Культивирование протистов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ 
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ  
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

Биологический институт 

КУЛЬТИВИРОВАНИЕ 

ПРОТИСТОВ 

 
Учебно-методическое пособие 
по курсу «Большой практикум «Протисты» 
для студентов биологического института 
направлений подготовки 06.03.01 – 
биология, Академические бакалавры  

Томск 

Издательский Дом Томского государственного университета 

2015 

РАССМОТРЕНО И УТВЕРЖДЕНО методической комиссией биологического института 
Протокол № 144 от «24» декабря 2014 г. 
Председатель МК БИ А.Л. Борисенко 
 
 
 
 
 
 
 
Пособие составлено в соответствии с тематикой практических занятий 
и программой курса «Большой практикум «Протисты» для студентов биологического института направлений подготовки 06.03.01 – биология, Академические бакалавры. Особое внимание уделено созданию и поддержанию искусственных культур основных групп протистов (амебоидные, 
жгутиковые, инфузории, анаэробные симбионты). Пособие содержит 
краткий иллюстрированный определитель некоторых широко распространенных пресноводных протистов; методические указания по сбору, фиксации и изготовлению микроскопических препаратов протистов, предлагаемые для рассмотрения на практических занятиях. 
Для преподавателей, аспирантов, студентов и магистрантов, слушателей ФПК. 
 
 
 
 
 
СОСТАВИТЕЛИ:  
А.В. Симакова, Т.Ф. Панкова  

© Томский государственный университет, 2015

СОДЕРЖАНИЕ 

 
Предисловие ..............................................................................................
4
Введение .....................................................................................................
7
1. Общая характеристика протистов ...................................................
12
2. Содержание культур протистов, полученных в природе ............
2.1. Места сбора протистов .................................................................
2.2. Техника сбора ................................................................................
2.3. Содержание культур в лаборатории ............................................

16
16
18
19
3. Искусственные культуры протистов ..............................................
3.1. Амебоидные протисты .................................................................
3.2. Жгутиковые ....................................................................................
3.3. Инфузории .....................................................................................
3.4. Культивирование анаэробных симбиотических протистов ......

21
23
25
27
29

4. Фиксация и изготовление микроскопических препаратов  
   протистов ................................................................................................ 33
5. Определитель некоторых широко распространенных 
   пресноводных протистов ....................................................................
41
Литература ................................................................................................
65

ПРЕДИСЛОВИЕ 

В современной биологии выделяется самостоятельный раздел – био
технология, традиционным направлением которого была техническая 
микробиология и биохимия, новым – генетическая и клеточная инженерия. С развитием биологии представление о биотехнологии менялось. По 
крайней мере, сейчас можно говорить о биотехнологии, в компетенцию 
которой входит культивирование (разведение) клеток, тканей, организмов в целях практического их использования, основанное на знании общебиологических закономерностей и процессов.  

Главными направлениями биотехнологии являются: 1) производство с 

помощью микроорганизмов и культивируемых эукариотических клеток 
биологически активных соединений (ферментов, витаминов, гормональных препаратов), лекарственных препаратов (антибиотиков, вакцин, сывороток, высокоспецифичных антител и др.), а также белков, аминокислот, используемых в качестве кормовых добавок; 2) применение биологических методов борьбы с загрязнением окружающей среды (биологическая очистка сточных вод, загрязнений почвы и т. и.) и для защиты растений от вредителей и болезней; 3) создание новых полезных штаммов 
микроорганизмов, сортов растений, пород животных и т. п. 

Одним из направлений биотехнологии является разведение различных 

видов животных для практических целей, именуемое как зоокультура. 
В настоящее время накоплено много данных по разведению отдельных 
видов животных, как за рубежом, так и у нас. Есть обобщающие отечественные работы (Злотин, 1989; Тамарина, 1990), касающиеся общих 
принципов и методов разведения животных. Но, в основном, сведения 
разрознены, не всегда доступны, особенно это касается протистов. 

Разведение животных, особенно позвоночных, имеет древнюю исто
рию. Из беспозвоночных издревле были окультурены только медоносная пчела и шелкопряды (тутовый и отчасти дубовый). Менее древние 
традиции имеет зоокультура морских беспозвоночных (устрицы, мидии, морской гребешок, трепанги, жемчужница морская и другие). Вообще же, все, что сделано в отношении разведения беспозвоночных, 
относится к новейшему времени. В настоящее время зоокультура беспозвоночных перспективна в четырех направлениях: 1) получение животного белка значительно более экономными (по энергетическому балансу) способами, чем при использовании позвоночных животных; 
2) культура паразитических и хищных беспозвоночных для обеспечения 
биологических методов борьбы с вредителями и паразитами хозяйственно ценных организмов; 3) разведение некоторых массовых беспо

звоночных 
(представители 
почвенной 
мезофауны, 
насекомые
опылители, гидробионты-фильтра-торы и т. п.) в целях биогеоценотической мелиорации и охраны окружающей среды; 4) культура малоиспользуемых в настоящее время шелкопрядов с целью получения новых 
сортов естественного шелка. 

В развитии этих направлений есть обнадеживающие результаты. 

В частности, есть опыт культивирования: свободноживущих простейших 
(инфузорий) в целях индустриального рыбоводства; дождевых червей 
для улучшения плодородия почв; личинок домашней мухи – для утилизации навоза и производства белка. В производственных масштабах разводится культура видов трихограмм, используемых в биологической 
борьбе, разведение тутового шелкопряда для получения натурального 
шелка и другие. 

Настоящее методическое пособие посвящено культивированию про
тистов. Исключительно большая их теоретическая и практическая значимость обусловливает тот факт, что простейшие, как зоологические объекты, занимают значительное место в программах зоологических дисциплин, изучаемых в различных учебных заведениях – школах, профессиональных училищах, техникумах, медицинских и педагогических институтах, университетах. 

Несмотря на многочисленность, разнообразие и, почти, на «вездесущ
ность» окружающих нас протистов, преподаватели часто испытывают 
трудности в обеспечении учебным материалом практических и лабораторных занятий, тем более, в организации самостоятельной работы студентов. Это обусловлено, с одной стороны, отсутствием стандартных 
комплектов препаратов, выпускаемых соответствующими организациями 
(комбинатами) или невозможностью их приобретения, а с другой – разрозненностью методик, отсутствием обобщенных методических пособий, 
позволяющих получать живой материал в своих лабораториях. Кроме 
того отсутствуют доступные и простые в обращении определители 
наиболее широко распространенных свободноживущих протистов, что 
вызывает определенные сложности при идентификации этих организмов. 

Цель данного труда – обобщение и систематизация имеющихся мате
риалов по разведению протистов. В нем содержатся общие сведения о 
протистах, методы культивирования различных групп, а также краткий 
определитель наиболее распространенных свободноживущих протистов. 
Рассматривая лабораторное разведение как определенные периоды культурального биотехнологического процесса, авторы приводят некоторые 
теоретические положения, знания которых необходимы для проведения 
работ по культивированию. 

Значительную часть книги занимают сведения о практической работе, 

а именно: содержание культур основных групп протистов, полученных в 
природе; создание искусственных культур аэробных и анаэробных простейших; фиксация и изготовление препаратов протистов. Приведенный 
определитель некоторых широко распространенных пресноводных протистов, сопровождаемый рисунками, дает возможность самостоятельного 
определения этих микроорганизмов. 

Методическое пособие может оказать помощь не только лаборантам, 

обслуживающим учебный процесс, но и в организации самостоятельной 
практической работы студентов. Участие студентов в работе по разведению протистов имеет определенное воспитательное значение. Взяв из 
природы исходный материал и поддерживая культуру одноклеточных 
животных в лаборатории, студент уже не эксплуатирует постоянно природные ресурсы, а воссоздает их для своих конкретных целей. Культивирование протистов способствует расширению и углублению знаний по 
биологии тех или иных видов, выработке умения и навыков лабораторных работ, выявлению способностей студентов. 

Полезным методическое пособие может оказаться и для начинающих 

научных работников разных специальностей, объектом изучения которых 
являются протисты. 

ВВЕДЕНИЕ 

Культивирование или, иначе, разведение отдельных видов живых ор
ганизмов – это одно из направлений современной биотехнологии. Видовое разнообразие беспозвоночных, их способность быстро наращивать 
биомассу (в сотни раз быстрее позвоночных), питаться самыми различными субстратами, в том числе отходами производства, находить в природе и использовать мельчайшие пищевые резервы, общая сумма которых очень значительна – все это громадные резервы, которые человечество может и должно использовать. 

Наряду с использованием беспозвоночных животных в хозяйственных 

целях, многие из них являются объектами научных исследований – генетических, физиологических, микробиологических и др.; многие используются для изготовления учебных и музейных коллекций; немалое число видов, 
особенно насекомых, являются неотъемлемым компонентом зоосадов (к 
примеру, в Японии); значительное количество видов – исчезающих, занесенных в Красную книгу. Все это говорит о необходимости воспроизводства и охраны определенных видов беспозвоночных животных. 

На первом этапе введения вида в культуру при выборе объекта куль
тивирования необходимо: 1) знание «жизненной схемы вида» (Беклемишев, 1942, 1945; Тамарина, 1990), т. е. совокупности приспособлений 
вида к совокупности условий его существования (этот принцип естественной эволюции организмов может быть плодотворно использован 
при создании искусственных популяций); 2) выявление коадаптированных экологических комплексов – совместно существующих видов с 
близкими экологическими нишами; 3) представление об особенностях 
сезонного развития (составление «популяционного портрета», включающего распределение в онтогенезе основных жизненных отправлений вида: питания, размножения, расселения, переживания). После комплектования стартовой колонии основная задача – замкнуть жизненный цикл 
вида в условиях лаборатории (Тамарина, 1990). 

Протисты – представители огромного мира беспозвоночных живот
ных, в последнее время привлекают внимание как объекты культивирования. До недавнего времени они использовались лишь как компонент 
активного ила при биологической очистке сточных вод. В настоящее 
время эти микроорганизмы представляют интерес исследователей как 
продуценты биологически активных веществ. В этом качестве рациональнее использовать свободноживущих протистов, обладающих разнообразными биосинтетическими возможностями и потому широко распространенными в природе. 

Их популярность как лабораторных животных обусловлена доступно
стью и относительной дешевизной методов культивирования, возможностью получать аксенические (быстро самовоспроизводящиеся) культуры, 
простотой выделения клонов протистов из природных популяций, высоким темпом клеточного деления, сравнительно легко регулируемым методическими приемами, возможностью получения большой биомассы 
генетически однородного материала. 

В тоже время, такие особенности протистов как существование значи
тельных клональных различий в пределах отдельных видов протистов, 
изменение физиологических свойств клонов с возрастом культур, наличие различных форм внутривидовой дифференцировки требуют от исследователей соблюдения определенных правил и методов работы при 
использовании этих микроорганизмов в любых биологических экспериментах. 

В связи с этим, для сравнения результатов, полученных разными ис
следователями, необходимо указывать: 1) вид клона; 2) место, из которого была выделена клетка, давшая начало клону; 3) дату выделения 
клетки из природной популяции или получения экспериментально 
(например, в генетических экспериментах) среды, на которой культивируется клон; 4) вид используемого пищевого объекта; 5) температуру 
культивирования и, по возможности, 6) принадлежность к определенным внутривидовым группам (например, у инфузорий – сингенам и 
типам спаривания). Перечисленные выше требования к культурам протистов, используемых в фундаментальных и прикладных протистологических исследованиях, делают естественной необходимость создания 
структурно оформленных региональных и общесоюзных коллекций 
протистов с правильным хранением культур и информационным банком. В настоящее время специальных коллекций протистов, отвечающих современным требованиям, нет не только в нашей стране, но и за 
пределами РФ. 

В "Wold Directory of collections of cultures of microorganisms" приво
дится более 500 коллекций микроорганизмов, среди которых только пять, 
наряду с микроорганизмами, содержат культуры свободноживущих простейших. Две из них находятся в США, две – в Англии, одна – в Австралии. Существуют большие коллекции национального масштаба, такие, 
например, как American Type Culture Collection (ATCC), а также разноообразные специализированные зоологические, ботанические, микробиологические и т.п. коллекции, поддерживаемые иногда в отдельных научных учреждениях и лабораториях, но имеющие, тем не менее, важнейшее 
значение для исследования биологии различных групп организмов 

(например, Culture Collection of Algae and Protozoa (CCAP), National 
Center for Marine Algae and Microbiota (NCMA), Canadian Center for the 
Culture 
of 
Microorganisms 
(CCCM), 
All-Russian 
Collection 
of 

Microorganisms (VKM), и многие другие).  

В нашей стране достигнуты большие успехи в изучении морфологии, 

систематики, фаунистики и аспектов жизнедеятельности отдельных 
групп свободноживущих и паразитических протистов. Исследования ведутся в ЗИН РАН, БИННИИ, СПбГУ, ВИЗР (Санкт-Петербург), ИБВВ 
РАН (Борок), Лимнологическом институте Сибирского отделения РАН 
(Иркутск), ТГУ (Томск) и пр. В Институте Цитологии РАН (СанктПетербург) с 1960 года поддерживается постоянная коллекция штаммов 
крупных свободноживущих амеб типа «proteus», объекты которой используются в различных научных исследованиях. 

Культуры используются для проведения учебных занятий со студен
тами разных кафедр, а также в научных исследованиях по выявлению 
чувствительных тест-объектов для определения токсичности некоторых 
веществ в химической промышленности и медицине совместно с рядом 
учреждений (институт экологической токсикологии в г. Байкальске, Военно-медицинская АН, институт вакцин и сывороток). 

Ведутся работы по использованию протистов в биологической очист
ке промышленных и сточных вод, как индикаторных видов в определении степени органического загрязнения водоемов, а также в стратиграфии. Известна роль почвенных протистов в повышении всхожести семян, 
в подавлении активности фитопатогенных грибов, в повышении жизнедеятельности некоторых червей. 

Особый интерес в настоящее время представляют собой некоторые 

протисты как источники биологически активных веществ. К примеру, 
простейшие, обитающие в рубце жвачных животных, могут быть источником ценного фермента целлулазы, который они вырабатывают. Возбудитель южноамериканского трипаносомоза – Trypanosoma cruzi стала 
первым продуцентом противоопухолевого препарата круцина (СССР) и 
его аналога – трипанозы (Франция). У жгутиконосцев фосфолипиды и 
полиненасыщенные жирные кислоты имеют такой же состав и строение, 
как в организме человека и животных. 

Из Astasia longa (свободноживущий жгутиконосец) получают водо
растворимый полусинтетический препарат – астазилид, обладающий 
противоопухолевым действием. Он представляет собой комплекс эфиров 
сахарозы и жирных кислот. Было установлено, что астазилид вызывает 
увеличение проводимости, поверхностного натяжения, а также уменьшение электромеханической стабильности липидных мембран.  

Астазилид действует главным образом на клеточное звено иммуните
та, вызывая повышение фагоцитарной активности перитонеальных макрофагов, увеличение способности индуцировать развитие гиперчувствительности замедленного типа и некоторых других показателей. Препарат 
предотвращает гибель 60–80 % животных, зараженных бактериальными 
инфекциями (Е. coli, Ps. aerugenosa), а также лейшманиями.  

Разнообразие полисахаридов, синтезируемых простейшими, также до
статочно велико. Структурные полисахариды, входящие в состав клеточных мембран простейших, – это гетерополисахариды, содержащие глюкозу, маннозу, ксилозу, арабинозу, рибозу, галактозу, рамнозу, фруктозу, 
глюкозамин. Особый интерес представляет парамилон, характерный для 
эвгленоидных жгутиконосцев. Представители родов Astasia и Euglena 
способны к сверхсинтезу парамилона, составляющему свыше 50 % сухого остатка клеток. Этот полисахарид изучается как стимулятор иммунной 
системы млекопитающих. Парамилон, выделенный из А. longa, практически нетоксичен. Выраженное иммуномодулирующее действие и низкая 
токсичность этого препарата являются предпосылкой для его углубленного исследования в сочетании с препаратами прямого противоопухолевого действия, радиотерапией и другими адъювантами.  

Эвглениды являются одним из наиболее перспективных источников 

глюканов. В настоящее время в мире придается большое значение производству глюканов не только для медицинских целей, но и для пищевой и 
текстильной промышленности.  

Большой интерес представляет выяснение антигенной взаимосвязи 

между непатогенными и патогенными для человека видами трипаносомид. Установлено, что при введении мышам полисахаридов из культур 
непатогенных для человека простейших – Herpetomonas sp. и Crithidia 
fasciculata – повышалась резистентность животных к Тripanozoma cruzi, 
возбудителю болезни Чагаса у человека.  

Данные по биомассе протистов и их биохимическому составу позво
ляют выделить формы, перспективные для промышленного получения 
кормовой массы. Так, биомасса простейших содержит до 50 % белка, 
включающего незаменимые аминокислоты, причем содержание свободных аминокислот в них на порядок выше, чем в биомассе микроводорослей, бактерий и в мясе; а продукты основного метаболизма включают 
соединения, обладающие антибактериальной, противовирусной, противоопухолевой и иммунологической активностью. 

Для оптимального использования протистов в возможных направле
ниях (тест-объекты, индикаторные виды, биологическая очистка, мелиорация почвы, индустриальное рыбоводство, получение пищевого белка) 

отмечается целесообразность промышленного культивирования свободноживущих простейших, в частности, инфузорий. 

Известны работы по созданию технологической схемы непрерывного 

культивирования инфузории Paramecium caudatum Ehrenberg, 1838, как 
"стартового" корма для рыб (Олексив, 1986), а также по массовому культивированию инфузорий в морской воде (Новоселова, 2013). Разработан 
аппарат для непропорционально-проточного культивирования крупных 
инфузорий Spirostomum ambiguum Muller, 1786 (Пролубников, Кокова, 
1987), в котором определены оптимальные площадь поверхности дна для 
оседания инфузорий и интенсивность аэрации. Получены мутации простейших, снижающие запрет на размножение, т.е. утратившие характерные для них стадии покоя и размножающиеся непрерывно многие годы 
(Хлебович, 1986). Spirostomum ambiguum также широко применяется для 
токсикологических и фармакологических исследований (Цисанова и др., 
2010). 
Исследуют возможность массового культивирования хлореллы как 
источника ценных химических соединений (каротиноидных комплексов, 
аминокислот и других ценных соединений. Показано, что суспензия и 
сырая паста хлореллы при добавлении к рационам сельскохозяйственных 
животных 
и 
птиц 
повышают 
их 
продуктивность 
до 
30 
% 
(http://hydrobiologist.wordpress.com/2009/12/10/organisms-cultivation/). 
Несомненен разноплановый теоретический интерес изучения протистов. 

Поэтому не случайно протисты привлекают внимание многих иссле
дователей, а протистология достаточно интенсивно развивается.