ДЕЯКІ ФІЗІОЛОГО-БІОХІМІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ МІКРОСКОПІЧНИХ ГРИБІВ-ДЕСТРУКТОРІВ ТЕХНОГЕННИХ МАТЕРІАЛІВ

ЗаявникСавчук Ярослав Ігорович (Україна)
ФорумМіжнародна наукова конференція "Бібліотека.Наука.Комунікація"
ЗахідСемінар: Збереження бібліотечних фондів: традиції, інновації, перспективи
Назва доповідіДЕЯКІ ФІЗІОЛОГО-БІОХІМІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ МІКРОСКОПІЧНИХ ГРИБІВ-ДЕСТРУКТОРІВ ТЕХНОГЕННИХ МАТЕРІАЛІВ
Інформація про співдоповідачівЧуєнко Андрій Ігорович Chuenko Andrij наук. співробітник Candidate of Biological Sciences, Research Fellow Інститут мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАНУ Danylo Zabolotny Institute of Microbiology and Virology of the National Academy of Sciences of Ukraine Письменна Юлія Борисівна Pismenna Yulia провідний інженер Senior Engineer Інститут мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАНУ Danylo Zabolotny Institute of Microbiology and Virology of the National Academy of Sciences of Ukraine
Презентаціяне завантажено
СтаттяЗавантажити статтю


Тези доповіді

УДК 022.4:[504.3:582.28+614.71]]:632.952
Савчук Ярослав Ігорович
Savchuk Yaroslaw
мол. наук. співробітник
Candidate of Biological Sciences, Junior Research Fellow
Національна бібліотека України імені В. І. Вернадського НАНУ
V. Vernadsky National Library of Ukraine

Чуєнко Андрій Ігорович
Chuenko Andrij
наук. співробітник
Candidate of Biological Sciences, Research Fellow
Інститут мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАНУ
Danylo Zabolotny Institute of Microbiology and Virology of the National Academy of Sciences of Ukraine

Письменна Юлія Борисівна
Pismenna Yulia
провідний інженер
Senior Engineer
Інститут мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАНУ
Danylo Zabolotny Institute of Microbiology and Virology of the National Academy of Sciences of Ukraine

Деякі фізіолого-біохімічні особливості мікроскопічних грибів-деструкторів техногенних матеріалів
Some physiological and biochemical features of MICROSCOPIC fungi-destructors of technogenic materials
Мікроскопічні гриби синтезують безліч сполук, зокрема, високоактивних. Так, синтез ними органічних кислот, спиртів, альдегідів а також комплексів ферментів зумовлює їх високі адаптивні можливості до росту на важкодоступних субстратах техногенного походження.
Microscopic fungi synthesize many highly active compounds. The synthesis of organic acids, alcohols, aldehydes and complexes of enzymes predetermines their high adaptive capacity for growth on the substrates of technogenic origin.
Ключові слова: мікроміцети, деструкція матеріалів, вторинні метаболіти, мікологічне пошкодження, грибостійкість.
Keywords: micromycetes, destruction of materials, secondary metabolites, mycological damage, resistance to fungi.
Завдяки ряду біохімічних і морфологічних особливостей мікроскопічні гриби є активними деструкторами багатьох технічних матеріалів. Слід також узагальнити, що серед інших груп організмів мікроміцети займають домінуюче положення як організми-деструктори [1]. Саме тому дослідження грибів-деструкторів та вивчення грибостійкості матеріалів є актуальним завданням для науковців.
Основними механізмами активного руйнування матеріалів грибами є їх біохімічна активність та механічний вплив міцелію на пошкоджений матеріал. Завдяки вище наведеним властивостям гриби здатні пошкоджувати безліч матеріалів що використовує людство, зокрема, найрізноманітніші будівельні матеріали, різні види пластмас, виробів з гуми і навіть металічних поверхонь. Поряд з цим, гриби здатні уражувати цілі споруди, що в науковій літературі отримало назву “синдром хворих будівель” (sick building syndrome). Так, насиченість спорами грибів повітря приміщень таких будівель призводить до збільшення випадків алергічних реакцій у їх мешканців, зниження імунітету та, часом, і важких захворювань. Водночас спори грибів можуть містити мікотоксини, що поглиблює негативний ефект.
Видовий склад мікобіоти приміщень залежить від багатьох факторів, зокрема, призначення приміщення; кількості людей, які в ньому перебувають; виду та якості будівельних матеріалів, з яких оздоблено приміщення; його конструктивних особливостей та ін. За класичними уявленнями мікобіота приміщень представлена з видів родів Aspergillus, Cladosporium, Penicillium, а також деякими видами, характерними саме для певних кліматичних регіонів (ендемічними видами). Основним джерелом потрапляння мікроміцетів у повітря є ґрунт, де їх кількість може сягати 80% від загальної концентрації мікроорганізмів. Вміст колонієутворюючих одиниць (КУО) мікроскопічних грибів у 1 м3 може коливатись від кількох десятків до кількох тисяч. Зокрема, для бібліотечних приміщень загально прийняте значення кількості мікроорганізмів у повітрі становить не більше 500 КУО/ м3. Слід зазначити, що на кількість колонієутворюючих одиниць мікроскопічних грибів досить значно впливає сезонність.
З огляду на викладене, періодичний моніторинг видового складу мікроміцетів повітря приміщень бібліотек є актуальним завданням. Основною метою такого моніторингу є визначення кількості грибів у повітрі, аналіз видового складу мікроміцетів на предмет наявності високоактивних деструкторів паперу і грибів з токсигенними та патогенними властивостями. Так, нами [2] в період 2015 – 2018 рр. було проаналізовано 75 проб повітря з приміщень фондів НБУВ та інших бібліотек різних наукових установ м. Києва. З цих зразків виділено 66 видів мікроскопічних грибів. Серед виділених мікроміцетів найчастіше траплялися види Alternaria alternata (Fr.) Keissl., Cladosporium cladosporioides (Fresen.) G.A. de Vries, C. sphaerospermum Penz. , Geotrichum candidum Link та види роду Penicillium Link. Слід також підкреслити, що вміст мікобіоти в повітрі обстежених приміщень НБУВ знаходився в допустимих межах для приміщень бібліотек.
Слід зазначити, що мікроміцети можуть розвиватися у значно ширшому діапазоні показників вологості порівняно з іншими мікроорганізмами. Так, показано, що спори грибів та міцелій здатні проростати в матеріалі зі вмістом вологи всього 10%. Зокрема, такими властивостями характеризуються представники родів Aspergillus і Pеnicillium. Поряд з цим, для грибів характерним є широкий діапазон температур росту. Мікроміцети можуть рости в інтервалі температур +10...40°C. Однак оптимум росту спостерігається за значень +25...+35°C. Водночас, деякі види здатні рости за температури – 7°C. Переважна більшість мікроміцетів росте за кислотності середовища 4,0–9,0, однак багато з них здатні розвиватись в більш широких інтервалах (рН 2,0–10,0), зокрема, представники родів Aspergillus, Pеnicillium, Stachybotrys.
Серед інших мікроорганізмів гриби також відрізняються більшою різноманітністю синтезованих ними сполук, зокрема, вторинних метаболітів, до яких зазвичай відносять токсини та антибіотики. З мікроміцетів виділено близько 1500 антибіотиків, причому близько третини з них синтезується представниками родів Penіcіllіum і Aspergіllus. Найбільш істотне значення через токсичні властивості і повсюдне поширення традиційно надається афлатоксинам, охратоксинам, трихотеценовим мікотоксинам (ТТМТ), ерготоксинам, зеараленону і патуліну, хоча потенційно небезпечними для людини є й інші токсини. Слід зауважити, що інколи з повітря бібліотечних приміщень виділяють гриби, що потенційно можуть бути продуцентами токсинів, зокрема, A. flavus, A. terreus, A. flavipes, P. citrinum, P. viridicatum, A. ochraceus, р. Fusarіum, р. Stachybotrys та ін.
Поряд з досить специфічними метаболітами гриби синтезують цілий ряд сполук, що здатні руйнувати папір та інші матеріали, що використовуються для оздоблення книг та їх реставрації. Так, показано, що мікроміцети A. alternatа, A. niger, C. cladosporoides утворюють краплини ексудату, до складу яких входять жирні кислоти та інші активні метаболіти. Нами показано, що зразки паперу в умовах, сприятливих для розвитку мікроскопічних грибів, можуть швидко зазнавати значного мікологічного пошкодження. В досліді було використано чотири види паперу (офсетний, друкарський №2, газетний, ганчір’яний). Зокрема, було доведено позитивний ефект при обробленні паперу 0,5%-им розчином за діючою речовиною препарату «Валеус-Д», який характеризувався посиленими фунгіцидними або фунгістатичними властивостями щодо тест-культур Alternaria tenuissima, Aspergillus niger, Trichoderma viride.
Крім органічних кислот гриби здатні синтезувати й високоактивні ферменти, що здійснюють біохімічні перетворення складних субстратів, часто недоступних для інших мікроорганізмів. Гриби синтезують такі класи ферментів як лігази, трансферази, протеїнази, ізомерази, ліази, ліпази, комплекси целюлазолітичних ферментів тощо. Так, мікроміцети-контамінанти повітря книгосховищ здатні утворювати цілий спектр активних ферментів: Alternaria tenuissima – aмілази, пектинази, целюлази, целобіази, геміцелюлази); Aspergillus flavipes – амілази, пектинази, целобіази, целюлази); Aureobasidium pullulans – ліпазу, полігалактуроназу, поліметилгалактуроназу, пектинтранселіміназу, пектинестеразу, маннаназу; Chaetomium globosum – амілазу, маннаназу, β-глюкозидазу, пектиназк, ксилобіазу, ксиланазу, целюлазу і целобіазу; Penicillium chrysogenum – фосфодіестеразу, катала­зу, глюкозооксидазу, целюлазу, β-галактозида­зу, протеолітичні фермен­ти; Trichoderma viride – ксилопіранозидазу, амілазу, екзоглюканазу, ендо-1,3-α-D-глюканазу, целюлазу, ендо-1,3-β-ксиланазу [3].
Таким чином, висока біохімічна активність мікроміцетів пояснює їх високу здатність до росту на матеріалах, що використовуються для виробництва книг та їх реставрації, що було показано нами [4]. Зокрема, виявлено, що матеріали, які не були оброблені фунгіцидним препаратом, дуже швидко зазнавали мікологічного пошкодження тест-культурами грибів. Так, вже через 7 діб після обробки суспензією тест-культури контрольні зразки таких матеріалів, як коленкор, ледерин і марля поліграфічна характеризувались найвищим балом мікологічного пошкодження. В той же час, картон хром-ерзац, форзацний папір і бумвініл зазнавали дещо меншого мікологічного пошкодження (бали грибостійкості від 2 до 3). На противагу контрольним зразкам усіх досліджених матеріалів, оброблені фунгіцидом «Валеус-Д» фрагменти за 7 діб експозиції не були пошкоджені грибами.
Отже, підсумовуючи викладене, можна зробити висновок, що мікроскопічні гриби завдяки своїм фізіолого-біохімічним та фізіологічним особливостям є вкрай варіабельною групою мікроорганізмів, що зумовлює їх високу здатність до пошкодження техногенних субстратів, зокрема, паперу та інших матеріалів, що використовуються для виробництва книг. Це було доведено нами експериментально [2,4]. Таким чином, мікологічний контроль повітря фондосховищ та інших приміщень бібліотек, а також визначення грибостійкості матеріалів, з яких складаються джерела інформації і пошук ефективних фунгіцидів щодо грибів-контамінантів є одним магістральних напрямків досліджень відділу наукових технологій збереження фондів Бібліотеки.



Список використаних джерел
1. Adams R.I., Miletto M., Taylor J.W., Bruns T.D. Dispersal in microbes: fungi in indoor air are dominated by outdoor air and show dispersal limitation at short distances. The ISME Journal. 2013; 7(7): 1262 – 1273.
2. Чуєнко А.І., Савчук Я.І., Баляниця Н.Б. Актуальність мікологічного моніторингу повітря приміщень, призначених для зберігання фондів наукових бібліотек. Міжнар. наук. конф. «Бібліотека. Наука. Комунікація. Стратегічні завдання розвитку бібліотек»; 03 – 05 жовтня 2017; Київ, Україна. К.: 2017. С. 555 – 558.
3. McMullin D.R., Sumarah M.W., Blackwell B.A., Miller J.D. New azaphilones from Chaetomium globosum isolated from the built environment. Tetrahedron Letters. 2013; 54(5): 568 – 572.
4. Савчук Я.І., Чуєнко А.І., Волосатих Л.М. Оцінка ефективності антифунгальної обробки матеріалів, що використовуються в книгодрукуванні. Міжнар. наук. конф. «Бібліотека. Наука. Комунікація. Стратегічні завдання розвитку бібліотек»; 3 – 5 жовтня 2017; Київ, Україна. Київ: 2017. С. 549 – 552.