Морфология и физиологические свойства

Если нитчатое строение и ветвление клеток актиномицетов имеет у проактиномицетов нестойкий и непостоянный характер, то у микобактерии мы находим только некоторые элементы такого строения. У микобактерии мицелий вообще не образуется. На ранней стадии развития (в первые сутки) микобактерии имеют палочковидное строение клеток, и в этот момент они морфологически похожи на проактиномицетов, находящихся во второй стадии развития. Палочковидные клетки микобактерий, в отличие от бактериальных, имеют неправильные очертания: контуры их искривлены, в разных местах они неодинаковой толщины, часто колбовидно раздутые, клетки более или менее изогнуты, одиночные или соединены в пары или короткие цепочки (рис. 96). Цепочки никогда не бывают правильно очерченными и прямыми,, строго расположенными в одну линию, как это наблюдается в культурах бактерий; обычно они угловато искривленные. На рисунке 97 показан общий вид односуточных культур разных видов микобактерий, наиболее типичных по своему строению и расположению клеток.

Величина клеток микобактерий меняется в зависимости от вида культуры и состава среды. В молодом возрасте чаще всего клетки имеют длину 2,5 - 7,0 мкм. Нередко встречаются организмы, величина которых не превышает 2 - 3 и даже 1 - 2 мкм; немало форм и с более длинными клетками, 10 - 15 мкм. Поперечник клеток у разных видов микобактерий также различен; чаще всего он равен 0,6 - 0,7 мкм. Однако нередко встречаются культуры с толщиной клеток 0,2 - 0,3 и 0,8 - 1,0 мкм. Толщина клеток микобактерий - величина более постоянная, чем длина.

Рис. 96. Клетки Mycobacterium lacticolum. var. aliphaticum. Увел. X 40 000

В культурах микобактерий более старого возраста (2 - 3-суточных) клетки укорачиваются (рис. 98) и принимают кокковидную форму. Кокковидные клетки имеют такой же диаметр, как и палочки, или несколько больший; одиночные, или соединены в пары, или короткие кривые цепочки, или механически сцеплены в кучи. На этой стадии развития микобактерий легко можно принять за микрококки. Кокковидные клетки некоторое время продолжают размножаться, а затем переходят в состояние покоя. Таким образом, микобактерий в своем развитии проходят цикл превращений из палочковидных форм в кокковидные. Поэтому, чтобы с достоверностью установить принадлежность организма к микобактериям, надо вести последовательное наблюдение за его развитием.

Рис. 97. Общая картина микроскопических препаратов микобактерий. Односуточные культуры на синтетической агаризованной среде. Увел. X 600. (По Н. А. Красильникову.) 1 - Mycobact. hyalinum; 2 - Mycobact. rubrum; 3 - Mycobact. cyaneum; 4 - Mycobact. bifidum; 5 - Mycobact. citreum; 6 - Mycobact. filiforme

Другим характерным морфологическим признаком микобактерий является ветвление. Ветки образуются на боковой поверхности палочковидных клеток так же, как у проактиномицетов и актиномицетов. Степень ветвления у разных микобактерий неодинакова: у одних клетки при благоприятных условиях образуют многочисленные ветки, по 2 - 5 на каждой клетке, у других обычно по 1 - 2 ветки (рис. 97). У многих видов ветвящиеся клетки встречаются вообще редко, а на некоторых средах вообще не обнаруживаются. Наконец, имеется много культур, у которых ветвление обнаруживается только при особых условиях культивирования. Например, у синих (Mycobacterium cyaneum) и черных (Mycobact. nigrum) микобактерий ветвления на обычных средах (МПА, суслоагар) не наблюдается, клетки имеют бактериальное строение; при посеве их на ломтики картофеля или в жидкие среды обнаруживается большое количество типичных ветвящихся клеток. Следовательно, ветвление у микобактерий зависит в значительной степени от питательной среды.

В тех случаях, когда культура вызывает сомнение в принадлежности к микобактериям, приходится проверять ее на различных средах, чтобы обнаружить ветвление. Ветвление у микобактерий, как правило, наблюдается только в ранней стадии развития, в период наиболее бурного роста и размножения клеток. В старых культурах ветвящиеся формы не встречаются.

Все микобактерии неподвижны, окрашиваются по Граму положительно, кислотоупорны. При развитии в жидких средах эти микроорганизмы вызывают равномерное помутнение сред. Колонии микобактерий всегда тестообразной консистенции; поверхность их гладкая, реже бугристая или складчатая; у некоторых видов микобактерий колонии слизистые, растекаются по поверхности агара. Культуры микобактерий пигментированы - синие, красные, оранжевые, желтые, зеленые, черные; встречаются и бесцветные.

Рис. 98. Последовательное развитие клеток Mycobact. hyalinum на сусло-агаре. Увел. X 600. (По Н. А. Красильникову.) 1 - 1-суточная культура; 2 - 2-суточная культура; 3 - 3-суточная культура; 4 - 10-суточная культура

Развиваются микобактерии на различных субстратах. Они хорошо усваивают белки, углеводы, жиры, воск, парафин. Ферментативная деятельность у разных видов различна: как правило, красные микобактерии обладают слабой ферментативной активностью, лимонно-желтые или белые образуют очень активные ферменты. Среди микобактерий есть формы, хорошо развивающиеся на безазотистой среде, способные усваивать азот атмосферы. Микобактерии не обладают антагонистическими свойствами и не образуют антибиотиков.

Рис. 99. Размножение микобактерий. (По Н. А. Красильникову.) Увел. X 3000. 1 - деление клеток; 2 - перешнуровывание клеток; 3 - почкование

Размножение. Микобактерии размножаются делением, перешнуровыванием и почкованием. Наиболее часто встречается деление (рис. 99). В клетках, достигших определенной величины, образуются поперечные перегородки, и клетки распадаются пополам, разламываясь как бы от сильного толчка. Перелом клеток происходит настолько быстро, что уловить этот момент бывает очень трудно, наблюдая за делением клеток в микроскоп. После перелома дочерние клетки располагаются под углом друг к другу или параллельно (рис. 99, 1).

При размножении клетки перешнуровыванием (рис. 99,2) сначала появляется едва заметная перетяжка, которая постепенно углубляется, становится все более заметной, и клетка перетягивается пополам. Иногда клетка перешнуровывается одновременно в нескольких местах.

Почкование у микобактерий встречается довольно часто. Почки образуются чаще на конце клетки или на боковой поверхности (рис. 99, 5). Сначала появляется маленький бугорок, который увеличивается, округляется, затем отваливается или, оставаясь соединенным с материнской клеткой, развивается дальше. Почки, часто вытягиваясь в длину, превращаются в палочковидные ветки. Трудно в таких случаях установить, что считать почкой, а что - веткой, так как и почкование, и ветвление представляют, в сущности, один и тот же процесс. Различие заключается лишь в том, что при настоящем ветвлении ветки не отделяются и не могут существовать самостоятельно. Почкование у микобактерий чаще наблюдается при росте на сусло-агаре и ломтиках картофеля.

Микобактерии могут образовывать споры. При этом плазма внутри клетки распадается на отдельные участки - фрагменты, которые слегка сжимаются и уплотняются (рис. 100). Эти фрагменты представляют собой самостоятельные зародышевые тельца - споры. На образование спор затрачивается все содержимое клеток. По мере формирования спор оболочка клетки постепенно ослизняется, становится менее заметной, наконец, исчезает, и споры освобождаются. По способу образования и биологическому значению споры микобактерий резко отличаются от эндогенных спор бактерий. Эндогенные споры хорошо переносят неблагоприятные условия, способствуя сохранению вида. Как правило, в клетке формируется одна спора, редко две, причем по внешним признакам такие клетки резко отличаются от вегетативных. В клетке микобактерий всегда образуется несколько спор, которые неустойчивы к внешним воздействиям; по внешним признакам они мало отличаются от вегетативных форм; спорообразование является одним из способов размножения.