin N., Gonzalez J.M., Iizuka T., Hill J.E. Characterization of two aerobic ultramicrobacteria isolated from urban soil and a description of Oxalicibacterium solurbis sp. nov. // FEMS Microbiol Lett. - 2010. - V. 307. - P. 25-29.

141. Schut F., De Vries J. E., Gottschal C. J., Robertson R. B., Harder W., Prins A. R., and Button K. D. Isolation of typical marine bacteria by dilution culture: growth, maintenance, and characteristics of isolates under laboratory conditions // Appl. Environ. Microbiol. - 1993. - V. 59. - P. 2150-2160.

142. Schut F., Gottschal J. C. and Prins R. A. Isolation and characterization of the marine ultramicrobacterium Sphingomonas sp. strain RB2256 // FEMS Microbiol. Revi. - 1997a. - V. 20. - P. 363-369.

143. Schut F., Jansen M., Pedro Gomes M. T., Gotitschal C. J., Harder W., Prins A. R. Substrate uptake and utilization by a marine ultramicrobacterium. // Microbiology. - 1995. -V. 141.-P. 351 -361.

144. Schut F., Prins R. A. and Gottschal J. C. Oligotrophy and pelagic marine bacteria: facts and fiction // Aquatic Microbial. Ecology. - 1997b. - V. 12. - P. 177-202.

145. Sedivy R. and Battistutti W. B. Nanobacteria promote crystallization of psammoma bodies in ovarian cancer // APMIS. - 2003. - V. 111. - P. 951-954.

146. Shemesh Y., Davidov Y., Koval S., Jurkevitch E. Small eats big: ecology and diversity of Bdellovibrio and like organisms, and their dynamics in predator-prey interactions // Agronomie. -2003.-V. 23.-P. 1-7

147. Shemesh Y., Jurkevitch E. Plastic phenotypic resistance to predation by Bdellovibrio and like organisms in bacterial prey. // Environ Microbiol. - 2004. - V. 6. - P. 12-18.

148. Shipp W.S. Cytochromes of Escherichia coli II Arch. Biochem. Biophys. - 1972. - V. 150. - P. 459-472.

149. Sidhu M. S. and Olsen I. S-layers of Bacillus species // Microbiology. - 1997. - 143. - P. 10391052

150. Sieburth J.M.N., Smetacek V. and Lenz J. Pelagic ecosystem structure: heterotrophic compartments of the plankton and their relationship to plankton size fractions // Limnology and Oceanography. - 1978. - V 23. - P. 1256-1263.

151. Silbag F.S. Viable ultramicrocells in drinking water // J. Appl. Microbiol. - 2009. - V. 106. -P. 105-117.

152. Southam G. and Donald R. A structural comparison of bacterial microfossils vs nanobacteria and nanofossils // Earth-Science Reviews. - 1999. - V. 48. - P. 251-264.

153. Staley J. T. Prosthecomicrobium and Ancalomicrobium: new prosthecate freshwater bacteria // J. Bacteriol. - 1968. - V. 95. - P. 1921-1942.

154. Strauch E., Beck S., Appel B. Bdellovibrio and Like Organisms: Potential Sources for New Biochemicals and Therapeutic Agents 11 E. Jurkevitch: In Predatory Prokaryotes. - 2006. - P. 131 -152.

155. Suzuki S., Horinouchi S. and Beppu T. Growth of tryptophase-producing thermophile, Symbiobactrium thermophilum gen. nov., sp. nov., is dependency on co-culture with a Bacillus sp. // J. Gen. Microbiol. - 1988. - V. 134. - P. 2353 - 2362.

156. Thomashow M.F., Rittenberg S.C. Intraperiplasmic growth of Bdellovibrio bacteriovorus 109J: solubilization of Escherichia coli peptidoglycan // J. Bacteriol. - 1978. - V. 135. - P. 998-1007.

157. Thomashow M.F., Rittenberg S.C. Intraperiplasmic growth of Bdellovibrio bacteriovorus 109J: attachment of long-chain fatty acids to Escherichia coli peptidoglycan // J. Bacteriol. - 1978. - V. 135. -P. 1015-1023.

158. Thomashow M.F., Rittenberg S.C. Intraperiplasmic growth of Bdellovibrio bacteriovorus 109J: N-deacetylation of Escherichia coli peptidoglycan amino sugars // J. Bacteriol. - 1978. - V. 135. - P. 1008-1014.

159. Torrella F. and Morita R. Y. Microcultural study of bacterial size changes and microcolony and ultramicrocolony formation by heterotrophic bacteria in seawater // Appl. Environ. Microbiol. - 1981. -V. 41.-P. 518-527.

160. Torsvik V., Sorheim R., Goksoyr J. Total bacterial diversity in soil and sediment communities - a review. // J. Industr. Microbiol. - 1996. - V. 17. - P. 170 - 178.

161. Tsuchiya M., Drake J.F., Jost J.L., and Fredrickson A.G. Predator-Prey Interactions of Dictyostelium discoideum and Escherichia coli in Continuous Culture 1 h. // Journal of Bacteriology. -1972. - V. 110.-P. 1147-1153.

162. Uwins P.J.R., Webb R.I. and Taylor A.P. Novel nano-organisms from Australian sandstones // American Mineralogist. - 1998. - V. 83. - P. 1541-1550.

163. Vancanneyt M., Schut F., Snauwaert C., Goris J., Swings J. and Gottschal J. C. Sphingomonas alaskensis sp. nov., a dominant bacterium from a marine oligotrophic environment // IJSEM. - 2001. -V. 51.-P. 73-79.

164. Vandamme P. and Coenye T. Taxonomy of the genus Cupriavidus: a tale of lost and found International // IJSEM. - 2004. - V. 54. - P. 2285-2289.

165. Vasilyeva N.V., Tsfasman I.M., Suzina N.E., Stepnaya O.A., Kulaev I.S. Secretion of bacteriolytic endopeptidase L5 of Lysobacter sp. XL1 into the medium by means of outer membrane vesicles // FEBS J. - 2008. - V. 275. - P. 3827 - 3835.

166. Velimirov B. Nanobacteria, ultramicrobacteria and starvation forms: a search for the smallest metabolizing bacterium // Microbes and Environments. - 2001. - V. 16. - P. 67-77.

167. Wang Z., Kadouri D.E., Wu M. Genomic insights into an obligate epibiotic bacterial predator: Micavibrio aeruginosavorus ARL-13 // BMC Genomics. - 2011. - V. 12. - P. 453.

168. Waters E., Hohn M.J., Ahel I., Graham D.E., Adams M.D., Barnstead M., Beeson K.Y., Bibbs L., Bolanos R., Keller M., Kretz K., Lin X., Mathur E., Ni J., Podar M., Richardson T., Sutton G.G., Simon M., Soll D., Stetter K.O., Short J.M., Noordewier M. The genome of Nanoarchaeum equitans:

insights into early archaeal evolution and derived parasitism // PNAS. - 2003. - V. 100. - P. 1298412988.

169. Weon H.Y., Lee Ch.M., Hong S.B., Kim B.Y., Yoo S.H., Kwon S.W. and Go S.J. Kaistia soli sp. nov., isolated from a wetland in Korea // IJSEM. - 2008. - V. 58. - P. 1522-1524.

170. Workshop Size Limits of Very Small Microorganisms // Proceedings of a Workshop. Washington, DC: National Academy Press, 1999.

171. Yang C.H., Menge J. A., and Cooksey D.A. Role of copper resistance in competitive survival of Pseudomonas fluorescens in soil. // Appl. Environ. Microbiol. - 1993. - V. 59. - P. 580-584.

172. Yi H., Yoon H. I. and Chun J. Sejongia antarctica gen. nov., sp. nov. and Sejongia jeonii sp. nov., isolated from the Antarctic // IJSEM. - 2005. - V. 55. - P. 409^16.

173. Zhou J., Bruns M. and Tiedje J. DNA recovery from soils of diverse composition // Appl. Environ. Microbiol. - 1996. - V. 62. - P. 316-322.

174. Zhou J., Xia B., Huang H., Palumbo A.V. and Tiedje J.M. Microbial diversity and heterogeneity in sandy subsurface soils // Appl. Environ. Microbiol. - 2004. - V. 70. - P. 1723-1734.