Основные гипотезы, выдвинутые для объяснения эволюционного значения антибиотиков, можно разделить на три группы: 1) удаление ненужных продуктов обмена; 2) конкуренция между организмами; 3) регуляция обмена.

1. УДАЛЕНИЕ НЕНУЖНЫХ ПРОДУКТОВ ОБМЕНА Согласно этой гипотезе, вторичные метаболиты - легко выводимые вещества, образующиеся путем ферментативного превращения первичных метаболитов, накапливающихся в клетках при определенных физиологических условиях (например, конец фазы роста). Эта гипотеза (предложенная до того, как стали известны многочисленные регуляторные механизмы, контролирующие внутриклеточные концентрации метаболитов) в настоящее время отвергнута по следующим причинам.

1. Она не объясняет, почему так много вторичных метаболитов обладает биологической активностью.

2. Количество антибиотика, образуемое микроорганизмами дикого типа, обычно очень невелико, а необходимость удаления небольших количеств первичных метаболитов плохо согласуется с наличием сложных путей обмена.

3. Предшественниками антибиотиков часто являются вещества, играющие ключевую роль в первичном метаболизме (например, ацетат), которые организму выгоднее использовать для синтеза запасных веществ.

КОНКУРЕНЦИЯ МЕЖДУ ОРГАНИЗМАМИ В почве, откуда выделено большинство продуцентов антибиотиков, жизнь носит конкурентный характер. Обитатели должны конкурировать за источники углерода, азота и фосфора (образующихся при разложении растительного материала), необходимые для роста. Успешная конкуренция может обеспечиваться или благодаря метаболической специализации (развитию ферментных систем, использующих специальные субстраты), или за счет подавления роста других организмов в результате образования и выделения веществ (антибиотиков), нарушающих их метаболизм. К сожалению, о синтезе антибиотиков в природной среде известно очень мало. Эта гипотеза может быть справедлива для актиномицетов, которые растут медленно и должны конкурировать с быстрорастущими микроорганизмами. Она объясняет, почему так много актиномицетов способно образовывать антибиотики и почему эти антибиотики принадлежат к таким разным химическим и биологическим классам. В случае мицелиальных грибов ситуация сложнее. Они также растут медленно, но, отличаясь от бактерий по физиологическим свойствам, могут конкурировать с ними менее специфичным способом, например за счет понижения pH среды.

3. РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА Согласно этой гипотезе, антибиотики синтезируются не для того, чтобы воздействовать на метаболизм конкурента, а для того, чтобы изменять метаболизм собственного продуцента. Их образование в определенные моменты развития организма может приводить к блокированию специфических функций обмена и к индукции клеточной дифференцировки. Эта гипотеза кажется правдоподобной для некоторых пептидных антибиотиков, образуемых споровыми бактериями. В этом случае антибиотики синтезируются как раз перед наступлением споруляции, и мутанты, неспособные к синтезу антибиотика, обычно неспособны и к споруляции. Антибиотик, вероятно, принимает участие в индукции перехода от растущей вегетативной клетки к покоящейся споре.

Метаболические функции могут выполнять также ионофорные антибиотики, например полиэфиры и сидерамины, которые, возможно, играют важную роль в поглощении из среды и в переносе в клетку за счет образования хелатных комплексов таких ионов, как ионы калия и железа. Однако при высоких концентрациях они могут становиться токсичными для бактериальных клеток.

Гипотеза о регуляторной роли антибиотиков, хотя и применима в некоторых случаях, вряд ли может иметь общее значение по следующим причинам.

1. Многие антибиотики не действуют на собственные продуценты (например, пенициллины образуются грибами, а природные пенициллины действуют только на бактерии; полнены образуются стрептомицетами, а активны только в отношении эукариот).

2. Хотя для некоторых случаев установлена связь между способностью к образованию антибиотика и к споруляции, в других случаях эти два явления можно разделить (например, существуют мутанты, утратившие способность к образованию антибиотика, но образующие споры). Кроме того, синтез некоторых антибиотиков не связан с какой-либо специфической фазой роста.

3. Механизм действия некоторых антибиотиков таков, что его трудно совместить с регуляторной ролью.

Итак, антибиотики гетерогенны по своему химическому строению, таксономическому положению продуцентов, биосинтетическому происхождению, механизмам действия, биологическим функциям, которые они выполняют в организме-продуценте, и по механизмам устойчивости к ним микроорганизмов.

Мы благодарны автору и издательствам, которые не противодействует, а способствует образованию медицинских работников.
В случае нарушения авторских прав, пожалуйста, напиши нам и материалы будут незамедлительно удалены!