Биологический каталог




Методы общей бактериологии. Том 3

Автор Ф.Герхардт

кологических характеристик (разд. 20.2). В набор тестов для обработки методами нумерической таксономии может быть включен любой тест, позволяющий получить приемлемую количественную и качественную информацию об изучаемом штамме. Не следует заранее сравнивать результаты тестов по их относительной значимости, это противоречит основным принципам нумерической таксономии. Некоторые тесты, нередко используемые в рамках традиционных подходов, при перенесении в сферу нумерической таксономии становятся источником ошибок. Например, следует избегать применения теста на оксидазу, реакции Фогеса — Проскауе-ра и теста на гидролиз желатины ввиду их плохой воспроизводимости [13—15].

Во всех таксономических исследованиях следует учитывать возможность ошибки, связанной с тестированием, и, как бы ни подходил тот или иной тест в конкретном случае, от него следует отказаться, если он характеризуется плохой воспроизводимостью или часто приводит к ошибкам в интерпретации результатов. Если число «ненадежных» тестов составляет лишь небольшую часть общего числа тестов, используемых для нумери-ческого анализа, то общий результат можно считать надежным, т. е. статистически достоверным. Чем большее число признаков включено в анализ, тем более точным будет общее представление о фенотипе организма. Если тестов слишком мало (например, менее 40), результаты могут быть статистически недостоверными. Принято считать, что оптимальное количество признаков для нумерической таксономии — от 100 до 200. Такое количество можно с успехом тестировать в большинстве лабораторий, особенно при наличии отработанных методов ускоренного получения и учета результатов, например, с помощью многоточечной инокуляции в лунки или на пластинки агара (разд. 20.2.4) и перепечатывания колоний с чашки на чашку (разд. 20.2.5).

Выбор тестов для анализа полностью зависит от исследователя. Более предпочтительными являются тесты, предназначенные для получения информации о единичном свойстве, т. е. об элементарном признаке. Элементарным признаком называется таксономическая характеристика двух или нескольких состояний, которая является логически неделимой, если только не меняется метод кодирования [5, 16]. В нумерической таксономии основными источниками информации для классификации и идентификации являются фенотипические признаки, генетические же признаки (гл. 22) в рамках указанного подхода обычно не используются.

Составляя набор данных, не рекомендуется использовать тесты, в которых учитываются избыточные признаки или признаки, присущие или несвойственные одновременно всем штаммам данного набора (они не дают полезной дискриминирующей информации). В каждый набор штаммов следует включать типовые или референтные штаммы, для которых результаты теста заранее известны, что позволяет контролировать пригодность используемых сред и методов. При тестировании следует использовать также неинокулированные контрольные пробы, которые могут помочь обнаружить случайное заражение. Такие контрольные пробы повышают точность результатов.

Обработку всех штаммов одной серии следует по возможности стандартизировать. Например, если один штамм из набора нуждается в добавлении к среде 0,5% (вес/объем) хлорида натрия, среды для всех штаммов данного набора должны иметь такую же концентрацию этой соли, если только она не подавляет рост какого-либо штамма.

Процедуры инокулирования и инкубации также следует стандартизировать. Петли для инокуляции должны иметь одинаковый диаметр, пастеровские пипетки для посева культур также должны быть одинаковыми, чтобы наносить капли равного объема. Следует использовать культуры, взятые в фазе экспоненциального роста. Время инкубации определяется скоростью роста изучаемого штамма. Медленно растущие штаммы следует инкубировать достаточно долго, в противном случае результат теста может быть ошибочно интерпретирован как 01рицательный. Обычно результаты учитывают и регистрируют через 1, 2, 3, 7, 14, 21 и 28 суток после посева. При этом естественно обеспечивается оптимальная для изучаемых штаммов температура инкубации.

21.3. КОДИРОВАНИЕ ДАННЫХ

Необходимо своевременно и непрерывно регистрировать проведение тестов и их результаты. Отдельные странички с наспех набросанными заметками чаще всего теряются, а записи на них не поддаются расшифровке. Лучше всего вести регистрацию в специальных журналах с разграфленными на 80 колонок страницами, которые обычно используют в книгохранилищах ИЛИ вычислительных центрах; такая форма регистрации удобна для переноса таксономических данных на перфокарты или ленты. Стандартная карта IBM содержит 80 пронумерованных колонок; единственное, что может ограничить ее использование, — это размер страниц с зарегистрированными результатами. Форма и размер этих страниц должны быть приемлемыми для компьютера и удовлетворять требованиям всего исследования.

Наконец, все результаты, полученные для данного набора штаммов, преобразуют в числовую форму. В нумерической таксономии используется 3 основных типа числовых кодов, Самым простым является двоичный код для элементарных признаков, когда положительная реакция (плюс) кодируется как 1, а отрицательная (минус) — как 0. Обычно указывается, какие из признаков не поддаются сравнению (НС) (например, если один из изучаемых штаммов не может расти на среде, используемой для определения способности образовывать H2S). В разных компьютерах и разными специалистами для обозначения этого понятия используются различные коды. Так, например, результаты теста могут быть обозначены знаками «плюс», «минус» и «НС» или, в числовой форме, соответственно 1, 0 и 3.

Другой метод кодирования используется для количественно определяемых признаков, отражающих активность реакции или глубину превращения (например, интенсивное или слабое образование кислот из глюкозы или других углеводов, сильная или слабая реакция на

Таблица 21.1. Пример представления результатов учета количественно определяемых признаков для их дальнейшего преобразования в числовую форму

Признаки

№ штамма

слабая чувствительность к пенициллину

средняя чувствительность к пенициллину

сильная чувствительность к пенициллину

14 15 16 17

+ +

НС1)

НС

НС

') НС — ие сравнивается

оксидазу). Пример записи таких данных, которые в дальнейшем преобразуют в числовую форму, приводится в табл. 21.1.

Третий тип кодирования относится к качественно определяемым признакам, таким, как пигментация, окраска по Граму или форма клеток [3].

Данные, закодированные в числовой форме, готовы для переноса на перфокарты. Составленную перфокарту необходимо проверить, так как даже самый опытный оператор может допустить ошибки. После проверки данные готовы для компьютерного анализа.

21.4. ОБРАБОТКА ДАННЫХ НА ЭВМ

Нумерическая таксономия требует проведения многочисленных расчетов на основе имеющихся данных, что может стоить немалых усилий, если изучается большое количество штаммов. Таким образом, расходы на обработку данных с помощью вычислительной техники могут быть значительными. Общее количество арифметических расчетов (N), необходимых для изучаемого набора штаммов, можно определить по формуле

tf = 7a/i (ft—1),

где п — общее число штаммов в наборе. Например, для сравнения результатов по 100 штаммам необходимо провести 4950 арифметических расчетов. С линейным увеличением числа штаммов число расчетов увеличивается экспоненциально.

Компьютер производит логическую последовательную обработку данных, включая оценку общего сходства между штаммами и иерархическое распределение штаммов на основе степени их сходства. Существует много программ, предназначенных для кластерного анализа. Такие программы предложены, в частности проф. Снисом (Peter Sneath, University of Leicester, Leicester, England), проф. Колуэлл (Rita R. Colwell, University of Maryland, College Park, Md.), проф. Рольфом (James Rohlf, State University of New York, Stony Brook, N. Y.) и проф. Кровелло (Teodore Crovello, University of Notre Dame, Notre Dame, Ind.). Используя любую из имеющихся программ, после нескольких кратких уроков исследование в области нумерической таксономии сможет провести даже начинающий таксоно-мист. На ранних этапах исследования данные вводят на файлы компьютера. Эти файлы могут быть вызваны из удаленных терминалов для внесения дополнений и корректив. На основе полученных данных вычисляют степень сходства каждого из штаммов по отношению ко всем членам множества; любой из членов этого множества принято называть операционной таксономической единицей (ОТЕ).

При проведении анализа пользуются коэффициентом сходства. Имеется большой выбор таких коэффициентов [1, 5, 7, 8], однако в нумерической таксономии бактерий наиболее широко используются два из них. Простой коэффициент соответствия (SSM) определяется [14] уравнением

^ъм — а _|_ ь _|_ с •

Коэффициент Жаккарда (Sj) [10] определяется так:

где а и с — количество положительных и отрицательных совпадающих результатов соответственно, а Ъ — число несовпадающих результатов, выявленных при сопоставлениях различных ОТЕ. При использовании коэффициента SSM рассматривается общее соответствие сопоставляемых штаммов, включая соответствие как по числу общих признаков со знаком плюс, так и по числу общих признаков со знаком минус; поэтому данный коэффициент является мерой общего сходства. При использовании коэффициента Sj совпадающие признаки со знаком минус в расчет не принимаются. Хотя достоинства каждого из этих уравнений подробно обсуждаются в ряде работ [4, 5], необходимо подчеркнуть, что коэффициент SSM может отражать наличие большого числа отрицательных совпадающих признаков, создавая, таким образом, ошибочное впечатление об однородности массива. Это может вызывать трудности в исследованиях многокомпонентных сообществ бактерий, подобных встречающимся в природе [9]. На практике данные обычно анализируют, используя как коэффициент SSM> так и коэффициент Sj.

В результате анализов, проводимых в исследованиях по нумерической таксономии, составляют матрицы сходства, содержащие информацию о связях между штаммами. На основе ре

страница 18
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45

Скачать книгу "Методы общей бактериологии. Том 3" (2.64Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(18.09.2019)