Рост, развитие, размножение

Основу жизни составляет постоянный обмен веществ между живым организмом и окружающей средой. Прекращение такого обмена означает полное или временное выключение организма из жизни.

В процессе обмена живой организм постоянно обновляется, причем это обновление идет неравномерно: в одних частях организма обмен более интенсивный, в других—замедленный. Одни органы растут и увеличиваются в объеме, другие сохраняют при этом прежние размеры. В отдельных случаях наблюдается так называемый отрицательный рост, который имеет место, например, при образовании спор у бактерий, когда клетка уменьшается в размерах. Кроме изменения размеров, обмен веществ влияет на химический состав организма. Например, в молодых растущих тканях процент воды выше, чем в старых.

Одно из следствий развития организма—размножение. Размножение большей частью связано с увеличением биомассы, т. е. с ростом. В процессе вегетативного деления каждая клеточка, разделившись, начинает расти и достигает размера материнской клетки, после чего в свою очередь приступает к делению. В результате размножения организмов обычно наблюдается значительное увеличение биомассы—суммарной массы всех клеток. Но размножение не всегда сопровождается увеличением биомассы. Так, гомогенные нити Sphaerotilus natans способны распадаться с образованием отдельных гонидий. Увеличения биомассы при этом не происходит. Возможен и противоположный процесс: рост без размножения. Например, при воздействии некоторых ядов бактериальные клетки интенсивно растут, но не делятся. В результате образуются гигантские патологические, так называемые L-формы бактерий.

У некоторых низших организмов рост без размножения закономерен. Примером может быть рост одноклеточного мицелия некоторых грибов. При интенсивном росте развитие и размножение отсутствуют. Развитие без роста имеет место при образовании спор у бактерий.

Таким образом, рост, развитие и размножение клеток большей частью связаны прямой зависимостью, но в отдельных случаях соотношение их может быть различным. Эти закономерности сохраняются и для многоклеточных организмов, и для микробных культур (популяций)2. Рост популяции складывается из роста и размножения отдельных клеток. При этом часть клеток может отмирать, часть образовываться вновь, и, если количество отмерших и образовавшихся вновь клеток будет одинаковым, то рост культуры бактерий в целом будет отсутствовать.

Развитие многоклеточного организма, равно как и микробной популяции, связано, во-первых, с изменением отдельных клеток и, во-вторых, с изменением соотношения между отдельными типами клеток (например, при увеличении числа спороносных клеток в бактериальной культуре).

В практике микробиологических производств обычно приходится иметь дело с культурами, состоящими из огромного числа клеток, и в некоторых случаях, например при изучении биологической очистки сточных вод, с сообществами, состоящими из различных популяций микроорганизмов. При этом большое значение имеет изучение микробной популяции в целом: изменения соотношения отдельных групп микроорганизмов, а также соотношения живых и мертвых клеток в ней, изменения показателей их биохимической активности, в частности, содержания ферментов. Очень важные показатели—прирост биомассы и скорость роста клеток.