Радіаційна мікробіологія

Радіаційна мікробіологія - галузь мікробіології, що вивчає дію ультрафіолетового та іонізуючого випромінювання на мікроорганізми. Дослідження в галузі радіаційної мікробіології мають за мету: 1) вивчення механізмів біологічної дії ультрафіолетового та іонізуючих випромінювань на мікроорганізми; 2) використання радіації як чинника, що викликає спадкову мінливість або загибель бактерій.
Мікроорганізми служать широко використовуваним об'єктом радіобіологічних експериментів для дослідження загальних закономірностей дії випромінювань на клітку. У цій області радіаційна мікробіологія безпосередньо змикається з радиобиологией (див.). Радіаційна мікробіологія вирішує разом з тим важливі практичні задачі, що мають народногосподарське значення, наприклад застосування випромінювань як фактора переробки природи мікроорганізмів з метою отримання великих виходів біологічно цінних речовин (антибіотиків, вітамінів, гормонів, амінокислот). На стерилізуючому ефект випромінювань заснований метод «холодної» стерилізації (див.), яка часто має переваги перед стерилізацією теплому або антисептиками, а іноді виявляється єдино можливою.
Дія іонізуючої радіації на спадковість було вперше виявлено в дослідах на мікроорганізмах. У 1925 р. Р. А. Надсон і Р. С. Філіппов виявили, що під впливом рентгенівського випромінювання у мікроорганізмів виникають зміни, стійко зберігаються в наступних поколіннях (мутації). Це спостереження поклало початок розвитку нової галузі знань - радіаційній генетиці (див.). Радіаційна мікробіологія враховує розкриті цією наукою закономірності, зокрема те, що в певному діапазоні доз випромінювання кількість мутантних форм збільшується пропорційно дозі. За допомогою іонізуючої радіації природна частота мутаційного процесу може бути збільшена в десятки разів. При цьому, звичайно, збільшується вихід найрізноманітніших спадково змінених варіантів, які зачіпають різні успадковані ознаки мікроорганізмів. Саме тому саме по собі опромінення без подальшої селекції не може служити способом отримання змінених в бажаному напрямку форм мікроорганізмів. Опромінення лише забезпечує появу в мікробній популяції більшої кількості варіантів із спадковими змінами. Подальша селекція по питанню ознакою дозволяє швидше і з більшою ймовірністю успіху відібрати необхідний для тих чи інших потреб варіант. Так, наприклад, селекція штамів-продуцентів пеніциліну Penicillium chrysogenum з попередніми впливом рентгенівського та ультрафіолетового випромінювань дозволила американським мікробіологам відібрати варіанти з продуктивністю, більш ніж в 100 разів перевищує вироблення пеніциліну вихідним штамом. Використання мутантів, індукованих нейтронами, - рентгенівським і ультрафіолетовим випромінюваннями або хімічними мутагенами, в 15-30 разів підвищило продуктивність штамів-продуцентів стрептоміцину, хлортетрацикліну, окситетрацикліну. Ведуться роботи з радіаційної селекції інших важливих у виробничому відношенні штамів мікроорганізмів (вакцинних, токсигенних, продуцентів амінокислот тощо).
Проблеми радіаційної мікробіології, що відносяться до використання стерилізуючого дії радіації, передусім пов'язані з визначенням доз радіації та умов опромінення, що забезпечують загибель мікроорганізмів. Бактерицидна дія рентгенівських променів було відомо вже в кінці минулого століття. Однак практичне використання іонізуючих випромінювань для цілей стерилізації стало можливим лише в останні роки завдяки створенню потужних опромінювачів, зокрема гамма-опромінювачів, заряджених радіоактивним кобальтом. Сучасні гамма-опромінювачі дають можливість забезпечувати величезні дози радіації в короткий час і у великих обсягах опромінюваної об'єкта. Необхідність у створенні установок великої потужності для цілей стерилізації пояснюється відносно високою радиорезистентностью мікроорганізмів. Якщо для ссавців летальні дози опромінення коливаються в межах 400-1000 радий, то інактивація мікробів в залежності від умов опромінення відбувається тільки при використанні доз порядку сотень тисяч або мільйонів радий.
Бактерицидна дія іонізуючих випромінювань залежить від ряду факторів. Висушування мікроорганізмів призводить до підвищення радіорезистентності. Аналогічну дію надають зменшення парціального тиску кисню в опромінюваному об'єкті, зниження температури під час опромінення, а також умови, створювані після опромінення. У випадках опромінення мікробних культур чутливість мікроорганізмів змінюється в залежності від циклу розвитку культури.
Різні мікроорганізми володіють різною радиорезистентностью. Так, наприклад, для досягнення стерилізуючого ефекту при опроміненні суспензій неспороутворюючих бактерій (Bact. coli, Proteus vulgaris) необхідно опромінення в дозах 100 000-500 000 радий. Для інактивації спор спороутворюючих мікроорганізмів необхідні великі дози - 1 500 000-2 500 000 радий.- Ще більш стійкі віруси: стерилізуючий ефект настає тільки за опромінення в дозах 3 000 000 - 5 000 000 радий.