Юлия Касаткина - Я познаю мир. Ботаника

У бактерий и грибов, таких непохожих по другим признакам, помимо профессии мусорщиков есть еще одна общая черта: способ поглощения питательных веществ. В отличие от животных, которые активно заглатывают частицы пищи, грибы и бактерии всасывают растворенные питательные вещества всей поверхностью клеток. Для того чтобы сделать пищу доступной для всасывания, бактерии и грибы выделяют пищеварительные соки наружу и пищеварение у них происходит не внутри организма, как у животных, а снаружи (из животных такой тип питания используют пауки).

Среди бактерий встречаются и такие, что используют в пищу только органические вещества живых организмов – это многочисленные паразиты растений, животных и человека, вызывающие различные заболевания. В их числе и обычные простуды, и такие опасные заболевания, как коклюш, чума, дифтерит, туберкулез, сибирская язва, бруцеллез, и многие другие. Возбудители этих болезней разрушают клетки и ткани организма, отравляют его ядовитыми продуктами своей жизнедеятельности и часто вызывают гибель человека или животного.

Ядовитые продукты жизнедеятельности некоторых болезнетворных бактерий разрушающе действуют на организм животных в ничтожных концентрациях. Например, 30 г яда дифтерийных бацилл достаточно, чтобы убить 75.000 крупных собак. Поэтому, чтобы убить животное или человека достаточно самого ничтожного количества этих микробов. Главным образом, они концентрируются в глотке больного, а ядовитое вещество распространяется по всему организму, действуя на сердечную мышцу и почки, вызывая паралич дыхательного нерва и быструю смерть от удушья. Сейчас дифтерия встречается довольно редко, поскольку большинство детей проходят вакцинацию, но еще до середины XIX века от этой болезни погибало 50–60 детей из 100 заболевших.

Всем живым организмам для поддержания жизни, развития и размножения требуется энергия. Энергию можно получать из разных источников. Самым «дешевым» и универсальным источником энергии является солнце. Его энергию используют организмы, способные к фотосинтезу, это – цианобактерии, растения и некоторые простейшие.

Грибы и часть бактерий, которые питаются по типу животных, получают энергию, разрушая готовые органические вещества, поступающие в организм с пищей. Кислород, поступающий в клетки в процессе дыхания, окисляет белки, жиры и углеводы до более простых соединений. Окисление – это химическая реакция, похожая на обычное горение, только очень медленное. Такое биологическое «горение» происходит внутри живых клеток, не повреждая их. Как и при горении, при окислении выделяется энергия. Часть ее расходуется на обогрев организма, а часть идет на построение новых «грибных» или «животных» белков, жиров и углеводов.

Гетеротрофное питание

Хемотрофное питание

Автотрофное питание

Итак, энергию можно получать от солнца или при разрушении органических веществ. Оба эти способа бактерии освоили задолго до того, как на Земле появились первые растения, животные и грибы (фотосинтез был «изобретен» бактериями еще за 1,9 млрд. лет до появления первых предков растений). Благодаря выдающимся «химическим способностям» бактерии освоили еще один способ добывания энергии: они единственные существа на планете, которые научились использовать энергию химических связей неорганических соединений.

Вы уже знаете, что при химических превращениях молекулы одного вещества разрушаются и преобразуются в молекулы другого вещества. Этот процесс может сопровождаться выделением энергии. Например, горение водорода с образованием воды сопровождается выбросом энергии такой силы, что происходит взрыв.

Точно такую же реакцию для получения энергии проводят водородные бактерии. Конечно, никакого взрыва внутри клетки не происходит, энергия высвобождается медленно и поэтапно. Важное отличие биохимических реакций от химических состоит в том, что в живых клетках реакции протекают не сразу, а в несколько этапов.

Своеобразная группа метанообразующих бактерий получает энергию в процессе получения метана (это тот самый газ, который горит у нас на кухне) из углекислого газа и водорода. Учеными доказано, что запасам метана в недрах земли мы обязаны деятельности метанообразующих бактерий, длящейся уже многие сотни миллионов лет.

Не менее интересна деятельность железобактерий, которые получают энергию, превращая различные соединения железа в гидрат оксида железа, или попросту – в ржавчину. Пятна ржавчины могут встречаться на болотах, в стоячих озерах и медленных ручьях – это следы жизнедеятельности железобактерий. Интересно, что в отличие от серобактерий, которые накапливают серу внутри клеток, железобактерии выделяют оксиды железа на поверхность клеток: в итоге вокруг клеток формируются своеобразные железные доспехи.

Железобактерии в чехле гидрата окиси железа

Серобактерии обеспечивают себя энергией, получая серу из сероводорода, при этом в местах постоянного выхода сероводорода (возле вулканов) образуются залежи самородной серы.

Другие серобактерии получают энергию, превращая серу в соли серной кислоты. Тем самым серобактерии оказывают огромную услугу растениям, которые могут усваивать необходимую для построения растительных белков серу только в виде растворимых в воде солей серной кислоты.

В непроглядной тьме подводных глубин, куда не попадает ни один лучик света, серобактерии обеспечивают энергией целое сообщество глубоководных организмов.

Это может показаться странным, но жизнь в необъятных океанских просторах нашей планеты сосредоточена в самых поверхностных слоях, а толща воды и дно представляют собой практически мертвую пустыню. Такое неравномерное распределение жизни в океане легко объяснимо. Растения, которые кормят все остальные организмы, могут расти только на свету, поэтому глубже 200 м вы не встретите ни одной водоросли – там для них слишком мало света. Те немногие организмы, которые все–таки выживают на глубинах, перебиваются остатками погибших растений и животных, постепенно оседающих на дно с поверхности водоемов. Сами понимаете, что на таком скудном рационе может выжить очень ограниченное число животных.