Изот Литинецкий - На пути к бионике

Наука и техника достигли сейчас такого уровня, что уже не за горами то время, когда реальностью станет великое пророчество Д. И. Менделеева: "Как химик, я убежден в возможности получения питательных веществ из сочетания элементов воздуха, воды и земли, помимо обычной культуры, то есть на особых фабриках и заводах..."*

* ( Цит. по: А. Н. Несмеянов. Искусственная и синтетическая пища. "Наука и жизнь", 1970, № 6, стр. 32. )

Многие обитатели страны невидимок могут оказать и оказывают большую помощь в повышении урожайности наших полей. Известно, что растениеводство нуждается в огромном количестве азотных удобрений. Наша химическая промышленность из года в год увеличивает их производство. И все же их не хватает. Помочь могут бактерии, способные усваивать азот атмосферы, накапливать его в своем теле и обогащать тем самым почву. Большое значение для обогащения почвы азотом имеют клубеньковые бактерии, которые усваивают азот атмосферы. Из них готовят препарат нитрогин. Им обрабатывают семена бобовых растений перед посевом, что резко повышает урожай этих культур, а также устойчивость растений к различным заболеваниям и неблагоприятным погодным условиям.

В последние годы нашим ученым удалось найти в почве большое число ранее неизвестных, свободно живущих азотфиксирующих бактерий и грибов. Теперь дело за микробиологической промышленностью.

И еще в одном чрезвычайно важном деле могут помочь бактерии сельскому хозяйству. Речь идет о создании новых водоемов. Пруды и озера становятся неотъемлемой частью современного сельского пейзажа. Но не везде можно создавать водоемы. В некоторых местах подстилающий грунт не удерживает воду, она уходит и заболачивает местность. И вот работники Грузинского научно-исследовательского института гидротехники и мелиорации решили создать плотный грунт искусственным путем, воспользовавшись помощью анаэробных бактерий - микробов, способных жить и размножаться без свободного кислорода. Эти бактерии в процессе своей жизнедеятельности способствуют образованию водонепроницаемого слоя на дне болот. Воспроизведение процесса оказалось весьма эффективным и доступным способом удержания воды в прудах и водоемах. Для этого нужно на месте будущего водоема бульдозером снять слой земли, положить на дно солому, сено, стебли кукурузы или другие отходы растениеводства, богатые клетчаткой, и засыпать их землей. Ложе будущего водоема готово. Влага, проникая через земляной покров в слой клетчатки, способствует интенсивному размножению в нем анаэробных бактерий. Они изменяют структуру почвы, образуя грунт, практически не пропускающий воду...

Микроорганизмы совершают громадную работу по созданию одних горных пород и минералов и разрушению других. Первостепенную роль играют микробы в круговороте железа на Земле. Легкорастворимая закись железа выносится с водой на поверхность. Здесь под действием железобактерий она окисляется, превращается в нерастворимую гидроокись и выпадает в осадок. В результате железо перекочевывает из глубин Земли на поверхность и откладывается в виде железной руды. На это еще в 1888 году указывал известный русский микробиолог С. Н. Виноградский.

Все важнейшие мировые месторождения железа, по мнению ряда ученых, имеют бактериальную основу. Член-корреспондент АН СССР А. Г. Вологдин отмечает, что ему приходилось наблюдать под микроскопом остатки древних железобактерий во многих рудах - из Кривого Рога, с Кольского полуострова, из Казахстана, из Сибири, с Дальнего Востока. И на дне Мирового океана океанологи обнаруживают колоссальное количество скоплений железомарганцевых конкреций микробиологического происхождения.

Микробам принадлежит также важная роль в образовании нефтяных залежей, месторождений газа.

А коль эти бесконечно малые организмы ведут такую титаническую геологическую деятельность в масштабах нашей планеты, коль они так могущественны и всесильны, то их, естественно, нужно заставить работать на человека не только в микробиологической, химической, пищевой, фармацевтической промышленности, в сельском хозяйстве, но и в горнорудной и металлургической промышленности. Здесь для них необъятное поле деятельности.

Хорошо известно, например, что Советский Союз по запасам серы занимает одно из ведущих мест в мире. Однако рост производства, новые отрасли химической промышленности требуют все больше и больше сырья. Крупнейшие же месторождения серы постепенно иссякают, а новые обнаружить все труднее. Выход нашелся совершенно неожиданно. Ученым было известно, что арабы, живущие у озера Айнез-Зауя в Северной Африке, в течение многих лет добывали на его берегах серу. Но и сейчас в водах этого озера совершается таинство сероосаждения; 20-сантиметровый слой серы устилает все дно. Аналогичная картина наблюдается и на озере Серном Куйбышевской области, в котором еще при Петре I добывали серу для производства пороха. Чтобы проникнуть в тайну этого процесса, ученые построили миниатюрную модель африканского озера и поставили ряд опытов: в обычную колбу с водой поместили гипс и сульфат натрия, затем в этот же сосуд поселили сульфатредуцирующие и так называемые пурпурные бактерии. Первые создавали из исходных веществ сероводород, а вторые переводили его в серу. На стенках и дне колбы выпадал осадок серы!

Позвольте, может сказать читатель, одно дело - осаждение серы в естественных водоемах, другое - получение ее в стеклянной колбе. Хватит ли сил у микробов, чтобы поставить такое дело на индустриальную ногу? Это ведь не производство пенициллина, а большая химия. Ведь речь идет о сотнях тысяч и миллионах тонн. Но не будем спешить с выводами. Обратимся к расчетам ученых. А они показывают, что при воспроизведении условий лабораторных экспериментов в водоеме глубиной 5 метров и площадью 1 квадратный километр за сто дней серобактерии выработали бы от 100 до 500 тысяч тонн серы! Как видите, эти цифры довольно убедительно говорят о высокой "производительности труда" рабочих-невидимок. Реальность произведенных расчетов можно подтвердить также примером, приведенным академиком В. И. Вернадским в "Очерках геохимии": микробы так быстро размножаются в подходящих условиях, что одна бактерия за 4-5 дней может образовать 1036 особей - объем, равный океану. Значит, все дело в том, чтобы создать микробам подходящие условия, и тогда они будут работать "не за страх, а за совесть". Такие условия не так уж трудно найти или создать. Английские ученью Батлин и Посгейт предложили, например, "заразить" серобактериями некоторые озера Африки и Австралии, располагающие исходными материалами, чтобы превратить их в подобие озера Айнез-Зауя. Не менее подходящей, а главное, дешевой средой для деятельности серобактерий могут стать сточные, канализационные воды. Здесь можно получить двойной выигрыш: микробы будут вырабатывать серу и одновременно очищать городские отбросы.