Образование спор. Биологическая роль спор заключается в том, что они являются формой сохранения вида бацилл при неблагоприятных условиях существования. Споры могут длительное время находиться в природе, а следовательно, долго сохранять субстрат генетической информации исходных клеток (геном) и тем самым обеспечивать передачу основных свойств потомству последующих генераций.

Спорообразование происходит в средах с нейтральной пли слабощелочной реакцией при дефиците белковых веществ. Споры образуются в физиологическом растворе, дистиллированной воде, в нефиксированных мазках. Установлено, что этот процесс происходит быстрее в среде, содержащей чистый кислород, чем при аэрации культуры атмосферным воздухом. Образованно спор начинается с того момента, когда в среде соотношение форм белкового и минерального азота сдвигается в сторону преобладания последнего (Егоров и Сиицин, 1961). Добавление к среде нейтрального щавелевокислого натрия активизирует спорообразование, а 1%-лого раствора хлористого кальция — подавляет. Споры не образуются в средах, богатых белковыми веществами, например в крови и сыворотке крови, в живом организме и невскрытом трупе. При нарушении целостности трупа возможно спорообразование.

Вегетативные клетки, образующие споры (спорангии), содержат по одной споре, расположенной центрально или субтерминально. Диаметр споры не превышает ширину бациллы. Формирование споры начинается в момент перехода вегетативной клетки к стационарной фазе роста, при этом наблюдается ряд последовательных стадий:

1. В клетке формируется два нуклеоида, которые вскоре объединяются в палочковидное образование.

2. В одном участке клетки появляются выпячивания клеточной мембраны с мезосомой. Они формируют поперечную перегородку, которая отделяет свободную от липопротеиновых зерен часть цитоплазмы и ДНК от остального содержимого клетки. В результате этого изолируется участок будущей споры, окруженный мембраной.

3. Изолированный участок окружается мембраной клетки; образуется проспора с двойной мембраной.

4. Пространство между споровой и клеточной (второй) мембранами расширяется, содержимое его становится гомогенным, возникает так называемый кортекс, благодаря которому спора более заметна при микроскопическом исследовании.

5. Вокруг наружной мембраны, покрывающей кортекс, формируется оболочка. Из всех структур споры она отличается наибольшей способностью рассеивать электроны. Затем споровая оболочка покрывается более рыхлым и тонким слоем — экзоспориумом. Сформированная спора выходит из бациллы через разрыв участка клеточной стенки. Внутри бациллы споры не прорастают.

Таким образом, сформировавшаяся спора состоит из следующих основных слоев:

- спороплазмы (центральная ее часть). Состоит она из гомогенного материала с мелкозернистыми осмиофильными гранулами; нуклеоид обнаруживают в виде нечетко контурированной зоны осмиофобного материала;

- цитоплазматической внутренней мембраны, окружающей саркоплазму;

- кортекса, расположенного на поверхности цитоплазматической мембраны. Представлен он массивным светлым оптическим слоем, состоит из пептидогликана. Из внутреннего его слоя формируется оболочка при проростании споры:

- внешней двухслойной мембраны споры толщиной и покрывающей кортекс;

- слоя цитоплазмы между внешней мембраной и оболочной

споры;

- оболочки споры, по данным И.И. Белоконова (1970), Т.А. Тржецецкой, Л.В. Куликовского (1972), она имеет до 6 слоев; внутренней стороной оболочка прилегает к внешней мембране споры, с внешней — имеет множественные выпячивания;

- экзоспориума.

Споры — овальные, иногда округлые образования, сильно преломляющие свет. Длина прелых спор 1,2—1,5 мкм, ширина 0,8— 1 мкм, незрелых (проспоры) — несколько меньше. Зрелые споры, оттененные хромом или контрастированные фосфорно-вольфрамовой кислотой, выявляются в электронном микроскопе в виде оптически непроницаемых образований с неровными контурами; более молодые споры и проспоры однородны, темные. Метод углеродных реплик по Bredli и Williams (1957) позволяет обнаружить на поверхности спор ребра. Они располагаются продольно или в виде ячеек и четче выражены у спор из старых культур (15 сут.) (Белоконов, 1970). Shafa и Sato (1966), исследовавшие штамм Стерна, выявили на поверхности экзоспориума ворсинки. Наличие их подтвердил

И.И. Белоконов (1970), научавший вакцинные штаммы СТИ-1 и II вакцины Ценковского.

У спор вакцинного штамма СТИ-1 обнаружены паро-споровые тельца, подобные тем, которые ранее были описаны у некоторых сапрофитных спорообразующих микробов. Они имеют правильную сферическую форму, расположены на поверхности спор пли лежат раздельно. Диаметр их разный: мелких 1200. А, средних 1564 А и крупных 2000 А. Значение этих телец не выяснено (Дунаев и Белоконов, 1968).

Начало образования спор зависит от особенностей штамма и температуры среды. При 30— 37 °С оно обычно заканчивается через 1 — 2 ч, при 24°С — через 16 ч, при 18°С затягивается до 70 ч. Ниже 15°С и выше 42С спорообразование не происходит. У некоторых штаммов интенсивно этот процесс начинается через 18—20 ч с момента засева среды и культивирования при 37 °С (Белоконов, 1970; Авакян, Кац, Павлова, 1972). На плотных средах споры образуются быстрее, чем в жидких. Процесс их формирования у хорошо спорулирующих штаммов обычно завершается на МПА через 48—72 ч.

Для прорастания спор необходимы аминокислоты (источник азота), углеводы (особенно глюкоза) и предшественники нуклеиновых кислот, 1-аланин н 1-тирозин (Земсков н соавт., .1972).

Морфологические изменения, свидетельствующие о начале прорастания спор, выявляются через 5—10 мин после засева их на питательную среду (температура 37°С). Они характеризуются набуханием спор и появлением по их периферии небольших светлых участков. Прорастающая спора теряет блеск, принимает шаровидную форму, затем вновь вытягивается и из одного конца ее выходит бацилла в направлении продольной оси, сбрасывая споровую оболочку; вышедшая бацилла похожа на материнскую сибиреязвенную бациллу, только у нее более закруглены концы.

Химический состав. В сухом остатке вегетативных клеток содержится 6,8% азота и 12—13,5% минеральной золы, в сухом остатке спор — соответственно 12,14 и 41,15%. Количество ДНК варьирует в зависимости от штамма. Наиболее высокий уровень РНК наблюдается у бактерии, находящихся в экспотенцеальной фазе роста. Бациллы сибирской язвы имеют ферменты: липазу, диастазу, протеазу, желатиназу. дегидразу, ци-тохромоксидазу, пероксидазу, каталазу, аргиназу и др.

Из тела микроба выделен соматический антиген, в состав которого входит полисахарид, содержащий в эквимолекулярных пропорциях N-ацетилглюкозамин и галактозу, а также незначительное количество 0-ацетила и остатки аминокислот.

В составе оболочки и капсулы сибиреязвенного микроба обнаружены 3 антигенных комплекса:

поверхностные антигены капсулы, являющиеся, по-видимому, пептидами, чувствительные к действию пепсина и частично трипсина;

собственно капсульные антигены, расположенные в основном слое капсулы, содержат вещества белково-полисахаридной природы, чувствительные к действию трипсина, хемотрипсина, гиалуронндазы и лизоцима;