Сходстве темноокрашенных микробных метаболитов и почвенных гуминовых кислот


Идея о сходстве темноокрашенных микробных метаболитов и почвенных гуминовых кислот на актиномицетном материале разрабатывалась также Мачке [Matschke, 1969, 1970а-е], который начал работу с культивирования штаммов девяти видов актиномицетов при 28° в течение 90 дней на средах с глюкозой, глицерином, сахарозой и тирозином (последний в некоторых вариантах опыта заменяли (NH4)2 SO4 или NaN03. Затем из культуральной жидкости и из клеток экстрагировали окрашенные соединения, среди которых были идентифицированы «фульвокислота», «гиматомелановая» и «гуминовая» кислоты. Автора особенно интересовала гуминовая кислота, и он обнаружил ее образование у всех проверенных штаммов. У Streptomyces albus, Str. albidoflavus, Str, aureus и Str. viridochromogenes максимальное для организма накопление осуществлялось на среде с глюкозой и NaNО3. Наиболее активными продуцентами были Str. aureus, Str. scabies и Str. violaceus [Matschke, 1969]. Первый из названных организмов был взят в дальнейшие исследования. Его культивировали на среде с глицерином и глутаминовой кислотой в течение длительного времени, контролируя появление ароматических соединений (синтезированных организмом из алифатических источников углерода и азота), а затем их окисление и сополимеризацию с аминокислотами, присутствующими в культуральной жидкости. Образование гуминоподобных соединений автор связывает с активностью тирозиназы и лакказы, которые были найдены у Str, aureus в заметных количествах. Фильтраты культуральной жидкости исследовали далее разнообразными методами, принятыми при изучении гумусовых кислот, в том числе разделением на колонке сефадекса G-50. В итоге было получено 7 фракций, различавшихся по окраске, молекулярной массе, составу и другим характеристикам. ИК-спектры гуминовых кислот на культур Str. aureus (и ряда других видов актиномицетов) качественно не отличались от спектров гуминовых кислот, выделенных из почвы. Много общего между микробными метаболитами и почвенными гуминокислотами автор нашел также при параллельном изучении их растворимости, обменной способности, элементного состава и т.д. Подробности можно найти в оригинальных публикациях [Matschke, 1970а-е].

Кроме химических свидетельств, близость рассматриваемых групп веществ подтверждается также аналогией в их биологической активности (см. гл. 5).

Одно из сообщений на V Международном симпозиуме «Humus et Planta» было посвящено результатам изучения разложения (по критерию минерализации) внеклеточного пигмента, образованного Str. diastatochromogenes в глюкозопептонной среде с 0,1% 14C-L-тирозина. Эта работа была проведена по методикам, принятым для соответствующих исследований гуминовых кислот. Опыты проводились в двух вариантах — в чистых культурах гриба Bjerkandera adusta и в почве с гетерогенной микрофлорой. Для сравнения брали гуминовую кислоту и полусинтетический меланин — продукт действий «грибной» тирозиназы на L-тирозин. Было обнаружено, что все проверенные полимеры разрушались как Bjerkandera adusta, так и почвенной микрофлорой, причем самым нестабильным препаратом оказалась гуминовая кислота: после 3 месяцев инкубации в почве содержание радиоуглерода в образцах микробного метаболита и тирозинового меланина снижалось на 13%, а в гуминовой кислоте — на 23% [Hippe, 1971].