Юлия Касаткина - Я познаю мир. Ботаника

Бактерии могут длительное время оставаться в состоянии анабиоза, на грани жизни и смерти, когда все процессы жизнедеятельности приостанавливаются. Бактерии возрастом не менее 10.000 (а возможно, и около миллиона) лет обнаружены в Антарктиде в образцах пород и льда, взятых с глубины более 430 м. При температуре ниже –7°С они находились в анабиозе, но при повышении температуры ожили. Ожили после нескольких тысячелетий спячки!

По нашим скромным человеческим меркам все бактерии проявляют фантастическую живучесть, но и среди них есть своеобразные чемпионы по выживанию. Самой большой устойчивостью к вредным воздействиям окружающей среды обладают бактерии, способные к образованию спор. Для них даже придумали особое название – бациллы.

Спора – это особая стадия развития бациллы, исключительно устойчивая к губительным для клетки воздействиям. Такая устойчивость достигается образованием плотной толстой оболочки (объем оболочки составляет 50% от общего объема споры), одевающей ядро вместе с тонким слоем цитоплазмы. Толстый «панцирь» надежно предохраняет бактерию от высокой или низкой температуры, действия химических веществ и жесткого космического излучения. В отличие от обычной клетки, на 90% состоящей из воды, спора практически полностью обезвожена, из–за этого в ней прекращаются все процессы обмена веществ, и клетка впадает в состояние анабиоза, что и делает ее такой неуязвимой.

В лабораторных условиях бациллы превращаются в споры, если их долго выращивать на одной и той же питательной среде, не меняя ее и не удаляя из нее вредные продукты обмена веществ – отходы жизнедеятельности. В природе бациллы образуют споры при любых неблагоприятных условиях.

Споры бактерий обладают поразительной жизнеспособностью: их годами можно держать в высушенном состоянии, кипятить (правда, лишь при обычном атмосферном давлении), помещать в вакуум, замораживать до температуры жидкого гелия (–270°С) – они остаются жизнеспособными и, попав в благоприятные для развития условия, вновь прорастают в обычные клетки.

Прорастающие споры бактерий

К бактериям, способным к образованию спор, относятся возбудители таких опасных заболеваний, как столбняк,^ботулизм, сибирская язва, газовая гангрена. Как же можно убить сверхустойчивые споры этих смертоносных микробов? Ведь они могут попасть на хирургические инструменты и в продукты питания. Самый простой способ избавиться от спор бактерий – покипятить все инструменты под давлением в две атмосферы. Это делается в особых приборах – автоклавах.

Можно идти и другим путем – «перехитрить» спору, дать ей превратиться в обычную, уязвимую клетку, а затем убить сравнительно небольшим нагреванием. Для этого раствор, в котором нужно убить споры бактерий, выдерживают около суток при температуре +37‘С: при этой температуре большинство бактерий чувствует себя лучше всего. Затем раствор подогревают до температуры +80°С, и бактерии погибают. Проблема только в том, что некоторые « хитрые » споры не спешат прорастать сразу и остаются живыми. Чтобы убить и их, описанную процедуру проделывают еще один–два раза. В конце концов живых спор уже не остается. Именно так предохраняют от порчи многие пищевые продукты, например молоко и пиво.

Способ обеззараживания продуктов путем «провокации» спор к прорастанию получил название пастеризации, по имени французского микробиолога Луи Пастера, разработавшего этот метод.

Пастеризация хороша тем, что позволяет сохранить все ценные вещества, содержащиеся в пище (прежде всего, витамины), не разрушая их кипячением.

Бактерии устроены гораздо проще, чем другие обитатели Земли, однако простота строения не мешает им играть самые разнообразные роли в экосистеме планеты.

Уже известные нам цианобактерии являются счастливыми обладателями зеленого пигмента хлорофилла и способны к фотосинтезу.: используя энергию солнечного света, они превращают углекислый газ и воду в органические молекулы сахаров, белков, витаминов и жиров, одновременно выделяя кислород.

По всей видимости, цианобактерии были первыми фотосинтезирующими организмами на Земле. С их появлением в атмосфере нашей планеты начал накапливаться кислород (до этого, в первичной атмосфере Земли, его не было). Когда кислорода накопилось достаточно, он начал частично превращаться в озон – газ, не пропускающий в атмосферу губительное для всего живого жесткое космическое излучение. Только после образования озонового слоя жизнь смогла проникнуть в верхний слой воды и выйти на сушу. А поскольку кислород и озон образовались в результате деятельности первых фотосинтезирующих бактерий, можно Смело сказать, что своим возникновением все остальные организмы обязаны именно им.

Многие виды бактерий питаются готовыми органическими веществами, подобно животным. Некоторые употребляют в пищу мертвые растительные и животные останки – их, вместе с грибами, по справедливости можно назвать санитарами планеты, очищающими ее поверхность от мертвой массы растений и животных.

Удивительна способность бактерий использовать в пищу, казалось бы, самые несъедобные вещества. Бактерии переваривают красители, пестициды, нефть, синтетические ткани, быстро осваивают совершенно новые материалы. Например, нейлон, впервые полученный в 1939 году, уже через несколько десятилетий стал источником пищи для бактерий из рода флавобактериум ( Flavobacterium ).

Если растения и цианобактерии являются строителями органического вещества, то другие бактерии, а также грибы – профессиональные разрушители. И эта профессия ничуть не менее важна. С помощью гнилостных бактерий и грибов органические вещества снова превращаются в неорганические и могут быть повторно использованы фотосинтезирующими организмами. Если бы на земном шаре жили только животные и растения, неизбежно наступил бы момент, когда весь углекислый газ воздуха, серные и азотные соединения почвы были бы усвоены растениями и перешли в органические соединения. Растения погибли бы из–за недостатка питательных веществ, а с ними погибли бы и животные. Этого не происходит благодаря бактериям и грибам, которые превращают органические соединения отмерших растений и животных в неорганические и вновь вовлекают их в природный круговорот веществ..

Роль бактерий в круговороте веществ Растения и цианобактерии (1) синтезируют органические вещества , используя энергию солнечного света и простые неорганические соединения . Органические соединения потребляются животными (2). Органические соединения отмерших рас ■ тений и животных разрушаются бактериями и грибами (3) до простых неорганических соединений.