В микробиологии плеоморфизм (от древнегреческого πλέω- , pléō , «больше», и -μορφή , morphḗ , форма), также плеоморфизм , — это способность некоторых микроорганизмов изменять свою морфологию, биологические функции или репродуктивные режимы в ответ на условия окружающей среды. Плеоморфизм наблюдался у некоторых членов семейства бактерий Deinococcaceae . [1] Современное определение плеоморфизма в контексте бактериологии основано на изменении морфологии или функциональных методов отдельной клетки, а не на наследственном изменении этих признаков, как считалось ранее. [1]
В первые десятилетия 20-го века термин «плеоморфизм» использовался для обозначения идеи о том, что бактерии резко меняют морфологию, биологические системы или репродуктивные методы в соответствии с сигналами окружающей среды. Это утверждение было спорным среди микробиологов того времени и разделило их на две школы: мономорфистов, которые выступали против этого утверждения, и плеоморфистов, таких как Антуан Бешан , Эрнст Альмквист, Гюнтер Эндерляйн , Альберт Кальметт , [2] Гастон Нессенс, Ройал Рэймонд Райф и Лида Мэттман, которые поддерживали этот постулат. Согласно журнальной статье 1997 года Милтона Уэйнрайта , британского микробиолога, плеоморфизм бактерий не получил широкого признания среди современных микробиологов того времени. [3]
Мономорфная теория, поддержанная Луи Пастером , Рудольфом Вирховым , Фердинандом Коном и Робертом Кохом , стала доминирующей парадигмой в современной медицинской науке: в настоящее время почти повсеместно признано, что каждая бактериальная клетка происходит от ранее существовавшей клетки практически того же размера и формы. Однако недавно [ когда? ] было показано, что некоторые бактерии способны радикально менять форму.
Сергей Виноградский занял промежуточную позицию в споре о плеоморфизме. Он соглашался с мономорфной школой мысли, но не соглашался с некоторыми основополагающими микробиологическими убеждениями, которых придерживались выдающиеся мономорфисты Кон и Кох. [4] Виноградский опубликовал обзор литературы под названием «Доктрина плеоморфизма в бактериологии», в котором попытался объяснить плеоморфный спор, указав на фундаментальные ошибки в аргументации каждой стороны. [5] Виноградский утверждал, что плеоморфисты Наэгли и Цопф не смогли воспринять существование морфологических классов бактерий, и что Кон и Кох, в рамках своих собственных предположений, игнорируют виды морфологически изменчивых бактерий, которые не способны расти в аксенических культурах. [5] Виноградский объяснил восприятие плеоморфных бактерий как бактерий, проходящих через различные стадии в цикле развития, тем самым предоставив фундаментальную структуру для теории морфологии, основанной на концепции динамического отклонения от морфологического типа, или биотипа .
Хотя плеоморфные дебаты все еще существуют в своей первоначальной форме в некоторой степени, они в основном были изменены в обсуждение методов, эволюционного начала и практического применения плеоморфизма. [6] Многие современные ученые рассматривают плеоморфизм либо как ответ бактерии на давление, оказываемое факторами окружающей среды, такими как бактерии, которые сбрасывают антигенные маркеры в присутствии антибиотиков , либо как явление, при котором бактерии последовательно развивают более сложные формы. [6] Гипотеза, называемая «Плеоморфная эволюция», компонент «Амбиморфной парадигмы» Стюарта Грейса, принимает во внимание обе эти теории. [6]
Хотя недавно было показано, что некоторые бактерии способны резко менять форму, плеоморфия остается спорной концепцией. Общепринятым примером плеоморфизма является Helicobacter pylori , которая существует как в форме спирали (классифицируется как изогнутый стержень), так и в форме кокка. [7] Legionella pneumophila , вид внутриклеточных бактерий-паразитов, ответственных за болезнь легионеров , как было замечено, дифференцируется в рамках разнообразной по развитию сети. [8] Роды Corynebacterium [9] и Coccobacillus [10] были обозначены как плеоморфные роды, дифтероидные бациллы были классифицированы как плеоморфные нозокомиальные бактерии . [11] Кроме того, в одном исследовании, посвященном агентам, участвующим в неинфекционном заболевании, было обнаружено, что плеоморфные бактерии существуют в крови здоровых людей. [12]
Одним из факторов, влияющих на плеоморфизм некоторых бактерий, является их питание. Например, было показано, что бактерия Deinococcus radiodurans проявляет плеоморфизм в отношении различий в содержании питательных веществ в ее среде. [1]
Вирионы некоторых вирусов иногда проявляют плеоморфизм, в том смысле , что их внешний вид может меняться. Однако это не настоящий плеоморфизм, поскольку отдельные вирионы не меняют форму, а сменяются вирионами с другой формой. Одним из примеров являются бактериальные вирусы семейства Plasmaviridae . [13] Было показано, что группа галоархейных вирусов также проявляет плеоморфизм. [14]