Питание бактерий осуществляется исключительно путем молекулярной диффузии, движущей силой которой служит градиент концентрации вещества вокруг клетки. Перенос вещества от одного организма к другому пропорционально квадрату расстояния. Чем ближе клетки бактерий от источника питания, тем эффективнее поступление вещества в клетку. Поскольку в бентосных сообществах действуют функциональные группы бактерий, то для взаимодействующих организмов важно сближение на минимальное диффузионное расстояние.

Подобное распределение обусловлено двумя противоположными явлениями в микробном сообществе: образование микроколоний из однородных организмов в процессе размножения и необходимость взаимодействия различных видов. Это биологическое приспособление определило структурную организацию в природном сообществе, где образуются группировки разных организмов часто объединенных общей слизью в микроагрегаты.

Источник вещества является не единичным и точечным, а некоторое их число распределено в трехмерном пространстве.

Перемещение клеток бактерий не служит для облегчения поступления питательных веществ, но их движения с остановками и хаотическим изменением направления движения приводит к диффузии в направлении субстрата, причем с более частыми остановками или увеличением скорости. Этот механизм создает микрозоны, где бактерии движутся особенно интенсивно и образуют тонкие слои, которые могут достигать нескольких сотен микрон.

Микрозоны создают следующую размерную ступень после требований, обусловленных минимальными диффузионными расстояниями в десятки микрон.

Особое значение в микробном сообществе имеет образование биологических приспособлений, способствующих гетерогенности системы. Одним из важных является гликокаликс. Функции его могут быть разные: 1) образование световых колодцев для фотосинтезирующих организмов; 2) для удержания на расстоянии разнородных организмов; 3) образование диффузионных каналов; 4) обобществление разнородных организмов и объединение их в морфологически оформленное сообщество.

В циано-бактериальных матах организмы развиваются не в водно-солевой среде, а в коллоидной матрице. В биопленке создается закономерная морфологическая структура - "псевдоткань", сложенная разнообразными организмами.

Микрозоны объясняют возможность сосуществования, казалось бы, несовместимых процессов. В зоне оксигенного фотосинтеза присутствуют и развиваются анаэробные микроорганизмы. Обычным является нахождение анаэробов в аэрируемом слое почвы. Наружный слой сферической гранулы (комочка почвы) сложен аэробными организмами. При достаточном поступлении растворимого субстрата из внутренней зоны, где разлагается нерастворимое ОВ, и вследствие медленной диффузии О2 внутри образуется анаэробная зона, где может развиваться анаэробное сообщество (Пристл, 1987).

1.6. Использование галофильных микроорганизмов в промышленности

У галофильных бактерий есть уникальные свойства, благодаря которым они приспособились к жизни в заливе Кара-Богаз-Гол, озере Баскунчак и соленых озерах Америки и Египта. Это единственные живые существа, обитающие в безжизненных водах Мертвого моря, научившиеся жить в концентрированном растворе соли под лучами испепеляющего израильского солнца. Логично предположить, что химические вещества, которые позволили галобактериям защитить себя от такой агрессивной внешней среды, должны быть мощными адаптогенами.

Отличительное свойство галобактерий - наличие в них бактериородопсина, сложного молекулярного комплекса, состоящего из белка бактериоропсина и ретиналя (вещество, которое содержится в сетчатке глаза человека). Если пролистать научную литературу в поисках информации о галобактериях, можно прийти к выводу, что кроме бактериородопсина, который является ценным промышленным сырьем, в них нет ничего полезного, и, судя по всему, никаких открытых научных исследований их влияния на организм человека и животных не проводилось. Это тем более странно, если учесть, что галофильные бактерии используются в ряде косметических средств в качестве биологически активной добавки (например, серия Dr. Nona).

Кроме бактериородопсина, о котором уже шла речь, клетки галофилов синтезируют белки, нуклеиновые кислоты, каротиноиды (такие, как ксантофиллы, бактериоруберин, бета-каротин), липиды (фосфатидилглицерофосфат, фосфатидилглицеросульфат), глицерин, кардиолипин, гликолипиды, гликопротеины, а также витамины А, Е, С, бета-каротин, В1, В2, В3, В6, Н, РР.

Липиды галобактерий не содержат азота и характеризуются почти полным отсутствием жирных кислот. Мембранные липиды представлены в основном фосфолипидами, жирными спиртами и сложными молекулами с очень длинными названиями. Кроме того, в клетках галобактерий были обнаружены сквалены, производные гераниевого масла, бактериоруберины, ликопин (каротеноид, обладающий большей антиоксидантной активностью, чем бета-каротин), ретиналь.

Почти все галофилы имеют желтую, оранжевую или пурпурную окраску. Это объясняется высоким содержанием в их тканях каротиноидов, которые защищают бактерии от повреждающего действия УФ-излучения. Ученые университета г. Хиросимы в Японии показали, что бактериоруберин и другие каротиноиды с 50-звенными углеродными цепочками защищают клетки галофилов от мутагенных факторов, таких, как УФ-излучение, ионизирующая радиация, перекись водорода и антибиотик митомицин С. Известно, что в организме человека и животных каротиноиды работают как ловушки свободных радикалов, повышают иммунный статус, улучшают состояние кожи, благотворно влияют на зрение.

Галофилы богаты бетаинами и эктоинами. Эти вещества способны защищать биологические молекулы и живые клетки от экстремальных воздействий (замораживания/размораживания, высушивания, нагревания).

Кроме того, клетки галофилов содержат все разнообразие минералов Мертвого моря - К, Na, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn, P, Cu, Se, Cr и др. Особенно много в галофилах калия, так как высокая внутриклеточная концентрация этого вещества служит ионным противовесом концентрированному раствору NaCl в окружающей среде. Чем более концентрирован раствор соли, тем больше калия накапливают клетки галобактерий. При низкой концентрации NaCl клетки галобактерий разрушаются, поэтому организм человека как среда обитания для них непригоден - среди этих бактерий нет ни одного патогенного штамма (Жилина, 2001).

Итак, достаточно взглянуть на химический состав галобактерий, чтобы сделать вывод: галофильные бактерии - это уникальные лаборатории биологически активных веществ, в которых в роли непогрешимого фармацевта выступает сама природа. Известно, что естественные комплексы биологически активных веществ усваиваются организмом человека лучше, чем искусственно созданные смеси витаминов и минералов. Это объясняется тем, что в живых системах биологически активные вещества действуют сообща - одни компоненты восстанавливаются за счет других, активные соединения модулируют действие друг друга или работают как кофакторы в различных биохимических реакциях. Не исключено, что среди веществ, которые позволяют галобактериям адаптироваться к сложным условиям существования, есть неизвестные науке вещества, которые могут быть адаптогенами и для человека.