Жара. На столе бутылка с хлебным квасом. Жидкость пенится. Ивдруг газ с оглушитель­ным шумом выбрасывает пробку. Понять, по­чему образовался этот газ, можно, т

МИР НЕВИДИМЫХ СУЩЕСТВ МИКРОБЫ Жара. На столе бутылка с хлебным квасом. Жидкость пенится. И вдруг газ с оглушитель­ным шумом выбрасывает пробку. Понять, по­чему образовался этот газ, можно, только зная свойства невидимых существ, называемых ми­кробами. На руке мальчика ссадина. Он поле­нился смазать ранку йодом. Через несколько дней на руке образуется гнойная опухоль. И только нож хирурга сможет предотвратить опасные последствия. Дело в том, что вместе с сорин­кой в живую ткань попали микробы Что же такое микробы? Это мельчайшие живые существа, из которых каждое большей частью представляет собой всего лишь одну клетку. Многих из них можно увидеть в ми­кроскоп только при увеличении не меньше чем в 300—500 раз. Микробы очень разнообразны. Наиболее из­вестны из них бактерии, плесени, дрожжи. 229 Прорастание споры плесени и образование ветвистого мицелия. Наука о микробах — микробиология — изуча­ет главным образом различные бактерии и ви­русы, а также плесени и дрожжи, относящиеся к грибам. Микроскопические растения — плесени, или плесневые грибы, причисляют­ся к микробам, несмотря на их сравнительно большие размеры и сложное развитие. Плесень состоит из многочисленных тонких ветвящихся и переплетающихся нитей, назы­ваемых гифами. Сплетение гиф образует мицелий; это и есть тело плесени, способное сильно разрастаться В процессе развития в отдельных его местах появляются особые органы размножения — плодовые тела, в них разви­ваются споры. Плодовые тела подсыхают, а спо­ры разносятся, подобно семенам одуванчика, Дрожжи. на значительные расстояния. Оседая на почву или на растения, споры при благоприятных условиях прорастают: так начинает жить новая плесень. Всем знакомы дрожжи, которые про­даются в магазине, но не все знают, что пачка дрожжей — это огромное скопление живых кле­ток. Каждая отдельная клетка так мала, что ее можно разглядеть лишь в микроскоп. Чаще всего эти клетки округлые или овальные, диа­метр их 8—10 микрон, т. е. 0,008—0,01 мм. У многих видов дрожжей размножение про­исходит спорами. В этом случае внутри каждой клетки образуется 2 или 4, а у иных и до 12 плотных телец — спор. Из каждой споры в даль­нейшем возникает молодая дрожжинка. Размножаются дрожжи и более простым способом — почкованием: в клетке появляется небольшое выпячивание; быстро вырастая, оно образует почку. Минут через 20—30 почка отделяется от материнской клетки, и молодой дрожжевой грибок начинает жить самостоя­тельно. Бактерии относят также к миру расте­ний. Но, за весьма редким исключением, у них нет хлорофилла, характерного для большинства растений. Величина бактерий очень мала. На булавочной головке могут разместиться сотни и тысячи бактерий. Длина большинства бакте­рий — от одного до трех микрон, у некото­рых же палочковидных бактерий длина всего 0,4 микрона. И все же их можно различить и по внешнему виду, конечно, с помощью микро­скопа. Форма их разнообразна: шарики, запя­тые, палочки со жгутиками и без них и т. п. Размножаются бактерии делением. Шарообразные бактерии называются кокками. Если кокки располагаются разбросанно, поодиночке, то их называют микро­кокками, если же они соединены попарно— диплококками. Кокки, собранные в це­почки, называются стрептококками; они напоминают бусинки, нанизанные на нитку. Среди стрептококков есть и молочнокислые бактерии, и бактерии, вызывающие нагноение, Палочковидные бактерии также разнооб­разны. У одних концы клеток закругленные, у других тупые или заостренные. Палочки, соединенные в цепочку, называются стрептобактериями. Слегка изогнутые па­лочки относятся к группе вибрионов, изогнутые более сильно — к спириллам. Если соскоблить на стеклышко налет с зу­ба и рассмотреть его под микроскопом, то мож­но увидеть, как быстро проносятся, подобно 230 У каждого вида бактерий своя определенная форма. В первых трех кружочках верхнего ряда — кокки и стрептококки, в следующих четырех верхнего и нижнего ряда — палочковид­ные бактерии, в двух следующих нижнего ряда — вибрионы, в последнем — спириллы. змейкам, спирохеты — тонкие нити со мно­жеством завитков. Эта спирохета довольно безобидна, но среди спирохет есть и очень вред­ные, например возбудитель возвратного тифа. Большинство микробов не переносит небла­гоприятных условий внешней среды. Они гиб­нут от высокой температуры, от ультрафиоле­товых лучей солнца, от различных сильно дей­ствующих химических веществ. Но среди бак­терий есть такие виды, которые могут приспо­собиться и к трудным условиям жизни. У од­них бактерий оболочка тела пропитана изоли­рующим веществом, напоминающим воск; та­кова, например, туберкулезная палочка. У дру­гих — оболочка покрывается слизью. У неко­торых бактерий при неблагоприятных условиях для развития часть содержимого их клетки уплотняется, обезвоживается и превращается в спору с плотной оболочкой, которая состоит из смолоподобных веществ, устойчива к внеш­ним воздействиям и почти непроницаема для воды и кислот. Попадая в благоприятные усло­вия, спора набухает, прорастает и превраща­ется в обычную активную бактерию. Бактерии, образующие спору, называются бациллами. Микробы весьма изменчивы. Например, под влиянием некоторых воздействий бактерия, имеющая форму длинной палочки, может пре­вратиться в шарик. Но для нас важно, что изме­нение внешнего вида, формы мельчайших су­ществ, влечет за собой и наследственные изме­нения свойств. В лаборатории удается приручить полезных микробов, производящих, например, антибио­тики, или даже изменить их свойства так, что они будут производить полезные продукты в еще большем количестве. Можно лишить болезнетвор­ные микробы вредоносных свойств, воздействуя на них, например, рентгеновскими лучами или радием. Такие обезвреженные микробы из зло­деев превращаются в наших друзей. С боль­шим успехом они используются для получения лечебных вакцин. Для успешной борьбы с вредными мик­робами нужно учитывать их особенности. Зная свойства микробов, можно создать условия, которые будут благоприятны для развития полезных видов и затруднят развитие вредных. Для дыхания живых существ нужен воздух, точнее, содержащийся в нем кислород. Для Бактерия снята с помощью электронного микроскопа при увеличении в 17 тыс. раз. Уп­лотненное содержимое бакте­рии окружено оболочкой и мно­гочисленными жгутиками — ее органами движения. 231 дыхания большинства микробов воздух тоже необходим. Таких микробов называют аэро­бам и. Но есть бактерии, живущие без возду­ха. Их называют анаэробами. Кислород воздуха для них — яд. Если в высокий цилиндр с питательным раствором внести комочек земли, то почвен­ные микроорганизмы разместятся по ярусам, сообразно с их потребностями. На дне сосредо­точатся анаэробные микробы. В средней зоне будут бактерии с умеренной потребностью в воздухе. Аэробы — наиболее деятельные ми­кроорганизмы — устремятся к поверхности. Они жадно поглощают кислород воздуха и энергич­но развиваются, нередко образуя на поверх­ности жидкости пленку. В природных условиях аэробы живут в по­верхностных, рыхлых слоях почвы, на поверх­ности пищевых продуктов, в верхних слоях воды. Анаэробы обитают в более глубоких, не­проветриваемых слоях почвы, в иле, в толще воды — там, где свободного кислорода нет совсем или же его недостаточно для других существ. Большинство микробов гибнет при сильном прогревании. На консервных заводах банки с пищевыми продуктами не менее получаса прогреваются до +115°. Но в некоторых слу­чаях температура и +150° недостаточна для полного уничтожения всех микробов. Иногда попавшие на склад консервные банки начинают раздуваться, а некоторые из них даже разры­ваются. Поэтому консервы выдерживают (до отправки в продажу) еще 10—15 дней в специ­альных контрольных камерах. В чем же причина такой необычайной устойчивости некоторых бактерий? Споры от- Спирохета с многочисленными жгутиками. (Снято с помощью электронного микроскопа при увеличении в 8 тыс. раз.) дельных бацилл выдерживают кипячение более суток. В консервной банке после прогревания может остаться несколько таких спор; когда банка остынет, они прорастают и превращаются в бациллы. Последние разлагают консервиро­ванный продукт, а при разложении образуются газы: сероводород, имеющий запах тухлых яиц, аммиак, водный раствор которого дает нашатырный спирт, углекислый газ. Газов накапливается все больше и больше. Их давле­ние в конце концов так возрастает, что консер­вная банка взрывается. Спорообразующие микробы встречаются в почве часто. Во время одного опыта было обследовано 94 вида различных почвенных ба­цилл. Из общего количества выделенных бацилл 43% не погибли после пятичасового кипячения, 15% оставались живыми, пробыв 12 часов в ки­пятке, а 11% сохранили жизнь даже после тридцатичасового кипячения. Конечно, такое испытание выдержали не сами бациллы, а толь­ко их споры. Микробиолог должен знать потребности и свойства самых различных бактерий, дрожжей, плесеней. Сообразно с их свойствами приготов­ляют в лабораториях различные питательные смеси, на которых могут быть выращены отдель­ные виды микробов. Такая смесь носит назва­ние питательной среды. Ученые нашли приемы выращивания, или, как говорят, культивирования мик­робов, в том числе и наиболее вредных — возбудителей чумы, столбняка, холеры, дифте­рии. Выращивают микробов в специальной питательной среде — на мясных и рыбных бульонах и отварах. В бульон добавляют жела­тин или агар-агар; в этом случае питательная среда приобретает вид студня. На поверхности студня тончайшим слоем размазывают каплю воды с разведенной в ней почвой или другим веществом, в котором обитают микробы. Этот этап опыта называют посевом. Микробное население исследуемой капель­ки более или менее равномерно размещается на сравнительно большой площади. Каждый микроб размножается на том месте, где он осел. Уже через сутки вокруг этого места появ­ляется его многочисленное потомство. Одну бактерию не увидишь без микроскопа, но миллиарды их, тесно прилегающих друг к другу, занимают площадь в несколько милли­метров. Такое скопление на поверхности плот­ной питательной среды однородных микро­бов называют колонией. Методом посева на жидкую или твердую питательную среду 232 определяют степень заселенности микробами почвы, воды или пищевых продуктов. Колонии различных микробов заметно от­личаются друг от друга формой, окраской, плотностью. Среди множества разнообразных колоний, густо заселивших поверхность пи­тательной среды, и обнаруживают нужные колонии микробов. Частичку отдельной колонии легко пересе­лить в пробирку с питательной средой. Это уже будет разводка однородных микро­бов — чистая культура. Метод чистых культур широко использует­ся в медицине и в сельском хозяйстве. Он позво­ляет не только обнаружить и выделить неви­димого врага, но и приготовить защитные сред­ства для прививок против заразных заболева­ний. На хлебозаводах применяются активные чистосортные культуры дрожжей; культуры молочнокислых бактерий используют для про­изводства сыров, молочной кислоты, ацидо­филина и многих других ценных продуктов. МИКРОБЫ В ВОЗДУХЕ При малейшем дуновении ветра поднимает­ся в воздух не только масса мелких пылинок, но вместе с ними и микробы. Воздушный океан для микроорганизмов — бесплодная пустыня: им там нечем питаться. Кроме того, для многих микробов лучи солнца смертельны. Поэтому пребывание микробов в воздухе кратковременно. На мельчайших пылинках, точно на парашютиках, они оседают на землю. Для некоторых бак­терий и грибков воздушные потоки — основной путь распространения. Споры плесеней нередко разносятся по воздуху на очень большие рас­стояния. Чем выше и дальше от земли, тем микробов меньше. В горном воздухе их не так много, как в воздухе узких и пыльных улиц. Очень мало микробов над морем, вдали от берегов. Еще меньше микроорганизмов в воздухе дале­ких северных районов Арктики и Антарктиды. Участникам арктических экспедиций прихо­дится иногда работать по колено в ледяной воде, но обычно никто из них не заболевает заразными болезнями, связанными с простудой. Объясняется это тем, что воздух в полярной зоне почти свободен от микроорганизмов, в том числе и от микробов — возбудителей болезней. Холод, отсутствие пыли, лед, сковавший почву, снег, покрывший скалы,— все это затрудняет развитие микробов и их распространение. Проводя специальные полеты над Москвой, ученые выяснили, что на высоте 500 м в одном кубометре воздуха содержится около 3 тыс. микробов, на высоте 1000 м — уже 1700, а на высоте 2 тыс. м — всего 700 — 800 микробов. При сильном ветре, когда над городом серой дым­кой стелется пыль, количество микробов на высоте 500 м возрастает до 8 тыс. Микробы обнаруживались и на высоте 6 км. Даже на высоте 23 км, где атмосфера пронизана мощными космическими лучами, были уловлены с помощью шаров-зондов бактерии и плесневые грибки. Но, конечно, там их совсем немного. В воздухе промышленных городов вместе с пылью носятся миллионы микроорганизмов. В литре воздуха жилой плохо проветриваемой комнаты содержится около 500 тыс. пыли­нок. За сутки человек вдыхает около 10 тыс. л воздуха. Большинство микробов мы поглощаем без каких-либо дурных последствий. Но в воз­духе, особенно в закрытых помещениях, могут появиться и возбудители туберкулеза, гриппа, кори. Многие заразные заболевания передаются именно через воздух. Особенно стремительно разносятся возбудители гриппа. В 1918 г. эпидемия гриппа, получившего название «ис­панки», за 6 месяцев распространилась по всему земному шару. Некоторые микробы (возбудители чумы, ко­клюша) в воздухе быстро погибают, Но тубер­кулезная палочка и микробы, вызывающие нагноение, долго переносят высушивание. Туберкулезные палочки остаются жизнеспособ­ными в пыли до 3 месяцев. Вместе с частицами пыли они разносятся по воздуху на большие расстояния. Зараза может распространяться не только с сухой пылью. Когда больной чихает или каш­ляет, вместе с капельками влаги в воздух попа­дают возбудители заболевания. В одной боль­нице исследовали брызги от кашля туберкулез­ных больных. В каждой капельке обнаружили до 40 000 туберкулезных палочек. С мельчай­шими брызгами мокроты микробы отлетают при кашле на 2—3 м, а при сильном кашле — и до 9 м. Чем чище воздух в общественных местах, вокруг человеческого жилья и в комнатах, тем меньше люди болеют. Подсчитано, что если провести щеткой пылесоса по поверхности пред­мета четыре раза, удаляется до пятидесяти процентов микробов, при двенадцати раз — почти сто процентов. Большое значение в борь­бе за чистоту воздуха имеют леса и парки. 233 Зеленые насаждения осаждают, поглощают пыль и выделяют фитонциды, убивающие ми­кробов. Микробы приносят вред не только здоровью человека. По воздуху распространяются также и возбудители болезней животных и растений. Микроорганизмы вместе с пылью оседают на пищевые продукты, вызывают их скисание, или гнилостное разложение. Мясо, оставленное неприкрытым, быстро протухает. Различные ми­кробы, оседая невидимым десантом с воздуха, портят молоко, рыбу, масло. Бактерии, как и другие живые существа, на 60, а иногда и на 90% состоят из воды. Все вещества, в том числе и питательные, могут проникать в клетку живой бактерии только в растворенном виде через ее оболочку. МИКРОБЫ В ВОДЕ Пока микробы в воздухе, они бездеятельны, хотя и сохраняют жизнеспособность. Актив­ными микробы становятся, лишь попав во влаж­ную среду либо непосредственно в воду. Любой водоем — лужица, озеро, океан — для микро­бов не только место обитания, но и источник питания, поле бурной деятельности. Сергей Николаевич Виноградский. Микробы встречаются и в замерзшей воде. Чем больше загрязнена вода, тем больше будет микробов и во льду, образовавшемся из нее. Микробов находили даже в крупинках града. Попав на землю, градина тает, а микробы оживают, точно спящие красавицы. Палочковидные железобак­терии соединены в цепочки; некоторые из цепочек нахо­дятся в чехликах, состоя­щих из окисленных соеди­нений железа. Железная «ватрушка». Она образовалась на морском дне из уплотненных скопле­ний чехликов железобакте­рий. В море на глубине ниже 500 м царит глубо­кий мрак. Чем глубже, тем больше давление воды. Но и на глубине 3500 м в толще воды Атлантического океана были обнаружены жи­вые бактерии. Недавно советские ученые нашли живых микробов в придонном иле на десяти­километровой глубине. Еще в старину во многих местах нашей страны добывалась со дна озер железная руда. Извлекут из такого озера руду полностью, а через некоторое время она появляется вновь. В 1888 г. русский микробиолог С. Н. Виноград­ский высказал смелую мысль: «Колоссальные отложения железных руд, известных под на­званием болотной, озерной, луговой, дерно­вой и т. д., весьма вероятно, должны быть приписаны деятельности особых бактерий, так называемых железобактерий». Железо­бактерии находятся повсюду: в под­земных и поверхностных водах, в колодцах и родниках. Ржавая масса на дне и берегах ручьев также образована железобактериями. Они обладают исключительной способностью извлекать и по­глощать закисные соли железа, растворенные в водоемах, и превращать их в окисные соеди­нения, легко выпадающие в осадок. Железо­бактерии были обнаружены в большом коли­честве на дне Черного, Карского, Балтийского и Баренцева морей. В Казахстане находятся крупнейшие зале­жи фосфоритов и минералов, содержащих желе­зо и марганец. В образцах этих залежей было обнаружено под микроскопом огромное коли­чество скоплений окаменевших железобактерий. Их деятельность протекала в доисторические времена в давно исчезнувших водоемах. 234 В реках, морях и океанах бактерии произ­водят глубокие изменения. Питаясь остатками умерших растений и животных, они разлагают сложные соединения азота, фосфора, серы и других веществ. Бактерии служат пищей для многих про­стейших микроскопических животных, обитаю­щих в морях. Простейших в свою очередь пое­дают ракообразные, моллюски, которыми пи­таются рыбы. Бактерии в этой пищевой цепи — первое звено. Микробиологи и санитарные врачи тщатель­но исследуют воду на водопроводных станциях и на предприятиях пищевой промышленности. Для улавливания болезнетворных микробов применяют специальные методы. Обнаружить в воде, например, возбудителя брюшного тифа не так просто даже для опытного специалиста. Более разумно — предупредить возможность рас­пространения таких микробов. Для этого микро­биологи прежде всего определяют содержание в воде так называемой кишечной пало­чки. Эта бактерия — постоянный обитатель толстых кишок человека, вместе с нечистотами она попадает в воду. Сама по себе кишечная палочка безвредна, но она служит показателем загрязненности воды. Если в водоеме обнару­жено большое количество кишечных палочек — это угрожающий сигнал. Вода должна под­вергнуться дополнительной очистке. ЖИЗНЬ МИКРОБОВ В ПОЧВЕ В обломках мертвых скал, в сыпучих песках выжженных солнцем пустынь — везде и всю­ду первые вестники жизни — микробы. Они живут, размножаются, гибнут, выделяют веще­ства, разрушающие горную породу, заселяют постепенно поверхность земли и за тысяче­летия превращают землю в плодородную почву. По всему земному шару каждое мгновение умирают животные и растительные организмы. На смену им рождаются новые. Трупы живот­ных, остатки растений разлагаются, сгнивают, истлевают и в конце концов становятся состав­ной частью почвы — перегноем. Почти всю эту колоссальную работу, расчищая дорогу новой жизни, осуществляют микробы. Плодородие почвы теснейшим образом свя­зано с деятельностью почвенных микробов. Они не только приготовляют пищу растениям, но и создают структуру почвы — ее пористое строе­ние. Бесструктурная почва легко размывается дождем и плохо впитывает воду. После дождя на ее поверхности образуется корка, которая затрудняет дыхание корням растений. В сухую погоду она превращается в пыль. Перегной в структурной почве склеивает ее частицы, при­дает им прочность и пористость. Структурная почва содержит в своих порах между комоч- Зал фильтров на водопровод­ной станции в Москве, где во­да очищается от загрязнения и микробов. 235 ками влагу и воздух, необходимые для развития корней. Микробы вызывают гниение и брожение. При этом выделяется в огромном количестве углекислый газ. Его поглощают из воздуха своими листьями растения. Микробы распространены на нашей планете повсюду. В сухих пустынных землях Памира на высоте 4 тыс. м в каждом кусочке почвы величи­ной с наперсток насчитывается до 500 тыс. ми­кробов, а в том же объеме огородной поливной почвы — уже несколько миллиардов. Общий вес микробов в пахотном слое гек­тара достигает 4—5 т! Любой комочек почвы, богатый перегноем,— это крохотный мир деятельных микробов. Глубже пахотного слоя микробов становится все меньше и меньше. Акад. Н. Г. Холодный сконструировал камеру, позволяющую наблюдать жизнь микро­организмов непосредственно в почве. В камере созданы необходимые условия: почва пористая, воды и воздуха в ее порах достаточно. В камере Холодного хорошо видно, что микробы распо­лагаются главным образом не в порах, а на поверхности почвенных частиц. С места на место они разносятся током воды. Многие из них передвигаются самостоятельно, хотя и очень медленно, с помощью жгутиков. В ка­мере видно, как быстро разрастаются плесени. Их тонкие нити, распространяясь все дальше и дальше, будто паутиной оплетают комочки почвы. А следом за плесенью часто передвига­ются и бактерии. Микробы хорошо приспособляются к са­мым различным услови­ям. Большая часть поч­венных микробов разви­вает свою деятельность при температуре от +15 до + 35°, но некоторые из них предпочитают хо­лод. В районе Архан­гельска почва нагрева­ется в июле только до + 7°. Казалось бы, здесь не может быть ника­кой жизни. Но там и даже в более северных, холодных районах живут особые холодолюбивые микробы, приспособившиеся к низким температурам почвы. При их участии разложе­ние органических веществ может идти при тем­пературе и ниже нуля, хотя и не столь энер­гично. В камере акад. Н. Г. Холод­ного можно видеть, что жизнь бактерий сосредото­чена вокруг комочков почвы. ПИЩА МИКРОБОВ Многие микробы питаются преимуществен­но органическими веществами. В живую ткань они не вторгаются и потому не вызывают забо­леваний живых существ. Эти микробы назы­вают сапрофита ми. Среди них есть и злостные вредители, разлагающие пищевые про­дукты. Некоторые сапрофиты (различные бакте­рии, дрожжи, плесени) используются в пище­вой промышленности. Они вызывают брожение; это с их помощью с незапамятных времен получают кислое молоко, спирт, уксус и дру­гие ценные продукты. Брожение представляет особый вид дыхания, свойственный микробам. При сбра­живании, особенно сахаристых веществ, высво­бождается энергия, необходимая для существо­вания микроорганизмов. Но в процессе броже­ния без доступа кислорода воздуха микроорга­низмы используют только небольшую долю энергии, скрытой в веществах, которые они разлагают лишь частично. При обычном дыхании сахар в организме сгорает (расщепляется) пол­ностью. В результате получается вода и угле­кислый газ. При этом каждая грамм-молекула1 сахара дает 674 калории тепла. Вовремя броже­ния дрожжи разлагают сахар не полностью, пре­вращая его в спирт и углекислый газ. Тепла при этом выделяется всего 27 калорий. При брожении, вызванном дрожжами, жид­кость пенится от энергично выделяемого угле­кислого газа. Пузырьки газа со дна бутылки с хлебным квасом свободно поднимаются к по­верхности. Но в вязкой массе, например в тесте, они лишь с трудом и далеко не полно­стью выбираются на поверхность. Вот почему тесто «поднимается» на дрожжах, точнее говоря, его поднимают пузырьки газа. В брожении ржаного теста, помимо дрож­жей, принимают большое участие молочно­кислые бактерии. Они превращают сахаристые вещества теста в молочную кислоту. Поэтому черный хлеб называется кислым, а белый — пресным. При изготовлении всевозможных молочных продуктов — сметаны, простокваши, варенца, кумыса, кефира, а также при си­лосовании кормов тоже действуют различные молочнокислые бактерии. Если в молоко проникнут гнилостные ми­кробы, то через несколько часов оно приобре­тет неприятный запахи вкус. Микробы, разла- 1 Грамм-молекула — единица измерения массы: число граммов, равное молекулярному весу вещества. 236 На хлебозаводе в дежах дрожжи «поднимают» тесто. гающие жиры, придают молоку или сливочному маслу прогорклый привкус. Молочнокислые бактерии убивают гнилостных, маслянокислых и разлагающих жиры микробов. Маслянокислые бактерии превращают молоко в пенящуюся, взмученную массу с острым и неприятным за­пахом. Вызывая скисание молока, молочно­кислые бактерии тем самым предохраняют его от порчи. Для большинства животных и растений нефть вредна. Нефть, растворенная в воде, вызывает у рыб хронические отравления. Меж­ду тем в почвах нефтеносных районов обнару­жено значительное количество микробов, спо­собных использовать для своего питания раз­личные вещества, составляющие нефть,— керо­син, парафин и др. В результате их работы через 7—10 дней в водоемах слой нефти тол­щиной в миллиметр почти целиком исчезает. Советские микробиологи предложили ис­пользовать таких микробов как «разведчиков» нефти. Обычно из глубины залежей нефти просачиваются на поверхность земли нефтя­ные газы. При малейших следах подобных газов микробы-разведчики, помещенные в спе­циальных колбочках с питательной средой, начинают быстро размножаться. В колбе на поверхности жидкости появляется пленка, а питательный раствор сильно мутнеет. Следова­тельно, в этом месте можно искать нефть. Микробы, способные разлагать нефть, кау­чук, бетон, клетчатку, вызывать коррозию метал­лических труб, в большинстве своем приносят неисчислимые убытки. В связи с этим огромное значение имеет широкое применение синтети­ческих полимерных материалов. Многие из них оказываются «не по зубам» даже самым изощренным микробам-разрушителям. Тысячи километров кабеля одевают легкие и бактериоустойчивые полиэтиленовые и хлор­виниловые «рубашки». Созданы волокна со спе­циальными свойствами. Они не только устой­чивы к гниению, но и обладают бактериоубивающим свойством. Основная масса всякого растения состоит из вещества, называемого клетчаткой или цел­люлозой. В ее разложении главную роль игра­ют особые целлюлозоразрушающие микробы. Повсюду, где скопляются растительные остатки, появляется несметное количество этих микробов. Они находятся в иле, в почве, особенно лесной, в навозе. Весьма полезна и даже жизненно необходима деятельность таких микробов в кишечнике травоядных животных; разлагая там клетчатку, они способствуют перевариванию раститель­ной массы. Но иногда эти бактерии и грибки вредят хозяйству человека, например, они разрушают рыболовные сети, шпалы. Для предохранения от порчи сети пропитывают особым противомикробным составом. За последнее время стали применять капроновые сети: целлюлозоразрушающие бактерии на них не действуют. Микробы-кислотообразователи вызывают разъедание металлических труб. 237 Если не принять защитных мер, книги и старинные редчайшие рукописи могут быть изъедены целлюлозоразрушающими бактерия­ми и плесневыми грибами. Поэтому книгохрани­лища и архивы, где хранятся ценные рукописи, время от времени подвергают окуриванию сер­нистым газом. В прошлом веке биологи заинтересовались странными свойствами одной группы микробов: внутри клеток этих бактерий были обнаружены кристаллики серы. Русский ученый С. Н. Виноградский в 1887 г. доказал опытами, что подоб­ные бактерии, окисляя сероводород, исполь­зуют образующуюся при этом энергию на по- В левой колбе кусочек рыбац­кой сети почти полностью унич­тожен бактериями, разрушаю­щими клетчатку; в правой кол­бе этих бактерий нет. строение органических соединений из углекис­лого газа и воды. В результате такого окисле­ния сероводорода получается серная кислота или сера, кристаллики которой и обнаружи­ваются в клетке. К микробам, использующим энергию, освобо­жденную при окислении минеральных веществ, относятся также бактерии-нитрификаторы. Они способны превращать аммиак в селитру. Касаясь нитрификации, невозможно умол­чать об удивительных приспособительных свойствах двух видов бактерий — нитритных и нитратных, участвующих в этом процессе, подобно двухступенчатой ракете. Нитритные бактерии окисляют аммиак только до азотистой кислоты, а нитратные, находясь как бы на под­хвате, окисляют азотистую кислоту до азот­ной. Эти бактерии, как и зеленые растения, соз­дают органические вещества из воды, углекис­лого газа и минеральных солей. Но, в отличие от зеленых растений, нитрификаторы, как и серобактерии, не нуждаются в солнечной энер­гии. Их можно встретить даже в бесплодных песках, в трещинах скал, в темных ущельях, лишенных каких-либо признаков жизни. В при­родных условиях они образуют огромное коли­чество селитры из аммиака, выделяющегося при разложении животных и растительных ос­татков. В хорошо проветриваемой почве за год может быть образовано на гектаре более четверти тон­ны селитры. В некоторых местах, где раститель­ность скудна или ее совсем нет, а дождей почти не бывает, накапливающаяся селитра не вымы­вается из почвы. Бактерии-нитрификаторы образуют здесь залежи селитры под открытым небом. В районе Бухары почва глинистых пустынь нередко содержит до 2% селитры. Особенно много ее на местах старых городищ, древних караван-сараев, кладбищ. И это не случайно: скопления органических остатков в этих рай­онах послужили для микробов сырьем при образовании селитры. С помощью бактерий-нитрификаторов можно получить даже порох из ... навоза. Недалеко от Астрахани стоит село Селитренное. Названо оно так еще при Петре I. В этом селе изготов­лялась селитра для пороха. В особые сараи — селитряницы — сваливались навоз и другие от­бросы, смешанные с рыхлой землей и негашеной известью. В результате слаженной деятель­ности микроорганизмов, в том числе нитрификаторов, в этих сараях образовывалась и накоп­лялась селитра, которая собиралась в особые от­стойники. Растения поглощают из воздуха огромное коли­чество углекислого газа. Недостатка в углероде они обычно не испытывают. Но очень часто растения страдают от азотного голо­дания. Поэтому в сель­ском хозяйстве применя­ют селитру и другие удо­брения, содержащие азот. Применение мине­ральных удобрений имеет большое значение для развития сельского хозяйства нашей страны. Свободный атмосферный азот растения усва­ивать не могут: он им недоступен. Но во мно­гих почвах поселяются особые бактерии, а также мельчайшие сине-зеленые водоросли — азотоусвоители, которые усваивают азот из воздуха. И там, где условия для развития таких микро­бов благоприятны, растения не испытывают азотного голодания. Снимок серобактерии. Внутри ее тела видны кристаллики серы. 238 Впервые эти бактерии-азотоусвоители были открыты С. Н. Виноградским в 1893 г. Ученый приготовил раствор, совершенно лишенный азотистых веществ. В колбочку с та­ким раствором была помещена крупинка садо­вой земли для затравки. Через несколько дней со дна колбы начали выделяться пузырьки углекислого газа. В растворе развивались какие-то микробы: углекислый газ был про­дуктом их жизнедеятельности. Но азот для своего развития они получали не из раствора, а из неограниченного источника этого вещества — из воздуха. Деятельность этих своеобразных микробов быстро усиливалась, и скоро вся поверхность жидкости покрылась пеной. Причиной этого явления были азотоусваивающие микробы. Голландским ученым Бейеринком был выде­лен из садовой почвы микроб азотобактер. При благоприятных условиях микробы этого вида за лето накапливают в почве на одном гектаре 30—70 кг азота, частично возмещая его убыль после уборки урожая. Азотобактер — свободно живущий азотоусвоитель. Его существование не зависит от какого-либо растения — он вольный житель почвы. Есть и другие азотоусвоители, жизнь которых, в отличие от азотобактера, теснейшим образом связана с растением. Уже давно извест­но, что бобовые растения — вика, клевер, го­рох, фасоль, люцерна — обогащают почву азо­том. Кормовые бобы накапливают за лето около 150 кг азота на гектар. Примерно че­тыре посева бобовых на 100 тыс. га могут заменить продукцию мощного завода азотных удобрений. Если выдернуть из почвы бобовое растение, нетрудно заметить на его корнях клубеньки. В них-то и живут микробы-азотоусвоители. Азот они усваивают из воздуха и частично отдают его растениям. После отмирания бакте­рий накопленный в клубеньках азот остается в виде солей и легко усваивается любыми расте­ниями, посеянными на этом поле. Далеко не во всякой почве можно найти эти виды микробов. При освоении земель и при продвижении культур бобовых в еще не освоенные районы почти всегда ощущается в почве нехватка микробов-азотоусвоителей. Поэтому в почву вносят живое удобрение — нитрагин, со­стоящий из живых клубеньковых бактерий, или азотобактерин, представляющий собой живую массу азотобактера. В СССР построены и строятся специальные заводы для выработки нитрагина и азотобактерина. МИКРОБЫ-ПОДЖИГАТЕЛИ Изменения и превращения веществ в живом организме связаны с потреблением энергии. Но это потребление всегда протекает с большей или меньшей ее потерей. Энергия, не усвоен­ная организмом, выделяется в виде тепла. Все без исключения живые существа непре­рывно «самонагреваются» и выделяют тепло, в том числе и микроорганизмы. Особенно ярко это проявляется там, где есть благоприятные условия для массового развития микроорга­низмов и затруднен отток тепла. В стогах влажного сена или в штабелях недостаточно просушенного торфа возникают даже пожары. Виновники этих чрезвычайных происшествий — микробы. Хлопок, торф и сено при длительном самонагревании обугли­ваются, и в них возникают легко воспламеня­ющиеся вещества. Достаточно небольшого притока воздуха, чтобы эти вещества сами собой воспламенились. Так, проделки микробов иной раз приводят к трагическим послед­ствиям. Клубеньки на корнях различных видов бобовых растений. Однажды большой океанский пароход шел из Египта в Англию. Его трюмы были напол­нены тюками хлопка. В пути из-за бурной дея­тельности микробов влажный хлопок стал постепенно нагреваться и затем воспламенился. Пожар из-за самонагревания — чрезвычай­ное происшествие. Но и само по себе самонагре­вание — во многих случаях большое несчастье. В элеваторах хранятся тысячи тонн зерна. Если его влажность выше нормы, оно начинает быстро нагреваться. Температура поднимается до 60° и выше. Зерно темнеет и превращается в глы­бистую массу. Правда, в нагревании зерна по- 239 винны не только микробы; тепло накапливается и как следствие дыхания самого зерна. Самонагревание, вызванное микроорганиз­мами, не всегда приносит вред. С незапамятных времен оно используется в оранжереях и на огородах. Ранней весной парники и гряды в оранжереях и теплицах устилают навозом, преимущественно конским. Под воздействием микроорганизмов навоз разогревается и утеп­ляет лежащий сверху почвенный слой, кроме того, повышается выделение из почвы угле­кислого газа. Все это способствует развитию огородных культур. Самонагреванием пользуются не только лю­ди, но и птицы. Австралийские сорные куры, например, кладут яйца в кучу гниющих листь­ев и веточек. Благодаря самонагреванию кучи яйца находятся как бы в инкубаторе. Птице остается только следить за тем, чтобы «инку­батор» работал исправно (см. ст. «Гнездование и забота о потомстве у птиц»). Необходимое условие самонагревания — влажность. Если влаги недостаточно, деятель­ность микробов затруднена. Влажное сено под­вержено самонагреванию, а совершенно сухое само по себе не нагревается: хорошо высушен­ная рыба не разлагается; сушеные фрукты не гниют долгое время. Однако влажность — лишь одно из условий, необходимых для энергичного развития микроорганизмов, вызывающих само­нагревание. Плотно уложенный навоз, в кото­ром микробиологические процессы протекают не столь интенсивно, нагревается значительно слабее рыхлого. Если тепло не выделяется наружу, оно накопляется в разлагающейся массе и вызы­вает в ней самонагревание до 60—70 °, а иногда даже до 80 °. Торф, сено, навоз нагреваются не только потому, что их разлагают микробы, но и потому, что они нетеплопроводны. Тепло, выделенное микробами, сохраняется внутри неплотно уложенных штабелей торфа, в куче навоза или в стогах сена, как в термосе. БОЛЕЗНЕТВОРНЫЕ МИКРОБЫ В XVII в. голландский ученый Антони ван Левенгук открыл при помощи собственноручно сделанного микроскопа мир невидимых су­ществ. Но еще долго после этого замечательного открытия никому и в голову не приходило свя­зать существование ничтожно малых существ — микробов — с заразными заболеваниями. Знания о болезнях, о причинах эпидемий и мерах борьбы с ними накапливались медленно и по­степенно. В нашем теле много микробов: в полости рта и носа, в глотке, в кишечнике. Разрушение зубов — результат вредного действия микробов. Толстые кишки — рассадник гнилостных бак­терий. По учению русского биолога И. И. Меч­никова, они отравляют нас медленно, но не­уклонно, способствуя преждевременной старости. Мечников советовал есть простоквашу и таким образом заселять кишечник молочнокислыми бактериями. В дальнейшем было выяснено, что благо­творное действие молочнокислых бактерий, находящихся в простокваше, кратковременно. Они плохо приживаются в кишечнике чело­века. Значительно лучше приживаются молоч­нокислые бактерии, принадлежащие к виду ацидофильной палочки, содержащейся в аци­дофилине. В последние годы было доказано, что среди микробов, живущих в кишечнике, полезны не только молочнокислые бактерии. Некоторые из них оказывают благотворное действие на орга­низм, обогащая его витаминами. Пребывание бактерий в венах, артериях, в легких, почках или в других внутренних по­лостях организма человека или животного безусловно вредно. Болезнетворные микробы приспособились к существованию в живой ткани. Проникнув в организм, они начинают там размножаться. Так возникает инфекционное заболевание. Если болезнь, которая передается от одного человека к другому, вызывает заболевания мно­гих людей, то это уже эпидемия. Массовые инфекционные болезни среди животных назы­вают эпизоотиями, а среди растений — эпифитотиями. Такими кишечными болезнями, как холера, дизентерия, брюшной тиф, человек заражается не только непосредственно от заболевшего. Возбудители этих болезней могут попасть от больного человека тем или иным путем в воду или в пищу. Поэтому в нашей стране проводит­ся строгий врачебный надзор за водой и пище­выми продуктами. На водопроводных станциях воду снача­ла направляют в отстойники, а потом про­пускают через фильтры, состоящие из гальки и песка. Чтобы уничтожить микробов, воду хлорируют, т. е. подвергают действию газа хлора, или ее обрабатывают ультрафиолетовы­ми лучами. 240 Холерный вибрион сохраняется в почве около 25 дней, а брюшнотифозная палочка— до 3 месяцев. Споры бациллы сибирской язвы, попав в благоприятные условия, не гибнут в поч­ве годами. Один из самых ядовитых микробов — воз­будитель столбняка — гнездится иногда в удоб­ренной почве. Если в рану или царапину вместе с загрязнением попадает несколько его бацилл, то человеку грозит мучительная смерть. Спа­сти его может только своевременно сделанная противостолбнячная прививка. Почвенные микробы наносят значительный вред растениям. В некоторых странах Европы от них пропадает ежегодно в среднем 10% урожая хлеба, 20% винограда и 25% кар­тофеля. Зимнюю стужу многие микробы благопо­лучно перезимовывают в почве, в растениях. С наступлением тепла на молодые, тяну­щиеся к солнцу растения набрасываются мил­лиарды болезнетворных бактерий и грибков, переживших зиму в почве. Для их уничтожения приходится протравливать семена всевозмож­ными специальными ядами, применять опы­ление посевов этими ядами с самолетов. Итак, воздух, почва и вода могут стать источниками массовых заболеваний человека, животных и растений. В распространении некоторых заразных заболеваний принимают участие многие насекомые и грызуны (см. ст. «Животные — хранители и переносчики болезней»). Малярийный комар передает малярию, платя­ная вошь — сыпной тиф. В зачумленных райо­нах блоха — вестник смерти. Бактерии чумы могут жить в организме блохи до 300 дней. С укусом зараженной блохи в кровь человека проникают чумные палочки. Таежный энцефа­лит переносится клещами. Им болеют люди, птицы (чижи, щеглы, зяблики, воробьи), волки, ежи, мыши и многие другие животные. Многие болезни передаются человеку через животных. В районах, где скот болеет туберкулезом и бру­целлезом, возбудители этих заболеваний могут распространиться среди людей через сырое молоко. В распространении заразных заболе­ваний может невольно принять участие и сам человек. Больной корью, скарлатиной, дифте­рией, туберкулезом, гриппом при малейшей небрежности становится распространителем болезни, выделяя ее возбудителей при кашле или чихании. Можно заразиться и от здорового человека. Бывает так: человек заболел брюшным тифом, выздоровел, но в его организме где-то еще сохра­нились тифозные бактерии. Время от времени они выделяются наружу, и здоровый человек становится невольным сеятелем заразы — ба­циллоносителем. В древности эпидемии случались часто. На кар­тине изображен мрач­ный эпизод из истории древнего Рима — эпиде­мия чумы. 241 В такой страшный костюм наряжался врач в XVII в., надеясь «испугать» эпидемию. Очень часто заразное заболевание проявляет­ся не сразу. Пройдет несколько дней, а иног­да и недель, пока болезнь станет явной. В этом инкубационном (скрытом) периоде заболевший также может стать источником заразы. В истории человеческого общества немало было эпидемий чумы, холеры, сыпного тифа, оспы. Случалось, и не раз, особенно в старину, что от эпидемии чумы вымирало почти все насе­ление государства. Может возникнуть вопрос, почему же в ту пору, когда люди по неведению были беспомощны в борьбе с разрушительной микробной стихией, не погиб весь род людской. Одна из существенных причин избавления от поголовной гибели заключается в следующем счастливом обстоятельстве, которое позднее установила наука. Оказывается, в организме человека, переболев­шего заразной болезнью, возникают особые защит­ные вещества и образуется иммунитет, т. е. невосприимчивость к этой болезни. Невоспри­имчивость к какому-либо заразному заболева­нию зависит от так называемого врожденного иммунитета. Ведь и при первой встрече с бо­лезнетворным микробом в организме прояв­ляется целебное свойство различных тканей и их выделений. В тех случаях, когда эти защит­ные свойства оказываются недостаточными, можно заставить производить эти защитные вещества, не подвергая человека или животного заболеванию. Для этого достаточно ввести в него мерт­вые бактерии возбудителей болезни или жи­вые, но ослабленные. Еще с большим успехом можно использовать для этого микробов, свой­ства которых искусственным способом измене­ны. Живые болезнетворные бактерии приносят заболевание и даже смерть, а убитые или пре­образованные — спасение. Из убитых или из­мененных культур — возбудителей холеры, чу­мы, брюшного тифа, дизентерии, туляремии— приготовляют замечательные защитные пре­параты — вакцины. Метод применения вакцин особенно плодотворен; он был разработан французским ученым Луи Пастером. Организм приобретает невосприимчивость лишь спустя несколько дней после того, как в него введена вакцина. Но при некоторых за­разных заболеваниях необходима немедленная помощь. В таких случаях применяется лечеб­ная сыворотка. Она изготовляется из крови животного, у которого после введения болезнетворных микробов образуются анти­тела — особые вещества, подавляющие дея­тельность возбудителя болезни. Применение лечебных сывороток — своего рода «скорая по­мощь». Сыворотка начинает действовать уже через несколько часов после введения ее в орга­низм. Например, микробы дифтерии, активно размножаясь в горле заболевшего, могут выз­вать удушье. Если вовремя вспрыснуть проти­водифтерийную сыворотку, то человек, жизнь которого висела на волоске, будет спасен. В 1871—1872 гг. русские ученые Полотебнов и Манассеин опубликовали исследования о це­лебных свойствах плесеней. В 1929 г. англий­ский бактериолог Флеминг выделил из ми­целия особой зеленой плесени желтые микро­скопические кристаллики. Вещество, состоя­щее из этих кристалликов, по имени зеленой плесени пеницилл было названо пени­циллином. Пенициллин вызывает быстрое заживление гноящихся язв и ран. Пеницил­лином теперь успешно лечат воспаление легких, осложнения после ранения, различные заболе­вания домашних животных и даже рыб. Вещества, защищающие от невидимых «вра­гов», выделяют не только плесень пеницилл. Различные микроорганизмы вырабатывают ве­щества, угнетающие и даже уничтожающие вредных микробов, не причиняя вреда организму 242 больного. Такие целебные вещества получили общее название антибиотиков. Возбудитель туберкулеза — палочка Коха— доставил немало хлопот его исследователям. Пенициллин на туберкулезную палочку не действует. Она защищена воскообразным слоем и недосягаема для многих испытанных лечеб­ных средств. Но вот в ряду антибиотиков появились стрептомицин, который убивает микробы туберкулеза, туляремии, бруцеллеза; синтомицин, действую­щий против дезинтерии; биомицин — против многих заразных заболеваний. Ауромицин, тетрациклин, феноксиметилпенициллин, колимицин, эритромицин — чудесная аптечка антибио­тиков с каждым годом пополняется. Трудно переоценить благотворное действие антибиотиков. Но вот за последние годы у них открылось новое удивительное свойство. Оказа­лось, что добавление небольшого количества антибиотика к кормам повышает устойчивость животных к заболеваниям, резко ускоряет рост и развитие молодняка. Два поросенка, полу­чавшие ежедневно корм ,сдобренный антибиотиком биомицином, перевешивают трех поросят, полу­чавших тот же корм, но без добавки биомицина. Нет необходимости вводить в пищу молод­няку чистый препарат антибиотика: многие наши животноводческие и птицеводческие хозяй­ства используют для этой цели отбросы заводов, производящих антибиотики. В конце XVIII в. в Англии проводились прививки оспенной вакцины по методу врача Дженнера. По этому поводу ходило много всяких нелепых слухов о том, что якобы после прививки «коровьей» оспы у людей вырастают рога и т. д. На ка­рикатуре того времени высмеяны эти страхи перед новым методом лечения. Между микробами разных видов существуют враждебные отношения. Здесь заснят один из эпизодов борьбы микробов. Белое пятнышко на поверхности питательного студня — это колония микробов, выделяющая вещества, вредные для дру­гих микробов. Вокруг этого пятнышка — зона смерти. Коло­нии других микробов выросли лишь на почтительном рассто­янии от пятна. Обработка антибиотиками пищевых продуктов — рыбы, мяса, фруктов — предохраняет их от порчи. Вакцины, антибиотики и другие лечебные препараты при всем их благотворном влиянии— все же только защитные средст­ва. Перед обществом и наукой стоит задача — добиться, чтобы болезни и эпидемии исчезли совсем. ЗАМЕЧАТЕЛЬНЫЕ ПЛОСКОСТЕННЫЕ КАПИЛЛЯРЫ Академик А. А. Имшенецкий недавно писал: «Нельзя забы­вать, что 30% микрофлоры почв нами еще не изучено». Несмотря на многочисленные исследова­ния по микробиологии водое­мов, илов, почв, горных пород, наши знания о свободно живу­щей микрофлоре все еще оста­ются крайне неполными и проти- 243 воречивыми. Слишком многообразен мир мик­робов, и многие из них очень требовательны к условиям своего существования. Если под­считывать, например, с помощью микроскопа клетки микроорганизмов, взятых из ила озера Коломенское, то в 1 г сырого ила будет 205 000 000 микробов. Когда попытались высеять эти мик­робы на питательной среде, их выжило только 300, т. е. в 735 тыс. раз меньше! Коренное усовершенствование способов об­наружения и изучения микроорганизмов пред­ложено в труде Б. В. Перфильева и Д. Р. Габе, за который авторы удостоены Ленинской премии за 1964 г. Б. В. Перфильев еще в 1941 г. выдвинул положение, что, создав капиллярные системы с медленно протекающим в них естест­венным субстратом, мы сможем «обмануть» даже самых привередливых микробов и они будут развиваться в этих стеклянных системах «как у себя дома». С помощью изумительной стекло-техники были созданы самые различные кон­струкции капилляров с плоскими стенками. Стало возможно выращивать микроорганизмы что называется «не спуская с них глаз», при очень больших увеличениях микроскопа. Ка­пиллярная методика привела к открытию десят­ка новых микроорганизмов, и список их бес­прерывно растет. МИКРОБЫ И ПОЛЕТЫ В КОСМОС Кто-то из «охотников за микробами» назвал микроорганизмы гражданами всего мира. И действительно, трудно отыскать такую точку на нашей планете, которую бы не посещали микроорганизмы. И не просто посещали, а деятельно участвовали в грандиозных геологи­ческих превращениях. Огромные подземные скопления горючего газа в Узбекистане, несмет­ные залежи нефти в Татарии, горы горючих сланцев в Эстонии, напластования угля, толщи торфа, подводные горючие сапропели, залежи серы, селитры, клады железа — все это резуль­тат деятельности мельчайших живых су­ществ. География микробов весьма поучитель­на и увлекательна. Они встречаются на глу­бине 10 —11 тыс. м под толщей океаниче­ских вод и в воздушном океане на высоте свыше 20 км. Ну, а выше? Неизмеримо выше — в астро­номических далях космоса? Есть ли внеземная жизнь Существуют ли в действительности какие-либо простейшие существа на Луне, Марсе, Венере, вообще где-либо, помимо нашей густо­заселенной планеты? Многих ученых XIX и начала XX в. интересовала эта проблема. В наши дни космических полетов этот во­прос приобрел особую злободневность. Можно считать вероятным, что благодаря давлению света мельчайшие, высушенные, но жизнеспо­собные микроорганизмы перемещаются в косми­ческом пространстве на большие расстояния, преодолевая барьеры ультрафиолетовой радиа­ции, зоны высоких и низких температур. Но прежде чем допускать возможность перелета микробов, надо знать, существуют ли они на других планетах. Возьмем нашу спутницу Луну. В ночное время температура лунной поверхности опу­скается до -150°. С наступлением дня она быстро поднимается до +130°. Такие темпе­ратуры неприемлемы для живых существ. Однако есть предположения, что под слоем лунной пыли или на дне лунных кратеров теплится жизнь. На Марсе в ряде районов температура в те­чение суток колеблется от -48 до +7°, хотя в некоторых местах она достигает и +47°. Кроме того, на Марсе и Венере имеются водя­ные пары и обнаружен кислород. Акад. Н. П. Барабашов установил, что поверхность марсианских «морей» весной и летом стано­вится зеленоватой, поздней осенью переходит в коричневую, а зимой — в серую. Основываясь на своих наблюдениях, Н. П. Барабашов утвер­ждает, что на Марсе есть растительность. Проф. Шаронов эту уверенность не раз­деляет. «С нашей земной точки зрения, — пишет он, — условия на Марсе слишком суровы. Правдоподобно предположить наличие там толь­ко простейших форм организмов, таких, как бактерии, водоросли, лишайники». И это пред­положение не лишено основания, поскольку именно среди микроорганизмов имеются суще­ства самые неприхотливые и наиболее приспо­собленные к самым, казалось бы, невероятным внешним условиям. Астрономы выяснили, что на Марсе чрезвы­чайно сухо. Но у нас, на Земле, в пустыне Сахаре тоже невероятная сухость. Однако здесь живут и размножаются всевозможные бактерии, грибы и низшие водоросли. Холод для живых существ тоже не страшен. В горных странах, например, среди вечных снегов пунцо- 244 веют колонии одноклеточной водоросли хлорел­ла нивалис, которые пышно разрастаются на снегу при -4° и продолжают существовать даже при -34°. Более того, споры и цисты микроорганизмов сохраняют жизнеспособность при температуре от -180 до -271°. Земные организмы защищены от космиче­ской радиации атмосферой и магнитным полем Земли. Такая защита отсутствует на Луне, Марсе и на Венере. Но, может быть, это пре­пятствует развитию микробов на упомянутых небесных телах? Недавно на поставленный во­прос в какой-то мере ответили ученые Чехосло­вакии. Они нашли бактерии, живущие в радио­активных урановых рудах. В радиоактивных ис­точниках были обнаружены снующие во всех направлениях туфельки и другие простейшие. В многочисленных специальных институтах конструируются приборы, с помощью которых можно было бы в микробиологическую лаборато­рию Земли доставить в специальных контейнерах пробы грунта с какой-нибудь планеты, чтобы окончательно решить вопрос, есть ли на ней жизнь. Но чтобы добыть эти образцы и испытать их, потребуется еще немало усилий и времени. Новые полеты — новые заботы Одной из важных проблем, связанных с по­летом в космос, является вопрос о том, как предотвратить занос земных микроорганизмов на поверхность других планет и перенесение с их поверхности микробов на Землю. Едва лишь первые советские летательные аппараты начали проникать в космическое пространство, ученые приняли меры, предупре­ждающие возможность заражения. В частно­сти, самую тщательную обработку прошла советская космическая ракета, доставившая на Луну вымпел. Законен вопрос: к чему такая осторожность? Дело в том, что если Луна населена мельчай­шими существами, то занос туда земных микро­организмов помешал бы правильно разрешить крайне важную проблему о коренных обитате­лях Луны. К тому же земные микробы могут погубить микроскопических обитателей Луны. И наконец, если Луна безжизненна, то прижив­шиеся там земные микробы могут исказить наше представление о ней, как о среде обитания. Правда, трудно допустить, что микробы, приспособленные к земному существованию, нашли бы на Луне вторую родину. Физики утверждают, что при стремительном полете космического корабля возникают сильные ударные волны газа и около оболочки ракеты обра­зуется пограничный им слой с очень высокой температурой, при которой тела земных ми­кробов, случайно находящиеся на поверхности ракеты, должны неминуемо сгореть. Но все же в таком важном деле лучше принять тысячу лишних предосторожностей, чем допустить одну оплошность, которая могла бы нанести непопра­вимый ущерб нашим познаниям о космосе. «Живые консервы» В 1958 г. состоялся Международный кон­гресс микробиологов. На нем рассказывалось много интересного об искусственном приготов­лении «живых консервов» . Известно, что зародыши в утробе матери не содержат микробов. Если их извлечь В этих контейнерах находятся «живые консервы» — мыши, крысы и другие животные, свободные от микробов. Работа с мышкой внутри контейнера в стерильных, т. е. безмикробных, условиях. 245 Устройство и работа биоэлемента. А — конструкция биоэлемента: 1 — корпус; 2 — стеклянная перегородка; 3 — распорка; 4 — мембрана; 5 — гибкая перегородка; 6 — боек ударника; 7 — ударная пружина; 8 — стопорный механизм; 9 — контакты датчика сигнального устройства; 10 — радиотелеметрическая аппаратура; 11 — споры микроорганизмов; 12 — питательная среда; 13 — устройство дистанционного управления стопором. Б — по сигналу с Земли (14) боек разбивает стеклянную перегородку. Так осуществляется «посев» спор в питательную среду. В — давление газов, выделяемых при росте бак­терий, выгибает мембрану и замыкает контакты датчика, сигнализирующего о том, что микробы живы и развиваются. со всеми предосторожностями и выращивать в дальнейшем изолированно, то можно получить организмы, полностью застрахованные от встречи с микробами. В специальных камерах, куда подаются пища и воздух, лишенные микробов, где автоматически удаляются нечистоты, могут годами выращиваться, жить, питаться и размно­жаться различные насекомые, мыши, куры, кролики, кошки, крысы, собаки и даже обезь­яны. Одна мышь, например, беззаботно про­жила в безмикробном мире 1000 дней. Четыр­надцать поколений крыс просуществовали, не соприкасаясь с микробами. Следовательно, в случае нужды на Луну или на другую планету всегда можно послать любое животное, не зараженное микробами, т. е. в ви­де своеобразных «живых консервов». Что ка­сается самих космонавтов, то они также не занесут на другие планеты земных микробов, потому что их герметизированный костюм мо­жет быть легко простерилизован. «Подопытные» микробы Во всех космических полетах непременно участвуют бактерии, дрожжи, плесневые грибы, вирусы, бактериофаги. Выяснение влияния кос­мической радиации, невесомости, вибрации, ускорения и т. д. на рост, размножение и наслед­ственные свойства микробов — все это обяза­тельная часть космических исследований. Небольшие размеры, сравнительная легкость обеспечения условий жизнедеятельности, бы­страя смена поколений микробов создают благо­приятнейший материал для сложнейших кос­мических испытаний. Изумительно остроумны и просты конструк­ции биоэлементов АМН-1. С помощью такого прибора можно на Земле получать информацию о жизнеспособности бацилл на протяжении самых длительных полетов спутников и ракет. Этот прибор приводится в действие по сигна­лам с Земли или от программирующего устрой­ства на борту спутника. Биоэлемент представляет собой метал­лический резервуар, состоящий из двух камер. В одной из них (объемом 1 см3) находятся маслянокислые бациллы, которые в виде спор могут храниться годами. Соседняя камера (объ­емом в 10 см3) загружается питательной средой. По команде с Земли перегородка между каме­рами разрушается, и споры, попав в питательную среду, быстро прорастают, образуя активные бациллы. Затем автоматически включается термостат, где поддерживается температура, благоприятствующая развитию и усиленному газообразованию культуры маслянокислых бак­терий. Газы давят на гибкую мембрану, при этом на Земле замыкается электрическая цепь. По системе телеметрии поступает сигнал: бацил­лы в космосе чувствуют себя нормально. Советскими микробиологами создаются но­вые типы биоэлементов, способных автомати­чески регистрировать не только газообразова­ние, но и другие проявления жизнедеятельности микробов. Эти биоэлементы в недалеком буду­щем получат забирающее устройство, которое сможет взять с планеты образцы грунта. И тог­да, наконец, наступит долгожданный момент: будет сделан автоматический посев проб, взя­тых с планет. Если в пробе окажутся живые существа, то на поверхности питательной среды вырастут их колонии. Изображение колонии и, что тоже весьма вероятно, отдельных микро­бов при помощи специального космического микроскопа может быть передано на Землю. 246 ВИРУСЫ Большинство микробов, в том числе возбу­дители чумы, холеры и других страшных бо­лезней, прекрасно размножается в искусствен­ной питательной среде. Они годами сохраняют свои смертоносные свойства. Но до сих пор подобным образом ни одному микробиологу не уда­лось размножить в питательных средах возбуди­теля гриппа, оспы, бешенства или возбудителя мозаичного заболевания табака. Наряду с многочисленными болезнетвор­ными бактериями и плесневыми грибами суще­ствуют и другие возбудители заразных болезней человека, животных, растений и даже самих микробов. Они называются фильтрую­щимися вирусами или просто виру­сами. Одна из отличительных особенностей вирусов заключалась в том, что их никак не удавалось размножить вне живой ткани. Поэ­тому для приготовления различных вакцин приходится культивировать возбудителя оспы на коже живых телят, возбудителя бешенства — в мозгу кроликов, а вирус гриппа — в тка­нях куриного зародыша. Многие вирусы человека, животных и рас­тений оказалось возможным размножить на отделенных от организма кусочках тканей, которые годами с особой тщательностью выра­щиваются в специальных прозрачных камерах. Это поистине великое искусство — выращивать и пересеивать растущие ткани в стерильных условиях, т. е. так, чтобы ни один микроб туда не проник. За последнее время эта техника достигла необычайных успехов. Стало возможным, на­пример, выращивать отдельные клетки высших растений, а потом из одной-единственной такой клеточки снова вырастить целое растение. Ис­следователи вирусов немедленно использовали это достижение для того, чтобы выяснить характер взаимоотношений клеток хозяина и вирусов, определить, где, в какой части клет­ки, при каких условиях происходит возник­новение вирусных частиц. Вирусы обладают многообразными свойства­ми. Некоторые из вирусов очень заразны. Один из основоположников русской микробиологии — Н. Ф. Гамалея рассказывал о таком случае из своей практики: «В одной больнице лет 50 назад на втором этаже находились больные оспой, а под ними, на первом этаже,— хирур­гические. Было лето. Для проветривания палат окна открывались настежь. Возбудители оспы со струей воздуха проникли в нижнюю палату, и хирургические больные заболели оспой». Каждому из нас на горьком опыте известно, как легко заразиться гриппом. Больной грип­пом чихнул, и вот вместе со слюной изо рта, как из пульверизатора, разлетаются возбуди­тели болезни. Вы вдохнули воздух, в котором Николай Федорович Гамалея. парят на пылинках возбудители гриппа. Через 2—3 дня начинается насморк, ломота в суставах, кашель, озноб, поднимается температура; зна­чит, вы заболели вирусным гриппом. Бородавки — тоже вирусное заболевание, но заражение ими происходит совсем редко и при исключительных обстоятельствах. Очень быстро распространяется вирус моза­ичной болезни табака или томатов. В теплице или на поле среди мощных ярко-зеленых кустов томатов можно увидеть чахлые кусты. Листья на них уродливые, окраска точно мозаика: темно-зеленые пятна перемежаются со светло-зелеными, желтыми и даже белыми. На стеблях мертвенные черные полоски. Там, где по­лоски достигли молодых побегов, веточки бессильно сникли. Плоды испещрены черно-бурыми пятнами и черточками. И достаточно овощеводу при обработке кустов дотронуться до больного растения, а затем до здорового, как вместе с мельчайшими каплями сока в здо­ровый куст проникают вирусы мозаики томатов. На южных плантациях томатов иногда встречается другое вирусное заболевание — 247 Этот уродец, у которого вместо листьев образовались нитевидные отростки,— веточка томатного растения, пораженного вирусом мозаики томатов. столбур. Переносит столбур с больных растений на здоровые обычно цикадка — гиалестус обсолетус — величиной с маковое семечко. При этом заболевании вместо ярко-жел­тых цветочных бутонов на томатах появляют­ся какие-то бледно-зеленые и даже фиолетовые уродцы. На веточках — измельченные листоч­ки, а плоды на стол бурном кусте — уродливые, одеревенелые, несъедобные. Но вот что удиви­тельно: если взять у больного куста сок, содер­жащий вирус, и впрыснуть его в ткань здо­рового растения, оно не заболеет. «Операция под микроскопом». С помощью микроманипуля­тора тончайшими стеклянными гарпунками осуществлен разрыв клетчатки волоска листа томата, для того чтобы извлечь кристаллические вирусные включения. Большинство вирусных заболеваний, и в том числе вирусных болезней растений, достаточно хорошо изучено. Однако в ряде случаев на­блюдались странные явления: некоторые растения поража­лись вирусами и тогда, ког­да все известные пути для доступа вирусных частиц бы­ли наглухо закрыты. Ученые выяснили, что «беспричинное» заражение вирусами вызвали присутствовавшие в тканях растения гифы и споры не­которых паразитических гри­бов. Эти грибы наносили двойной вред: они, как это свойственно грибам-парази­там, внедрялись в ткань рас­тения и, кроме того, пере­носили вирусные частицы с больного растения на здо­ровое . Вред от различных вирусных заболеваний неодинаков. Черная оспа, бешенство, полио­миелит — очень опасные заболевания; корь, скарлатина — тяжелые, а ветряная оспа, кра­снуха — сравнительно легкие. При охлаждении, простуде, заболевании гриппом или ангиной на лице около губ и у крыльев носа зачастую появляются неболь­шие язвочки. Это проявление вирусного забо­левания — герпеса. Перейдя к детям от родителей, вирус герпеса в скрытом виде остается в орга­низме человека всю жизнь. Почему же вирусы называются фильтрующи­мися? Первооткрывателем мира вирусов был рус­ский ботаник Д. И. Ивановский. В 1891 — 1892 гг. он настойчиво искал возбудителя мозаич­ной болезни табака. Ученый исследовал жидкость, полученную при растирании больных листьев табака. Процеживал ее сквозь фильтры, которые не должны были пропустить ни одной бактерии. Терпеливо накачивал Ивановский литры сока, взятого из листьев табака, боль­ного мозаикой, в полые бактериальные фильтры из мелкопористого фарфора, напоминающие длинные свечи. Стенки фильтра пропотевали прозрачными капельками, стекавшими в зара­нее простерилизованный сосуд. Легким втира­нием ученый наносил на поверхность табачного листа капельку такого профильтрованного сока. Через 7—10 дней у здоровых до этого 248 Дмитрий Иосифович Ивановский. растений появились несомненные признаки моза­ичной болезни. Капелька профильтрованного сока от зараженного растения поражала мозаич­ной болезнью любой другой куст табака. За­ражение могло переходить от растения к расте­нию без конца, как пламя огня с одной соломен­ной крыши на другую. В дальнейшем удалось установить, что и многие другие вирусные возбудители заразных болезней человека, животных и растений спо­собны проходить через бактериальные фильтры. Следовательно, они были меньше самых мель­чайших существ — бактерий, которые удалось разглядеть через самые усовершенствованные световые микроскопы. Частицы различных виру­сов смогли увидеть только через окошечко всевидящего прибора — электронного микро­скопа, дающего увеличение в сотни тысяч раз (см. ст. «В недрах клетки»). Оказалось, что ширина самой маленькой бактерии в 50 раз больше ширины палочко­видной частицы вируса мозаики табака. Диа­метр шарообразного вируса ящура не превы­шает 0,01 микрона, а сам-то микрон — это ведь 0,001 мм! Диаметр частицы вируса гриппа при­близительно в 10 раз больше диаметра частицы вируса ящура. Теперь известно более 300 вирусных за­болеваний человека и животных и столько же вирусных заболеваний растений. Все они чрезвычайно распространены на земном шаре. Статистика показывает, что с 1929 по 1934 г. на нашей планете такими вирусными болез­нями, как грипп, корь, полиомиелит и оспа, болело свыше 25 млн. человек. За это же время бактериальными болезнями — брюшным тифом, дизентерией, дифтерией, коклюшем — болело всего около 4 млн. По данным мировой стати­стики за 1961 г., гриппом, корью и инфекцион­ным гепатитом в странах Европы переболело в пять раз больше людей, чем дифтерией, коклюшем, тифами, дизентерией и други­ми бактериальными заболеваниями, вместе взятыми. Есть вирусы, которые поражают бактерий,— это так называемые бактериофаги. Некото- Для частиц каждого вируса характерны определенные форма и размеры. На снимках изображены (слева направо): вирус оспы, вирус гриппа, вирус мозаики табака, вирус мозаики картофеля, бактериофаг. 249 рые из них имеют форму головки с хвостиком. Частички бактериофага внедряются в бакте­риальную клетку, разрушают ее, а сами при этом быстро размножаются. Бактериофаги могут применяться для защи­ты от заразных заболеваний. Дизентерийному больному, например, дают пить жидкость, в которой есть противодизентерийные бактерио­фаги, уничтожающие дизентерийные палочки в кишечнике. Иногда особые бактериофаги раз­рушают полезные молочнокислые бактерии и тем самым причиняют немало хлопот на заводах, производящих молочнокислые продукты. Трудную работу ведут ученые, изучающие мир бактерий и других микроорганизмов. Но неизмеримо сложнее труд исследователя виру­сов. Чтобы проследить, например, за деятельно­стью бактерий в клубеньках бобовых растений, микробиологи приготовляют окрашенные срезы — пластинки из ткани этих клубеньков толщиной в 2—5 микрон. Бактерии бывают хорошо видны на таком срезе. Но даже эти срезы тка­ней оказывались слишком толстыми для наблю­дения за вирусами, поэтому долгое время в элек­тронный микроскоп наблюдали лишь вытяжки из тканей, содержащих вирусы. За последние С помощью электронного микроскопа удалось снять начало и конец нападения бактериофага на бактерию. На верхнем снимке частицы бактериофага окружили огромную (по сравне­нию с ними) бактерию. На нижнем снимке от бактерии уже ничего не осталось, а на ее месте — образовавшиеся части­цы бактериофага. Ультратонкий срез ткани табака, пораженного вирусом моза­ики табака. Внутри клеток в виде темных пятен видны кри­сталлические образования вирусных частиц. Снимок сделан с помощью электронного микроскопа. 10 лет в научных лабораториях появились приборы-автоматы, которые из тканей живот­ных и растений нарезают пластинки толщиной в 0,05 микрона и тоньше. Теперь при совре­менной микроскопической технике можно, на­пример, приготовить 100 срезов из одной кле­точки бактерии. Рассматривая сверхтонкие сре­зы в электронный микроскоп, ученые узнают, как вирусы распространяются в организме, как они себя там ведут. Фильтрующиеся вирусы — одна из наибо­лее сложных и запутанных загадок природы. В 1935 г. американскому ученому Стенли удалось получить вирус мозаики табака в виде чистых, как стеклышко, кристаллов. Достаточ­но ввести в ткань табака или томата ничтож­ную долю этих кристаллов, даже в виде сильно разбавленного раствора, чтобы произошло зара­жение. Впоследствии стали получать в кристал­лическом виде и другие вирусы растений. Это от­крытие повлекло за собой новые исследования. Что же такое вирусы? Одни ученые пола­гают, что фильтрующиеся вирусы — это живые существа, только еще более мелкие, чем бакте­рии. Другие считают, что вирусы — просто своеобразные вещества невиданной активности и необычайных свойств. Проникнув в организм, они способны вызвать образование себе подоб­ных. Наконец, третьи ученые утверждают, что 250 вирусы, вызывающие заболевания человека или животных, — живые существа, а вирусы растений — неживые вещества. Вирусологи в содружестве с биологами, медиками, физиками, химиками упорно стре­мятся познать природу вирусов. Вот, например, как исследовалось вирусное заболевание кле­вера, уродующее листья. Единственный пере­носчик этого заболевания в полевых условиях — насекомое, очень мелкая и юркая цикадка агаллиопсис новелла. Один ученый вскормил цикадку на больном клевере, а потом в течение 5 лет выращивал от этой зараженной цикадки новые поколения на растениях, не поражаемых вирусом. Таким образом он вырастил 21 поко­ление. Все подопытные цикадки находились в специальных изоляторах, под специальным надзором. И все же они заболели. Следователь­но, все они имели единственный источник виру­са — первую цикадку, зараженную в начале опыта. Было подсчитано, что если бы вирус от первой цикадки попал в цикадки двадцать пер­вого поколения, то его разведение (т. е. кон­центрация вируса в последнем поколении) выра­жалось бы числом, равным единице с двад­цатью шестью нулями, что в действительности немыслимо. Такая концентрация даже для виру­са слишком мала. Однако опыт показал, что в цикадках двадцать первого поколения вирус­ных частиц имелось больше, чем в первой цикадке. В чем же дело? Оказалось, что вирус, вызывающий уродство листьев клевера и зара­зивший первую цикадку, способен репродуци­ровать (увеличиваться в количестве) не только в организме растения, но и в организме насеко­мого-переносчика. Следовательно, насекомое не только переносчик вируса, но и его второй хозяин. Таким образом, было опровергнуто утвер­ждение многих специалистов, что между вирусами животных и растений существуют корен­ные различия. Поэтому не лишено основания предположение, что вирус, уродующий листья клевера, вирус желтухи астр и некоторые другие вирусы не что иное, как вирусы насеко­мых, приспособившиеся к развитию и в расти­тельной клетке, ставшие потом вирусами расте­ний. Может быть, эти вирусы насекомых, став вирусами растений, настолько упростились, что стали кристаллами? В 1957 г. на международной встрече ученых, посвященной вопросу о возникновении жизни на Земле, известный исследователь вирусов Стенли сообщил, что в его лаборатории получены кристаллы вируса полиомиелита, т. е. вируса детского спинномозгового парали­ча. Некоторые вирусы, напри­мер вирус мозаики табака, отлагаются в клетках расте­ния в виде крупных шести­угольных кристаллов. Такие вирусные кристаллы можно увидеть и в поле зрения школьного микроскопа. Введение вируса растения в тело цикадки через тон­чайшую стеклянную тру­бочку. Длина цикадки 2 мм. Ученый продемонстрировал на экране кри­сталлы этого вируса. Значит, вирусы живот­ных и человека, подобно вирусам растений, также могут быть истинными кристаллами. После опытов, осуществленных в лаборатории 251 Электронный микроскоп выявляет сложное строение вирусных частиц. На снимке палочковидные частицы вируса мозаики табака. В каждой частице внутри белковой трубочки нахо­дится ниточка нуклеиновой кислоты. Стенли в 1957 г., многие вирусы животных полу­чены в кристаллическом виде. Кристаллы, ко­нечно, очень мелкие, обнаружены они непосред­ственно в клетках пораженных тканей и даже в мозгу. По химическому составу все известные нам вирусы сходны: они являются нуклеопротеидами. Нуклеопротеиды содержат белок и фосфорорганические соединения — нуклеиновые кислоты. Конечно, разные вирусы отличаются Друг от друга составом белка и составом нукле­иновой кислоты. Очень долго считалось, что ви­русы человека и животных содержат только ядер­ную, или тимонуклеиновую, кислоту, а вирусы растений исключительно протоплазматическую, или рибонуклеиновую, кислоту. Однако жизнь внесла поправки в эту схему. В настоящее время установлено, что вирусы полиомиелита, гриппа и вирусных болезней насекомых могут содер­жать рибонуклеиновую кислоту. Снова нас удивили бактериофаги. Одни из них представ­ляют собой тимонуклеиновую кислоту, а дру­гие рибонуклеиновую. Кроме того, частицы бактериофагов слагаются в кристаллы. В лабо­раториях, искуснейшим образом препарируя вирусные частицы, извлекают из белковой оболочки ниточки нуклеиновой кислоты. Опыты показали, что освобожденная от белков нуклеи­новая кислота, подобно вирусу, может вызы­вать заражение. Недавно за рубежом появилось сообщение, ко­торое буквально потрясло ученых. Судите сами. В пробирочку была взята чистая нуклеиновая кислота вируса мозаики табака. Туда добавили осколки от белков одной бактерии. И вот из этих осколков — аминокислот чужеродного белка и нуклеиновой кислоты вируса мозаики табака— пока еще непонятным образом возник вирусный белок. Значит, в простой пробирке получился нуклеопротеид вируса мозаики табака во всей своей сложности и... во всей своей гениальной простоте. Совсем недавно советским и зарубежным ученым удалось репродуцировать вирусы в про­бирках в очень сложных, но бесклеточных сме­сях, куда в качестве затравки было внесено чуть-чуть вирусных частиц. И вот через два-три часа в них оказывалось тысячи и сотни тысяч им подобных. Современная наука близка к расшифровке тайн образования мельчайших вирусных частиц. Познание природы вирусов поможет нам не только победить болезнетворных вирусов, но и понять тайны происхождения жизни. Всемирная микроботека В швейцарском городе Лозанне есть музей. Он называется Международной коллекцией живых культур. Правильней было бы назвать это учреждение Все­мирной микроботекой. Ведь именно здесь сосредоточены списки и каталоги всех известных коллекций болезнетвор­ных микробов. Абонент микроботеки— а им является любой научный инсти­тут или отдельный ученый — может выписать и получить нужный ему вид микробов из любой страны. ЖИВОТНЫЕ ЧЕМ ЖИВОТНЫЕ ОТЛИЧАЮТСЯ ОТ РАСТЕНИЙ Казалось бы, очень простой вопрос. Однако правильно ответить на него не так легко. Всякий скажет без колебаний, что кошка, змея, лягушка, ворона — это животные, а пше­ница, дуб, ель — растения. Но посмотрите, как выглядит вынутая из воды губка бодя­га, наросты которой часто покрывают стебли подводных растений, и сравните ее хотя бы с грибом-трутовиком, растущим на стволе березы,— он очень похож на бодягу. Но губка — животное, а гриб-трутовик — рас­тение. Чем же они отличаются друг от друга? В первом случае различие между живот­ными и растениями как будто не вызывает сомнений. Кошка, лягушка и т. д.— животные, потому что они передвигаются, чувствуют и отвечают на раздражения, а пшеница, дуб, ель неподвижны и на раздражения, по-видимому, не отвечают. Однако в другом из наших при­меров различие не так ясно. И губка, и тру- 253 Губки бодяги на стеблях водяных растений. товик неподвижны, и тот и другой организм не реаги­рует на раздражение. Рас­сматривая губку, мы не на­ходим у нее никаких замет­ных признаков животного. Вооружимся микроскопом. Среди многих движущихся в воде мелких организмов мы найдем и подобные тем, кото­рые изображены на рисунке внизу. Оба организма на ри­сунке — одноклеточные. И у того и у другого видны жгути­ки, с помощью которых они быстро передвигаются в воде. Различие между ними толь­ко в том, что у одного из них внутри протоплазмы есть зе­леный хроматофор с хлорофил­лом, а в передней части тела — красноватое пятнышко — гла­зок; у другого этих особенно­стей нет. Вы, конечно, ответите пра­вильно, приняв за растение зеленое жгутиковое. Но не спешите с выводом. Верно, что наличие зеленого пигмента — хлорофилла — характерно только для растений. Но ведь немало растений, у которых нет хлорофилла. Таковы, например, грибы и многочисленные бактерии. Все это показывает, что между низшими растениями и низшими животными различий гораздо меньше, чем между высшими. Многие животные, и не только низшие, ве­дут неподвижный образ жизни. К ним отно­сятся губки, коралловые полипы и даже неко­торые моллюски, например устрицы, которые всю жизнь остаются прикрепленными к под­водным камням. С другой стороны, многие низшие растения подвижны; это одноклеточные и колониальные жгутиковые — обычные обита­тели водоемов — и многие другие. Однако верно, что значительная подвиж­ность характерна для подавляющего боль­шинства животных, а с этим связано развитие у них таких органов, которых нет у растений: мышц, нервной системы и органов чувств. Верно также, что подавляющее большинство растений на всю жизнь связано с почвой, на которой они растут. Но это не значит, что растения полностью лишены способности двигаться. То же можно сказать о раздражимости. Верно, что животные обладают раздражимостью и их способность отвечать на раздраже­ние тем больше, чем выше их организация. Но раздражимость, правда в более слабой сте­пени, свойственна и многим растениям. Комнатные растения надо время от времени поворачивать, так как их стебли наклоняются, а листья обращаются своей поверхностью к свету. У маленького болотного растения росянки (см. ст. «Насекомоядные растения») небольшие ложкообразные листья покрыты железистыми волосками. Стоит мухе или другому мелкому насекомому сесть на листок росянки, как воло­ски наклонятся к добыче и прилипнут кон­цами к телу пойманного насекомого. У зеленых жгутиковых растений есть пиг­ментное пятнышко — глазок, благодаря чему они реагируют на свет и собираются массами в бо­лее освещенных местах водоема. Правда, у растений нет нервной системы. Но и у низших животных, например у одно­клеточных и губок, ее также нет. А между тем амеба или инфузория реагирует на свет, на изменение температуры и т. д. Раздражимость — первичное свой­ство живой протоплазмы клеток. Поэтому она, хотя и в различной степени, свойственна всем живым существам — как животным, так и ра- 254 стениям. Даже неподвижная губка, у которой нет ни нервных клеток, ни органов чувств, хоть и едва заметно, сморщивается при силь­ном раздражении. Наиболее существенное различие между жи­вотными и растениями прежде всего заключа­ется в способе питания. У большинства расте­ний в клетках есть хлорофилл. Зеленые расте­ния получают из внешней среды одни лишь неорганические вещества: воду, минеральные соли из почвы и углекислый газ. Из этих неорганических веществ в клетках зеленого ра­стения создаются органические вещества — са­хар и крахмал. Этот процесс происходит только на свету, с помощью солнечной энергии, пото­му он и называется фотосинтезом (см. ст. «Как устроено и питается зеленое расте­ние»). Затем растения в своих клетках строят более сложные органические вещества. Такой способ питания называют растительным. Незеленые растения, например большинство грибов, в отличие от зеленых, не могут жить только за счет неорганических веществ. Они нуждаются в органических веществах и пита­ются мертвыми остатками растений и животных и продуктами их разложения (гниения). Такой способ питания называют сапрофитным, а питающиеся таким образом организмы — сапрофитами. Так питаются, кроме гри­бов, и многие бактерии. В отличие от всех растений животным не­обходимы для питания сложные орга­нические вещества: белки, жиры и углеводы. Ни одно животное не может жить за счет неорганических веществ и создавать из них в своем теле органические вещества. Зеленое растение — как бы лаборатория орга­нических веществ, а животное способно только потреблять эти вещества в готовом виде. В основном животные питаются растениями или другими животными. Питание это проис­ходит различно. Чаще всего животные просто поедают растения и животных. Хищники — волки, тигры, соболи, хорьки, хищные птицы, многие змеи — нападают на других животных и поедают их. Хищников много и среди бес­позвоночных животных, например жуки (жу­желицы, божьи коровки и их личинки), ось­миноги, кальмары и многие другие. Название «хищник» не совсем точно. Неко­торые животные, которых обычно не называют хищниками, по существу отличаются от них только тем, что поедают более мелких живот­ных. Кроты поедают червей и личинок насе­комых, а насекомоядные птицы, особенно стрижи, ласточки, скворцы, истребляют огромное количество насекомых. Жужелица, поедающая майского жука. Многие рыбы поедают довольно крупных моллюсков и других живот­ных. Правильнее и этих животных, и хищни­ков называть плотоядными. В отличие от плотоядных травоядные животные питаются растениями и сами нередко служат добычей хищников. Таковы много­численные копытные млекопитающие, грызуны, многие насекомые, например бабочки и их ли­чинки (гусеницы), пчелы, шмели и т. д. Кроме того, есть немало животных, которые питаются и животной и растительной пищей. Так питаются некоторые виды птиц (дятлы, синицы и др.), а также многочисленные насе­комые. Этих животных по способу питания называют разноядными. Есть и такие животные, которые питаются по-разному в раз­ных возрастах. Например, зерноядные птицы выкармливают своих птенцов исключительно насекомыми. Но есть животные с особым способом пита­ния — животные-паразиты: они жи­вут постоянно либо временно внутри или на поверхности тела других животных и питаются за счет этих животных. Так, например, свиной Хищный ястреб-тетеревятник питается мясом животных. 255 цепень (из плоских червей) живет в тонких кишках человека и питается уже переваренной пищей, находящейся в кишечнике; плазмодий малярии живет внутри красных кровяных те­лец крови человека и питается их содержимым. Блохи, вши, постельные клопы, комары, моски­ты, кровососущие мухи, отдельные клещи пита­ются кровью человека и животных (см. ст. «Паразиты животных и человека»). В питании этих животных — и плотоядных, и травоядных, и паразитов — немало общего: они поедают (в виде частей тела животных или растений) сложные органические вещества, ко­торые затем перерабатывают в своем теле. Та­кой тип питания, в отличие от растительного, называется животным. Этим в основ­ном и отличаются животные от растений. От животного типа питания зависит целый Амеба протей за­хватывает пищу. ряд других особенностей животных. Уже у одноклеточных животных развились приспособ­ления для схватывания и проглатывания до­бычи. Так, у амебы для это служат псевдоподии, а у инфузории — ротовое углубление и глотка. У одноклеточных растений, имеющих хлоро­филл, таких приспособлений нет. Чем сложнее организовано животное, тем больше различий между ним и растением. Мно­гоклеточные растительные организмы перешли к прикрепленному образу жизни. Этому бла­гоприятствовал растительный способ питания. Оставаясь прикрепленным, растение может по­лучить все, что ему нужно для питания: угле­кислый газ, воду и минеральные соли. Расте­ния не разыскивают пищу. Животные же нахо­дятся в других условиях. Пока низшие живот­ные развивались в воде, в которой были в изобилии другие мелкие животные и растения, им не нужно было передвигаться и они могли вести прикрепленный образ жизни. На этом уровне развития, например, до сих пор оста­лись губки и полипы. Но в дальнейшем, в связи с усложнением строения организмов, животные вынуждены были отыскивать пищу, охотиться за ней, и это обусловило переход животных от прикрепленного к плавающему и особенно к ползающему образу жизни. История жизни на Земле показывает, что развитие животного мира шло, направляясь ко все более и более активному питанию и актив­ному передвижению. А это привело к разви­тию у животных таких тканей и органов, ко­торых нет у растений. Усиление активной жизнедеятельности свя­зано с развитием мускулатуры, а вместе с ней и нервной системы. Кроме того, охотясь за другими животными или отыскивая места более богатые пищей, животное должно было ориен­тироваться в окружающей среде. Таким обра­зом у них усложнялись нервная система и органы чувств. Питание сложными органическими вещест­вами связано с необходимостью переваривать эти вещества, так как они не могут быть непо­средственно усвоены животным. При перевари­вании пищи одни вещества (белки, жиры) рас­щепляются на более простые вещества и из нерастворимого состояния превращаются в ра­створимое (крахмал превращается в сахар). Переваривание пищи происходит в различных отделах пищеварительной системы: во рту, в желудке, в кишечнике. Пища переваривается с помощью особых веществ — ферментов. В слюне, желудочном соке, в соке поджелу­дочной железы есть различные ферменты, дей­ствующие на пищу: фермент слюны превращает крахмал в сахар, ферменты желудочного сока расщепляют белки на более простые вещества. Затем переваренные растворимые вещества вса­сываются стенкой кишки, поступают в кровь и разносятся по всем органам тела животного. Значительная часть переваренных веществ идет в клетках различных органов на построение сложных органических веществ. Другая часть откладывается в виде питательных запасов. Процесс этот также происходит с помощью ферментов. В животном организме происходит, синтез сложнейших органических веществ — бел­ков. Но они создаются не из неорганиче­ских веществ, а путем предварительного расщепления белков, заключающихся в при­нятой пище, на более простые органические 256 Улитка — неутомимый путешественник. Неясыти. Опушка леса. Березки-сестрички. Бурый медведь Лебеди на Белом море. Маки. Кольчатый уж. Черепахи. Слон. Венценосный журавль. Шимпанзе. Хорек. Ежи. Весна в Северной Карелии. Горные цветы вещества. Белки, полученные животным с пи­щей, не могут быть непосредственно усвоены его организмом потому, что каждому виду жи­вотных свойственны определенные белки, из которых и состоит протоплазма всех клеток у каждой особи этого вида животных. Особенности питания животных обусловили развитие у них системы пищеварительных ор­ганов: различные железы и отделы кишечника выделяют пищеварительные соки, содержащие различные ферменты. У растений нет такой системы пищеварительных органов. Основные особенности строения организма животных сводятся к развитию у них мускулату­ры, нервной системы, органов чувств, органов пи­щеварения и кровообращения. Все эти органы находятся в теснейшей связи с тем, что живот­ное активно питается органическими вещест­вами. Но активное добывание пищи свойственно не всем животным. Обратимся снова к губкам. Питание губок нетрудно представить себе на примере одиночной морской губки (большин­ство губок — колониальные животные). На ри­сунке показана схема строения такой губки. Стенки ее мешковидного тела пронизаны мно­жеством мелких отверстий — пор. Поры ведут в обширную полость, которая открывается на­ружу отверстием на конце, противоположном месту прикрепления губки. Эта полость изнутри выстлана слоем особых клеточек со жгутиками. Колебания жгутиков вызывают в полости не­прерывный ток воды. Вода входит в полость из наружной среды через поры и выходит через широкое выводное отверстие. На рисунке на­правление тока воды показано стрелками. С во­дой в полость приносятся бактерии и другие мелкие организмы, жгутиковые клетки захва­тывают и переваривают их. Таким образом, губки не ищут себе пищу: она сама приходит к ним. Поэтому у губок нет ни нервных клеток, ни органов чувств, ни мускульных волокон. Нет у них и сложных пищеварительных орга­нов: они питаются очень мелкими частицами и могут переваривать их внутри клеток, так же как переваривают пи­щу одноклеточные жи­вотные (см. ст. «Про­стейшие животные»). Еще любопытнее жи­вотные, которые приспо­собились к паразитиче­скому образу жизни и питания. В связи с этим они утратили некото­рые особенности строе­ния своих предков. Цепень — паразитиче­ский червь — приспосо­бился к питанию пи­щей в кишечнике чело­века. У него нет ни рта, ни органов пищеваре­ния. Он всасывает пи­щу всей поверхностью своего плоского длин­ного тела. Подобных примеров упрощения раз­личных органов очень много, особенно среди животных-паразитов. Итак, животные чрезвычайно разнообразны, но все они отличаются от зеленых растений тем, что питаются готовыми органическими веществами. Для того чтобы усвоить эти вещества, жи­вотные должны предварительно превратить их в органах пищеварения в легкоусвояемые и растворимые вещества. Продукты пищеварения поступают во внутренние органы, достигают там протоплазмы клеток и идут на восстанов­ление израсходованных частиц организма, на его рост и развитие. Схема строения губки асцетты. Стрелками по­казано движение воды в полость губки и из нее.

Похожие:

	М занятии: Твердое. Жидкое. Газообразное. Плазменное. Изучение предлагаем начать с плазмы нового вопроса для обучающихся, а затем рассматриваем газ, жидкость		Силы взаимодействия молекул. Строение газообразных, жидких и твердых тел. Идеальный газ в молекулярно-кинетической теории
	Реферат Ковалёва Евгения увк №1874 10”A” Природный газ одно из важнейших горючих ископаемых,занимающие ключевые позиции в		Галактики, «внегалактические туманности» или «островные Вселенные»,― это гигантские звездные системы, содержащие также межзвездный газ и пыль. Солнечная система
	Законы термодинамики ...		В бесконтактной системе зажигания автомобилей газ используется трамблер с индукционным датчиком. Есть две разновидности бесконтактного зажигания старая с доб
	Если в некотором процессе газ совершил работу, равную 5кДж, а его внутренняя энергия уменьшилась на 5кДж, то такой процесс является: изотермическим; 2 изохорн		Без физики и химии вам не обойтись Вы будете исполнителями и одновременно редакторами: кое-что вычеркнете как устаревшее, ненужное, ошибочное; остальное (главное!)...
	1. Газ при нагревании получил 600 Дж теплоты, при этом, расширяясь, он совершил 200 Дж работы. Найти величину изменения внутренней энергии газа Изо льда массой 400 г и с температурой -10 0С получают воду с температурой 0 0С. Сколько это тре­бует теплоты?		Учебное пособие Москва 2007 Содержание Лекция № Актуальность борьбы с шумом на производстве, основные параметры, классификация и нормирование источников шума 1 Актуальность борьбы с шумом на производстве