CC BY
43
Труды Карельского научного центра РАН № 11. 2015. С.48-55
DOI: 10.17076/eb218
УДК 579.68
оценка встречаемости ауксотрофных вариантов
ESCHERICHIA COLI в некоторых водоемах карелии
н. А. Оидорова1, Е. А. Зацаринная
2
1 Петрозаводский государственный университет
2 Рязанский государственный университет имени С. А. Есенина
Проведено изучение потребностей в факторах роста (ауксотрофности) у 199 изо-лятов Escherichia coli, выделенных из ряда водных объектов Карелии, которые отличаются типом и интенсивностью антропогенного воздействия. Установлено, что ауксотрофные варианты эшерихий встречаются во всех обследованных водоемах. Минимальное количество E. coli, нуждающихся в факторах роста, зафиксировано в центральной части Онежского озера. Отмечена зависимость встречаемости ауксотрофов от уровня поступления загрязняющих органических веществ. В водоемах, испытывающих интенсивную антропогенную нагрузку, большинство изоля-тов обладали множественной ауксотрофностью. При культивировании выделенных изолятов E. coli обнаружены ауксотрофные варианты практически по всем аминокислотам. Полученные результаты позволяют объективно оценивать состояние природных сообществ микроорганизмов в контексте процессов естественного самоочищения поверхностных водоемов.
Ключевые слова: ауксотрофность; Escherichia coli; аминокислоты; микробиологическая оценка водных объектов.
N. A. Sidorova, E. A. Zatsarinnaya. ASSESSMENT OF AUXOTROPHIC ESCHERICHIA COLI OCCURRENCE IN SOME KARELIAN RESERVOIRS
The study of nutrient requirements of growth promoting factors was carried among 199 Escherichia coli species isolated from a series of water reservoirs in Karelia differing in the type and intensity of anthropogenic load. Auxotrophic E. coli were found in all of the surveyed reservoirs. A minimal percentage of E. coli that require growth factors was observed in the central part of Lake Onega. It is noted that the occurrence of auxotrophs depends on the level of water pollution. Most isolates in the reservoirs under intense anthropogenic load were multiple auxotrophs. Auxotrophic variants were discovered in almost all amino acids during the cultivation of E. coli isolates. The obtained results enable us to assess the state of natural microbial communities more objectively in terms of self-purification of surface water bodies.
Keywords: Auxotrophy; Escherichia coli; amino acids; microbiological assessment of water reservoirs.
Введение потери биосинтетических генов у бактерий
[Ochman, Moran, 2001; Koskiniemi et al., 2012; В последнее время все большее внима- Lee, Marx, 2012; Куклева и др., 2013; D'Souza ние уделяется распространению явления et al., 2014], которая приводит к формированию
ауксотрофности, т. е. неспособности к самостоятельному синтезу какого-либо фактора роста [Жуков-Вережников, Пехов, 1963]. Потребность экологически и эпидемически значимых микроорганизмов в аминокислотах, витаминах, а также азотистых основаниях давно используется для изучения генетики и таксономии прокариот [Иерусалимский, 1963; Клас-совский, Степанов, 1975; Пейсахис, Степанов, 1978]. Наиболее широко данный феномен представлен у молочнокислых бактерий [van de Guchte et al., 2006], эндосимбионтов [Mc-Cutcheon, Moran, 2007] и патогенов [O^man, Moran, 2001; Куклева и др., 2013], существующих в богатых питательными веществами условиях. Однако биоинформационный анализ 949 секвенированных геномов, проведенный G. D'Souza и ее коллегами [2014], допускает появление зависимости от различных факторов роста у большинства (76 %) видов эубакте-рий. По мнению Giovannoni et al. [2005] и Morris et al. [2012], ауксотрофы имеют селективное преимущество - более высокую скорость достижения максимальной плотности популяции по сравнению с культурами дикого типа (прото-трофами) при наличии необходимых аминокислот, витаминов либо азотистых оснований.
Так, штаммы Escherichia coli, представителя семейства Enterobacteriaceae, в период сап-рофитической стадии существования не испытывают потребности в каких-либо факторах роста. Однако еще в 1946 г. E. L. Tatum и J. Lederberg выделили ауксотрофные варианты эшерихий [цит. по: Жуков-Вережников, Пехов, 1963]. Несмотря на то что исследованию генетических, биохимических и физиологических параметров E. coli посвящено множество отечественных и зарубежных исследований, особенностям формирования ауксотрофов этого вида в окружающей среде до сих пор уделяется недостаточно внимания [Пшеничнов, Колотви-нов, 1986; Ihssen et al., 2007]. Причиной их распространения может являться не только обмен факторами роста бактерий в пределах одного микробного сообщества [D'Souza et al., 2014], но также увеличение содержания органических веществ в открытых водоемах [Munster, 1993].
В настоящей работе предпринимается попытка изучить явление ауксотрофности среди природных изолятов E. coli, выделенных из ряда водных объектов Республики Карелия.
Материалы и методы
Спектр ауксотрофности оценивался у природных изолятов E. coli, выделенных из проб бактериопланктона на семи станциях,
расположенных в акватории Петрозаводской и Кондопожской губы Онежского озера (станции 1 и 2), в центральной части озера - в районе острова Большой Клименецкий (ст. 3); рек Неглинка (ст. 4) и Лососинка (ст. 5); озера Каменный карьер (ст. 6) и Святозеро (ст. 7). Районы исследования отличаются по типу и интенсивности антропогенного воздействия (табл. 1).
Отбор проб воды проводили в соответствии с требованиями ГОСТ Р 53415-2009 «Вода. Отбор проб для микробиологического анализа». Для выделения представителей семейства En-terobacteriacaea использовали общепринятый метод мембранной фильтрации на среде Эндо (ГОСТ 31955-2012 (ISO 9308-1:2000) «Вода питьевая. Обнаружение и количественный учет Escherichia coli и колиформных бактерий. Часть 1. Метод мембранной фильтрации»). В работе применялись мембранные фильтры из нитрата целлюлозы с диаметром пор 0,2 мкм («Владисарт», г. Владимир). Видовая идентификация E. coli проводилась с применением тестов, входящих в так называемую формулу ТИМАЦ [Санитарная микробиология..., 1969] с использованием наборов ускоренного микрообъемного определения (ФБУН НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Пастера, г. Санкт-Петербург).
Ауксотрофные варианты E. coli идентифицировали по неспособности к росту на минимальной агаризованной среде [Clowes, Hayes, 1968]. Минимальный агар готовили из 300 мл 2%-го водяного агара, 100 мл солевого концентрата (NH4Cl - 20 г, NH4NO3 - 4 г, Na2SO4 - 8 г, K2HPO4 -12 г, KH2PO4 - 4 г, MgSO4 х 7 H2O - 0,4 г, дистиллированная вода - 1000 мл) и 4 мл 20%-го раствора глюкозы. Пищевые потребности эшерихий определяли на минимальной среде аналогичного состава с различными комбинациями аминокислот [Clowes, Hayes, 1968]. В работе использовали 21 аминокислоту из 10 наборов. Среди них 16 протеиногенных аминокислот (аланин, цистеин, аргинин, глицин, аспарагин, аспара-гиновая кислота, фенилаланин, валин, гисти-дин, глутамин, лейцин, лизин, метионин, серин, триптофан, цистеин), а также ß-аланин, орни-тин, ß-фенил^-аланин, норлейцин и норвалин. Концентрация аминокислот соответствовала 2 мг/мл. Все культуры эшерихий инкубировали при +37 °С в течение 24 часов. Ауксотроф-ность подтверждали, анализируя рост E. coli на минимальной среде указанного состава в присутствии необходимых факторов роста. Поли-ауксотрофными считали культуры, нуждающиеся в пяти и более факторах роста (аминокислотах).
Для оценки статистической значимости различий полученных результатов применяли
<49)
Таблица 1. Краткая характеристика антропогенного воздействия на анализируемые водные объекты [по данным Гос. докладов о состоянии окружающей среды в Республике Карелия 2010-2013; Онежское озеро, 1999; Теканова, Тимакова, 2007; Биоресурсы..., 2008; Ильмаст и др., 2008]
Водный объект Основные источники антропогенного воздействия Класс, разряд и характеристика загрязненности Ингредиенты с превышением ПДК Уровень сапробности водного объекта
Центральное Онего Поступление веществ из загрязненных губ 1 - чистая олигосапробный
Петрозаводская губа Онежского озера Сточные воды городского коллектора, речной дренажный сток с урбанизированных и сельскохозяйственных территорий, ливневый сток, выпадения из атмосферы 2 - слабозагрязненная (в 2010 г. 3 «а» -загрязненная) II-III класс - умеренно загрязненная ХПК, Си, Fe б , ' ' общ' ВПК5 мезосапробный (в 2010 г. -ß-мезосапробный)
Кондопожская губа Онежского озера Промышленные воды целлюлозно-бумажного производства, коммунально-бытовые воды г. Кондопоги III класс - умеренно загрязненная ВПК5, Fe б , Мп, 5 общ нефтепродукты ß-мезосапробный
р. Лососинка Поверхностный сток с водосборной территории, ливневые канализационные стоки, стоки промышленных предприятий 3 «а» - загрязненная (в 2010 г. 4 «а» -грязная) II класс ХПК, Си, Fe б , общ ВПК5 нефть, N0., ß-мезосапробный
р. Неглинка Поверхностный сток с водосборной территории, ливневые канализационные стоки, стоки промышленных предприятий 3 «б» - очень загрязненная (в 2010 г. 4 «а» -грязная и 4 «б» - очень грязная на разных створах) III-IV класс качества ХПК, Си, Fe б , общ ВПК5 нефть, N02 рН - зафиксированы значения до 4,21 ß-мезосапробный
оз. Каменный карьер Поверхностный сток с водосборной территории не определялся - олиготрофный
оз. Святозеро Поверхностный сток с водосборной территории, коммунальные сточные воды п. Святозеро, форелевое хозяйство ВПК5 ХПК, Fe б 5, ' общ мезосапробный
критерий х2 Пирсона [Ивантер, Коросов, 2000]. Критический уровень значимости при проверке статистических гипотез p = 0,05.
Результаты и обсуждение
Питательные потребности в аминокислотах изучены у 199 культур E. coli. Ауксотрофные варианты выделены на всех станциях отбора проб бактериопланктона в количестве от 47 до 94 % от общего объема культур (табл. 2). Наименьшее количество ауксотрофов установлено для центральной части Онежского озера (47 %), подверженной менее интенсивному загрязнению, чем остальные водоисточники (см. табл. 1). 37 % ауксотрофных мутантов E. coli испытывали потребность в 1-4 аминокислотах, полиауксотрофность зафиксирована только для 10 % штаммов, дающих культуральный рост в присутствии 15 аминокислот из 21. Бактерии, выделенные в Петрозаводской и Кондо-пожской губах Онежского озера, испытывающих более интенсивную антропогенную нагрузку, чем центральная часть озера [Бояринов,
1992; Биоресурсы..., 2008], характеризовались высоким уровнем ауксотрофности (75 и 74 % соответственно). В Петрозаводской губе обнаружено 35 % культур, зависимых от 1-4 факторов роста, а в Кондопожской губе этот показатель приближался к 42 %. Полиауксотрофными оказались 45 % штаммов эшерихий в составе проб бактериопланктона Петрозаводской губы и 32 % - в составе проб Кондопожской губы.
Уровень ауксотрофности изолятов, выделенных из Неглинки, превышал 60 %, из них 30 % эшерихий были отнесены к полиауксотро-фам. Культуры, нуждающиеся в присутствии одной аминокислоты, не обнаружены. В двух-трех аминокислотах нуждалось 32 % выделенных вариантов эшерихий. Максимальное количество необходимых аминокислот составило 16. Культуры Escherichia coli, обнаруженные в составе бактериопланктона реки Лососинки и озера Каменный карьер, оказались наиболее зависимы от факторов роста. 93 % эшерихий из реки Лососинки и 94 % из озера Каменный карьер идентифицированы как ауксотрофы. Причем если среди изолятов реки Лососинки
Таблица 2. Частота встречаемости ауксотрофных и полиауксотрофных вариантов от общего количества исследуемых изолятов
Исследуемый водный объект (количество изученных изолятов) Количество ауксотрофов, % Количество полиауксотрофных вариантов, %
Онежское озеро:
Центральная часть(30) 47 10
Петрозаводская губа (20) 75 45
Кондопожская губа (38) 74 32
р. Лососинка (30) 93 87
р. Неглинка (20) 60 30
оз. Каменный карьер (32) 94 94
Святозеро(29) 83 79
Таблица 3. Частота встречаемости (%) питательных потребностей выделенных вариантов Escherichia coli в отдельных аминокислотах
Станции отбора проб бактериопланктона
Аминокислота 1 2 3 4 5 6 7
аланин 35 16 3 38 10 63 41
аргинин 20 16 7 42 40 75 34
глицин 15 16 3 42 20 75 38
аспарагин 30 16 3 42 30 81 41
аспарагиновая кислота 10 5 10 35 10 88 28
фенилаланин 10 5 13 50 20 88 55
валин 25 5 0 42 20 88 52
гистидин 10 5 7 27 20 81 28
глутамин 30 11 20 73 10 50 72
лейцин 10 11 13 81 20 63 62
лизин 10 5 3 81 0 38 66
метионин 20 11 10 77 20 75 66
серин 15 5 13 81 10 44 48
триптофан 35 21 17 81 20 81 52
цистеин солянокислый 10 16 10 46 10 75 38
цистеин 40 63 7 62 10 44 52
в-аланин 35 5 10 46 20 81 59
орнитин 20 21 3 73 20 69 55
в-фенил-в-аланин 10 0 3 50 0 88 52
норвалин 10 5 3 46 20 75 41
норлейцин 45 21 3 73 20 63 59
Примечание. Полужирным шрифтом выделены аминокислоты, потребность в которых у Escherichia coli превышала 15 %.
6 % нуждались в 1-4 аминокислотах, то в составе бактериопланктона озера Каменный карьер таких культур не оказалось, и все выделенные эшерихии были отнесены к полиауксотрофам (94 %). Полиауксотрофия установлена для 87 % исследуемых изолятов реки Лососин-ки. Для эшерихий, выделенных из Святозера, также характерна высокая потребность в факторах роста: ауксотрофность составила 83 %, нуждающимися в пяти и более аминокислотах оказались 79 % культур. Среди культур из реки Лососинки, озера Каменный карьер и Святозе-ра встречались изоляты, нуждающиеся во всех анализируемых аминокислотах (21). Их количество составило 7, 6 и 14 % соответственно.
Питательные потребности эшерихий в отдельных факторах роста представлены в таблице 3. При культивировании Escherichia coli на
искусственных питательных средах с различным набором аминокислот обнаружены ауксо-трофные варианты практически по всем аминокислотам. Так, в составе бактериопланктона Кондопожской губы не идентифицированы аук-сотрофные варианты по отношению к в-фенил-в-аланину, из центральной части Онего - к ва-лину, в Неглинке - по в-фенил-в-аланину и лизину. В целом можно отметить, что достоверно реже (р < 0,05) ауксотрофные варианты встречались в Онежском озере, чем в остальных водных объектах. Так, в центральной части только по глутамину и триптофану встречаемость ауксотрофов составила больше 15 %. В составе бактериопланктона Кондопожской губы изоляты эшерихий нуждались в цистеине (61 %), потребность в аланине, аргинине, глицине, аспарагине и цистеине составила 16 %,
в норлейцине, орнитине и триптофане - 21 %. Для Петрозаводской губы Онежского озера потребность в аминокислоте чаще, чем у 15 % культур, отмечена по 11 аминокислотам. 45 % ауксотрофных культур эшерихий, выделенных из Петрозаводской губы, были зависимы от наличия в среде норлейцина. Установлено, что норлейцин является аналогом метионина [Lawrence, 1979] и может замещать его в белках [Barker, Bruton, 1979; Bogosian et al., 1989]. Кроме того, синтез норлейцина клетками E. coli активируется при угнетении синтаз ацетогид-роксикислот [Сычева, 2008].
Близкими к вариантам из Онежского озера по уровню ауксотрофности по отдельным аминокислотам оказались культуры, выделенные из р. Неглинки. Встречаемость зависимости от фактора роста отмечена по 13 аминокислотам. Наибольшая зависимость установлена для аргинина (40 %).
Культуры в составе бактериопланктона реки Лососинки, озера Каменный карьер и Святозе-ра характеризовались очень высоким уровнем ауксотрофности по всем анализируемым аминокислотам, значительно превышая данный параметр в ранее анализируемых водных объектах. Так, средний уровень ауксотрофности эшерихий по отдельным аминокислотам составил в Святозере 49,5 %, в Лососинке - 56,6 % и в озере Каменный карьер - 70,7 %. Для Свято-зера и Лососинки отмечено сходство в том, что минимально культуры, выделенные в данных водных объектах, нуждались в гистидине и ас-парагиновой кислоте. Наибольшая зависимость установлена для глутамина (72 %) среди ауксотрофных вариантов в Святозере. В составе бак-териопланктона реки Лососинки больше всего (81 %) культур нуждались в лейцине, лизине, серине и триптофане. Изоляты из озера Каменный карьер менее всего оказались зависимы от наличия лизина: только для 38 % культур установлена зависимость роста от присутствия лизина в среде. Максимальная встречаемость (88 %) ауксотрофных вариантов среди выделенных эшерихий из данного водоема отмечена по аспарагиновой кислоте, фенилаланину и ва-лину. С такой же частотой (88 %) встречались ауксотрофные варианты, которые давали рост в присутствии в среде ß-фенил^-аланина.
Рассматривая встречаемость ауксотро-фов среди E. coli в различных «фундаментальных экологических нишах» Пермской области, Р. А. Пшеничнов и С. В. Колотнинов [1986] впервые предложили использовать потребность в факторах роста в качестве одного из параметров экологического мониторинга окружающей среды. Ими были обнаружены лишь отдельные
ауксотрофные варианты, выделенные из организма здоровых людей и сельскохозяйственных животных. В открытом проточном водоеме (р. Сылва), бытовых сточных водах г. Перми и промышленных стоках ауксотрофных вариантов не обнаружено [Пшеничнов, Колотнинов, 1986]. Данный факт объяснялся тем, что спонтанно возникающие формы ауксотрофов могли сохраняться только в полноценной среде (организм человека и животных), а в средах с качественно и количественно обедненным составом проходила элиминация дефектных культур [Пшеничнов, Колотнинов, 1986]. Однако при изучении питательных зависимостей 50 культур эшерихий, выделенных из открытого естественного водоема, находящегося в условиях минимального антропогенного воздействия, Ю. Н. Маслов и З. Л. Парамонова [1983] обнаружили одного ауксотрофа, нуждающегося в метионине. В рассматриваемых в рамках данного исследования акваториях ауксотроф-ные варианты выделялись в чистую культуру повсеместно. Кроме того, в водных объектах Рязанской области также выделены ауксотрофные варианты E. coli [Зацаринная, Круглова, 2012], а их встречаемость в целом оказалась выше (см. табл. 3), чем в водоемах Карелии.
Выводы
Впервые оценена встречаемость ауксо-трофных вариантов среди штаммов E. coli в составе бактериопланктона Онежского озера, рек Неглинки и Лососинки, озер Каменный карьер и Святозеро. Изучена зависимость эшерихий от 21 аминокислоты, показана перспективность использования ауксотрофных вариантов в типизации водоемов по экологическому и эпидемическому статусу. Выдвинуто предположение, что встречаемость ауксотрофов может зависеть от типа антропогенного загрязнения, интенсивности влияния хозяйственно-бытовых сточных вод на экосистему и скорость естественного самоочищения. Таким образом, данные о распространении ауксотрофности среди эшерихий позволяют обосновать использование пищевых потребностей фоновых микроорганизмов в факторах роста для целей мониторинга и более подробно охарактеризовать сапрофитическую стадию их жизненного цикла. Выявление ауксотрофных вариантов E. coli в различных природных средах, установление зависимости частоты и особенностей появления ауксотрофов от места выделения, пищевых потребностей диких штаммов представляет большой интерес при изучении эволюции вида в разных географических регионах.
Литература
Биоресурсы Онежского озера. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2008. 272 с.
Бояринов П. М. Экологические проблемы Онежского озера в условиях возрастающей антропогенной нагрузки // Водные ресурсы Карелии и экология. Петрозаводск, 1992. С. 35-44.
Государственный доклад о состоянии окружающей среды в Республике Карелия в 2010 году / Мин-во по природопользованию и экологии РК. Петрозаводск: ИП Андреев П. Н., 2011. 292 с.
Государственный доклад о состоянии окружающей среды в Республике Карелия в 2011 году / Мин-во по природопользованию и экологии РК. Петрозаводск: ИП Андреев П. Н., 2012. 294 с.
Государственный доклад о состоянии окружающей среды в Республике Карелия в 2012 году / Мин-во по природопользованию и экологии РК. Петрозаводск: Два товарища, 2013. 328 с.
Государственныйдоклад о состоянии окружающей среды в Республике Карелия в 2013 году / Упр-е Рос-природнадзора по РК. Петрозаводск, 2014. 300 с.
Жуков-Вережников Н. Н., Пехов А. П. Генетика бактерий. М.: Медгиз, 1963. 458 с.
Зацаринная Е. А., Круглова А. П. Некоторые особенности сапрофитической фазы Escherichia coli в водоемах Рязанской области // Стратегия взаимодействия микроорганизмов и растений с окружающей средой (24-28 сентября 2012 г.): тезисы. докл. VI Всерос. конф. молодых ученых. Саратов, 2012. 31 с.
Ивантер Э. В., Коросов А. В. Введение в количественную биологию: учеб. пособие. Петрозаводск: ПетрГУ, 2003. 302 с.
Ильмаст Н. В., Китаев С. П., Кучко Я. А., Павловский С. А. Гидроэкология разнотипных озер Южной Карелии. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2008. 92 с.
Куклева Л. М., Одиноков Г. Н., Шавина Н. Ю. и др. Сравнительный анализ питательных потребностей штаммов Yersinia pestis основного и неосновного подвидов и генетические причины их ауксотроф-ности // Проблемы особо опасных инфекций. 2013. Вып. 2. С. 33-36.
Маслов Ю. Н., Парамонова З. Л. Изучение гетерогенности природных популяций кишечной палочки. Сообщение I. Генетические маркеры природной популяции кишечной палочки, выделенной из открытых естественных водоемов // Гетерогенность популяций микроорганизмов. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1983. С.9-13.
Онежское озеро: экологические проблемы / Отв. ред. Н. Н. Филатов. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 1999. 293 с.
Пшеничнов Р. А., Колотвинов С. В. Основы построения системы генетического мониторинга природных популяций микроорганизмов: пространственный мониторинг. Свердловск: Уральский научный центр РАН, 1986. 119 с.
Санитарная микробиология / Ред. Г. П. Калина, Г. Н. Читович. М.: Медицина, 1969. 384 с.
Сычева Е. В. Изучение элементов «скрытого» метаболизма 2-кетобутирата у Escherichia coli на
примере штаммов-продуцентов аминокислот: авто-реф. дис. ... канд. биол. наук. М., 2008. 31 с.
Теканова Е. В., Тимакова Т. М. Оценка современного трофического состояния Онежского озера по первичной продукции фитопланктона // Гидробиологический журнал. 2007. Т. 43, № 3. С. 90-93.
Barker D. G., Bruton C. J. The fate of norleucine as a replacement for metionine in protein synthess // J. of Molecular Biology. 1979. Vol. 133, No 2. P. 217-231.
Bogosian G., Violand B. N., Dorward-King E. J. et al. Biosynthesis and incorporation into protein of norleucine by Escherichia coli// J. Biol. Chem. 1989. Vol. 264. P. 531-539.
dowes R. C., Hayes W. Experiments in microbial genetics. Oxford and Edinburgh: Blackwell scientific publications. 1968. 248 p.
D'Souza G., Waschina S., Pande S et al. Less is more: selective advantages can explain the prevalent loss of biosynthetic genes in bacteria // Evolution. 2014. Vol. 68-69. P. 2559-257. doi: 10.1111/evo.12468.
Giovannoni S. J., Tripp H. J., Givan S. et al. Genome streamlining in a cosmopolitan oceanic bacterium // Science, 2005. Vol. 309. P. 1242-1245. doi: 10.1126/ science.1114057.
Ihssen J., Grasselli E., Bassin C. et al. Comparative genomic hybridization and physiological characterization of environmental isolates indicate that significant (eco-) physiological properties are highly conserved in the species Escherichia coli // Microbiology, 2007. Vol. 153, No 7. P. 2052-2066. doi: 10.1099/mic.02006/002006-0.
Koskiniemi S., Sun S., Berg O. G., Andersson D. I. Selection-driven gene loss in bacteria // PLoS Genetics. 2012. 8: e1002787. doi: 10.1371/journal. pgen.1002787.
Lawrence D. A. Regulation of methionine feedbacksensitive enzyme in mutants of Salmonella typhimurium // J. Bacteriol. 1972. Vol. 109, No 1. P. 8-11.
Lee M.-C., Marx C. J. Repeated, selection-driven genome reduction of accessory genes in experimental populations // PLoS Genetics. 2012. 8: e1002651. doi: 10.1371/journal. pgen.1002651.
McCutcheon J. P., Moran N. A. Parallel genomic evolution and metabolic interdependence in an ancient symbiosis // Proc Natl. Acad. Sci. USA. Vol. 104, No 49. P. 19392-19397. doi: 10.10731/iti4907104.
Morris J. J., Lenski R. E., Zinser E. R. The black queen hypothesis: evolution of dependencies through adaptive gene loss // Mbio. Vol. 3, iss. 2. e00036-12. doi: 10.1128/mBio.00036-12.
Münster U. Concentration and fluxes of organic carbon substrates in the aquatic environment // Antonie Leeuwenhoek. 1993. Vol. 63, iss. 3-4. P. 243-274. doi: 10.1007/BF00871222.
Ochman H., Moran N. A. Genes lost and genes found: evolution of bacterial pathogenesis and symbiosis // Science. 2001. Vol. 292, No 5519. P. 1096-1099. doi: 10.1126/science.1058543.
van de Guchte M., Penaud S., Grimaldi C. et al. The compete genome sequence of Lactobacillus bulgaricus extensive and ongoing reductive evolution // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2006. Vol. 103, No 24. P. 9274-9279. doi: 10.1073/pnas.iti2406103.
Поступила в редакцию 26.06.2015
References
Bioresursyi Onezhskogo ozera [Bioresources of Onega Lake]. Petrozavodsk: KarRC of RAS, 2008. 272 p.
Boyarinov P. M. Ekologicheskie problemyi Onezhskogo ozera v usloviyah vozrastayuschey antropogen-noy nagruzki [Ecological problems of Onega Lake under increasing anthropogenic load]. Vodnyie resursyi Karelii i ekologiya [Water resources of Karelia and ecology]. Petrozavodsk, 1992. P. 35-44.
Gosudarstvennyj doklad o sostojanii okruzhajushhej sredy Respubliki Karelija v 2010 godu [State report on the condition of the environment of the Republic of Karelia in 2010]. Min-vo po prirodopol'zovaniyu i ekologii RK. Petrozavodsk: IP Andreev P. N., 2011. 292 p.
Gosudarstvennyj doklad o sostojanii okruzhajushhej sredy Respubliki Karelija v 2011 godu [State report on the condition of the environment of the Republic of Karelia in 2011]. Min-vo po prirodopol'zovaniyu i ekologii RK. Petrozavodsk: IP Andreev P. N., 2012. 294 p.
Gosudarstvennyj doklad o sostojanii okruzhajushhej sredy Respubliki Karelija v 2012 godu [State report on the condition of the environment of the Republic of Karelia in 2012]. Min-vo po prirodopol'zovaniyu i ekologii RK. Petrozavodsk: Dva tovarishha, 2013. 328 p.
Gosudarstvennyj doklad o sostojanii okruzhajushhej sredy Respubliki Karelija v 2013 godu [State report on the condition of the environment of the Republic of Karelia in 2013]. Min-vo po prirodopol'zovaniyu i ekologii RK. Petrozavodsk, 2014. 300 p.
Ivanter E. V., Korosov A. V. Vvedenie v kolichestven-nuyu biologiyu: ucheb. posobie [Introduction to quantitative biology. Manual]. Petrozavodsk: PetrSU Publ., 2003. 302 p.
Il'mast N. V., Kitaev S. P., Kuchko Ja. A., Pavlov-skijS. A. Gidrojekologija raznotipnyh ozer Juzhnoj Karelii. [Hydroecology of polytypic lakes in southern Karelia]. Petrozavodsk: KarRS of RAS, 2008. 92 p.
Kukleva L. M., Odinokov G. N., Shavina N. Yu., Eroshenko G. A., Kutyrev V. V. Sravni-tel'nyj analiz pitatel'nykh potrebnostej shtammov Yersinia pestis osnovnogo i neosnovnogo podvidov i geneticheskie prichiny ikh auksotrofnosti [Comparative analysis of the nutrient requirements among Yersinia pestis strains of the main and non-main subspecies as well as genetic causes of their auxotrophy]. Problemy osobo opasnykh infektsij [Problems of particularly dangerous infections]. 2013. Iss. 2. P. 33-36.
Maslov Ju. N., Paramonova Z. L. Izuchenie gete-rogennosti prirodnyh populjacij kishechnoj palochki. Soobshhenie I. Geneticheskie markery prirodnoj po-puljacii kishechnoj palochki, vydelennoj iz otkrytyh es-testvennyh vodoemov [The study of heterogeneity of natural populations of E. coli. Part I. Genetic markers of natural populations of E. coli isolated from open natural reservoirs]. Geterogennost' populjacij mikroorgnizmov. Sverdlovsk: UNC AN SSSR, 1983. P. 9-13.
Onezhskoe ozero: jekologicheskie problemy [Onega Lake: environmental problems]. Ed. N. N. Filatov. Petrozavodsk: KarRC of RAS, 1999. 293 p.
Pshenichnov R. A., Kolotvinov S. V. Osnovy postroe-niya sistemy geneticheskogo moni-toringa prirodnykh populyatsij mikroorganizmov: prostranstvennyj monitoring
[The foundations of constructing a genetic monitoring system for natural microbial populations: spatial monitoring]. Sverdlovsk: Ural'skij nauchnyj tsentr RAN, 1986. 119 p.
Sanitarnaja mikrobiologija [Sanitary microbiology]. Eds. G. P. Kalina, G. N. Chitovich. Moscow: Medicina, 1969. 384 p.
Sycheva E. V. Izuchenie jelementov «skrytogo» me-tabolizma 2-ketobutirata u Escherichia coli na primere shtammov-producentov aminokislot [The study of «hidden» metabolism elements of 2-ketobutyrate in amino acid producing strains]: avtoref. ... dis. kand. biol. nauk [PhD Diss. (Biol.)]. Moscow. 2008. 31 p.
Tekanova E. V., Timakova T. M. Ocenka sovremen-nogo troficheskogo sostojanija Onezhskogo ozera po pervichnoj produkcii fitoplanktona [Assessment of current trophic state of Lake Onega by primary production of phytoplankton]. Gidrobiologicheskij zhurnal [Hydro-biological Journal]. 2007. Vol. 43, No 3. P. 90-93.
Zhukov-Verezhnikov N. N., Pekhov A. P. Genetika bakterij [Bacterial genetics]. Moscow: Medgiz, 1963. 458 p.
Zatsarinnaya E. A., Kruglova A. P. Nekotorye oso-bennosti saprofiticheskoj fazy Escherichia coli v vodo-emakh Ryazanskoj oblasti [Some features of the saprophytic phase of Escherichia coli in the water bodies of the Ryazan region]. Strategiya vzaimodejstviya mikroorganizmov i rastenij s okruzhayushhej sredoj (24-28 sen-tyabrya 2012 g.): tezisy dokl. VI Vseros. konf. molodykh uchenykh [Interaction strategy of microorganisms and plants with the environment (September 24-28, 2012). Abstr. rept. 6th All-Russian conf. of young scientists]. Saratov, 2012. 31 p.
Barker D. G., Bruton C. J. The fate of norleucine as a replacement for metionine in protein synthess. J. of Molecular biology. 1979. Vol. 133, No. 2. P. 217-231.
Bogosian G., Violand B. N., Dorward-King E. J., Workman W. E., Jung P. E., Kane J. F. Biosynthesis and incorporation into protein of norleucine by Escherichia coli. J. Biol. Chem. 1989. Vol. 264. P. 531-539.
Clowes R. C., Hayes W. Experiments in microbial genetics. Oxford and Edinburgh: Blackwell scientific publications. 1968. 248 p.
D'Souza G., Waschina S., Pande S., Bohl K., Kale-ta Ch., Kost Ch. Less is more: selective advantages can explain the prevalent loss of biosynthetic genes in bacteria. Evolution. 2014. Vol. 68-69. P. 2559-257. doi: 10.1111/evo.12468.
Giovannoni S. J., Tripp H. J., Givan S., Podar M., Vergin K. L., Baptista D., Bibbs L., Eads J., Richardson T. H., Noordewier M. et al. Genome streamlining in a cosmopolitan oceanic bacterium. Science. 2005. Vol. 309. P. 1242-1245. doi: 10.1126/science.1114057.
Ihssen J., Grasselli E., Bassin C., François P., Piffaretti J.-C., Köster W., Schrenzel J., Egli T. Comparative genomic hybridization and physiological characterization of environmental isolates indicate that significant (eco-) physiological properties are highly conserved in the species Escherichia coli. Microbiology. 2007. Vol. 153, No 7. P. 2052-2066. doi: 10.1099/ mic.02006/002006-0.
Koskiniemi S., Sun S., Berg O. G., Andersson D. I. Selection-driven gene loss in bacteria. PLoS Genetics. 2012. 8: e1002787. doi: 10.1371/journal.pgen.1002787.
Lawrence D. A. Regulation of methionine feedbacksensitive enzyme in mutants of Salmonella typhimurium. J. Bacteriol. 1972. Vol. 109, No 1. P. 8-11.
Lee M.-C., Marx C. J. Repeated, selection-driven genome reduction of accessory genes in experimental populations. PLoS Genetics. 2012. 8: e1002651. doi: 10.1371/journal.pgen.1002651.
McCutcheon J. P., Moran N. A. Parallel genomic evolution and metabolic interdependence in an ancient symbiosis. Proc Natl. Acad. Sci. USA. Vol. 104, No 49. P. 19392-19397. doi: 10.10731/iti4907104.
Morris J. J., Lenski R. E., Zinser E. R. The black queen hypothesis: evolution of dependencies through adaptive gene loss. Mbio. Vol. 3, iss. 2. e00036-12. doi: 10.1128/mBio.00036-12.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ:
Сидорова Наталья Анатольевна
доцент курса микробиологии медицинского института, к. б. н.
Петрозаводский государственный университет
пр. Ленина, 33, Петрозаводск, Республика Карелия,
Россия, 185910
эл. почта: vanlis@petrsu.ru
тел.: (8142) 795318
Зацаринная Екатерина Андреевна
младший научный сотрудник науч. лаб. эволюционной экологии
Рязанский государственный университет им. С. А. Есенина ул. Свободы, 46, Рязань, Россия, 390000 эл. почта: N zatsarinniy@rsu. edu.ru тел.: (4912) 281936
Münster U. Concentration and fluxes of organic carbon substrates in the aquatic environment. Antonie Leeuwenhoek. 1993. Vol. 63, iss. 3-4. P. 243-274. doi: 10.1007/BF00871222.
Ochman H., Moran N. A. Genes lost and genes found: evolution of bacterial pathogenesis and symbiosis. Science. 2001. Vol. 292, No 5519. P. 1096-1099. doi: 10.1126/science.1058543.
van de Guchte M., Penaud S., Grimaldi C., Barbe V., Bryson K., Nicolas P., Robert C., Oztas S., Mangenot S., Couloux A. et al. The compete genome sequence of Lactobacillus bulgaricus extensive and ongoing reductive evolution. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2006. Vol. 103, No 24. P. 9274-9279. doi:10.1073/pnas.iti2406103.
Received June 26, 2015
CONTRIBUTORS:
Sidorova, Natalia
Petrozavodsk State University
33 Lenin St., 185910 Petrozavodsk, Karelia, Russia
e-mail: vanlis@petrsu.ru
tel.: (8142) 795318
Zatsarinnaya, Ekaterina
Ryazan State University named for S. A. Yesenin 46 Svoboda St., 390000 Ryazan, Russia e-mail: i. zatsarinniy@rsu. edu.ru tel.: (4912) 281936
