В процессе эволюции между простейшими, бактериями и организмом животного-хозяина сложились определенные взаимоотношения.
Знание этих взаимосвязей позволяет направленно воздействовать на обменные процессы в преджелудках и на питание животных. Однако при этом нельзя не считаться с явлением бактериофагии, которое зачастую оказывает существенное влияние на биологические свойства микроорганизмов. Актуальность значения проблемы бактериофагии определяется также широким распространением фагов в природе, и трудно себе представить в преджелудках жвачных биоценоз без бактериофагов, которые могут играть важную роль в регуляции численности микробных популяций, их бродильной и синтетической активности.
Из рубца крупного рогатого скота выделили шесть фагов, активных против Str. durans, и подробно охарактеризовали их свойства. Обнаружены бактериофаги и в рубце овец и описаны их морфологических формы: крупные фаги с длинными отростками, которые чаще находились в свободном состоянии и реже были адсорбированы на мелких кокках. Таким образом, распад микроорганизмов в рубце начинается под воздействием бактериофагов.
Исследованиями, выполненными с помощью электронной микроскопии, показано, что в рубце коров постоянно присутствуют в значительных количествах разные по форме и размерам бактериофаги, которые встречаются как в свободном состоянии, так и адсорбированными на микробных клетках. Бактериофаги адсорбируются на всех основных формах микроорганизмов, обитающих в рубце. Описаны восемь морфологических типов бактериофагов и четыре фага, специфичных для селеномонад.
Адсорбция фагов отмечена на палочковидных, овальных и корковидных бактериях, а также на селеномонадах и почковидных кокках. Установлено, что взаимоотношения микроорганизмов с бактериофагами в рубце не ограничиваются только адсорбцией последних на чувствительных бактериях. Адсорбированные фаговые частицы инъецируют нуклеиновую кислоту внутрь клеток, что, в конечном счете, заканчивается лизисом микроорганизмов и освобождением фагового потомства. Таким образом, среди бактерий рубца наблюдается типичный инфекционный процесс, инициируемый бактериофагами, а поражаемость всех основных форм микроорганизмов говорит о широком распространении бактериофагии в рубце. Этот вывод подтвердили данные, которые показали, что бактериофаги содержатся в рубце крупного рогатого скота независимо от состава рациона, времени взятия проб и места обитания животных. Фаги были обнаружены даже в преджелудках северных оленей, которые паслись на летних тундровых пастбищах северной части Кольского полуострова.
В содержимом рубца оленей, кроме типичных фаговых частиц с отростками различной длины и ширины, найдены частицы сферической и полигональной формы диаметром 720-1250 А, с очень короткими отростками.
Лизогения среди амилолитических стрептококков. Лизогения — это нормальное состояние микроорганизмов многих систематических групп. Установлено, что лизогенные культуры нередко спонтанно освобождают вирулентные мутанты умеренных фагов, являющихся причиной лизиса своих хозяев. Учитывая имеющиеся данные, можно полагать, что лизогения наблюдается и среди микроорганизмов, обитающих в своеобразной экологической нише пищеварительного тракта жвачных — в рубце, и что лизогенные культуры могут быть одним из источников фагов в этом органе. Было установлено, что лизогения широко распространена среди культур Str. bovis, обитающих в рубце овец и коров; процент выявленных лизогенных культур составлял соответственно 55,5 и 47,9. Лизогенные культуры освобождают умеренные фаги и их вирулентные мутанты как спонтанно, так и после индукции ультрафиолетовыми лучами и обработки хлороформом. Поскольку лизогенные культуры — источники фагов в преджелудках, необходимо знать, насколько условия кормления животных, а следовательно и питания микроорганизмов рубца, оказывают влияние на жизнедеятельность обитающих в преджелудках лизогенных культур и, в частности, на функцию освобождения последними фагов. Особое значение для Str. bovis это имеет в случае скармливания животным картофеля или кукурузы, крахмал которых существенно различается но размерам и строению гранул, а также по содержанию амилазы. Условия энергетического питания, его уровень и источник служат важными факторами регуляции жизнедеятельности лизогенных культур Str. bovis и, в частности, функции освобождения ими фагов.
Бактериофаги Str. bovis, их распространение и биологические свойства. Определение численности бактериофагов, поражающих культуры Str. bovis, показало, что в содержимом преджелудков крупных и мелких жвачных, получающих как традиционные сено-силосно-концентратные рационы, так и измельченные гранулированные кормосмеси, присутствуют бактериофаги, активные против крахмалгидролизующих стрептококков вида Str. bovis.
Данные свидетельствуют о том, что независимо от условий кормления большей концентрации фагов Str. bovis в содержимом рубца, как правило, соответствовало меньшее количество амилолитических бактерий т. е. между этими показателями наблюдалась хотя и недостоверная (Р > 0,05), отрицательная (r = 0,22-0,45) корреляция. Следовательно, бактериофаги регулируют численность популяции крахмалгидролизующих стрептококков вида Str. bovis в рубце.
Бактериофагия и регуляция метаболических процессов в преджелудках. Явления бактериофагии и лизогении в преджелудках жвачных пока еще изучены недостаточно, но, тем не менее, уже сейчас можно констатировать следующее: бактериофагия — неотъемлемая составная часть микробиологических процессов в преджелудках; специфическим фактором регуляции численности клеточных популяций микроорганизмов в преджелудках жвачных служат бактериофаги, численность которых, в свою очередь, регулируется микробными метаболитами.