ПРИРОДА НЕОДНОКРАТНО ПОВТОРЯЮЩЕГОСЯ ПРОЦЕССА РИТМИЧЕСКОГО СПОРОНОШЕНИЯ В КОЛОНИЯХ СТРЕПТОМИЦЕТОВ
Савельев А. П., Митьковская Л. И., Куньева Л. Ф., Карнаухов В. Н., Савельева Л. Н.
Институт биофизики клетки РАН, 142292 Пущино; *Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, 142292 Пущино
Исследуется процесс периодического
образования концентрических колец спорогенного воздушного мицелия
(зонообразование) на поверхности колоний Streptomyces levoris
Kras. Появление колец наблюдается в колониях лучистых грибков,
растущих на твердых питательных средах с низкой концентрацией
источника энергии и углерода и является результатом пространственно-временной
функционально-морфологической дифференциации гиф первичного субстратного
мицелия. Впервые экспериментально и с помощью имитационного математического
моделирования нами показано, что зонообразование происходит в
виде нескольких последовательных волн. Волна пространственно-временной
функционально-морфологической дифференциации гиф первичного субстратного
мицелия, "прокатываясь" от центра к периферии колонии,
вызывает появление на ее поверхности концентрических колец, состоящих
из воздушного мицелия, заполненного спорами. Каждая волна, по-видимому,
берет свое начало от ветвей первого, второго и т. д. порядка гиф
первичного субстратного мицелия. На поверхности колонии стрептомицета
такая волна выглядит как серия дополнительных колец, центрипетально
расположенных к кольцам предыдущей волны. Показано, что рост субстратной
части колонии, в основном, подчиняется линейному закону. Закономерности
формирования и распространения волн первого, второго и т.д. порядков
зонообразования качественно одинаковы. Кольца одного порядка появляются
на поверхности колонии с околосуточной частотой. Рост каждого
кольца в ширину подчиняется гиперболическому закону. Каждая последующая
волна появляется на поверхности колонии с пространственно-временным
фазовым сдвигом по отношению к предыдущей. Впервые показано, что
процессы формирования и развития колец последующих волн протекают
одновременно с процессами, протекающими в предыдущих волнах и,
по-видимому, не связаны с ними. Это предполагает наличие пулов
энергопластических запасных веществ, распределенных по разным
порядкам ветвей гиф субстратного мицелия. Количество последовательных
волн (число порядков), величина фазового сдвига и полупериод формирования
колец каждого порядка зависят от вида и концентрации лимитирующего
источника энергии и углерода в питательной среде. Скорость распространения
последовательных волн зонообразования (частоты первого, второго
и т.д. порядков) обратно пропорциональна возрасту колонии. Параметры
формирования отдельного кольца воздушного мицелия зависят как
от вида и концентрации лимитирующего источника энергии и углерода
в питательной среде, так и от номера порядка волны.