Владимир Бетина - Путешествие в страну микробов

Особенно нуждаются в ростовых веществах молочнокислые бактерии. Молоко как естественная среда их обитания содержит и витамины и аминокислоты, однако в течение длительного периода развития эти микроорганизмы как бы «избаловались» и перестали вырабатывать ростовые вещества. Другие же микробы, напротив, сами синтезируют витамины из основных питательных веществ и откладывают их в своих клетках. Дрожжи, например, очень богаты витаминами из группы В.

Свежевспаханное поле обязано своим характерным запахом почвенным организмам — актиномицетам. Запах масла и различных сыров также по большей части определяется микробами, выделяющими пахучие вещества. Соединения, обусловливающие аромат вина, являются продуктами жизнедеятельности некоторых дрожжей и других микроскопических грибов, присутствующих еще в свежем винограде, а также бактерий, продолжающих свою деятельность в процессе брожения.

Микробы являются источником многих очень неприятных, а часто и ядовитых пахучих веществ. Давно известно о случаях смерти людей в помещениях, оклеенных обоями, которые были натерты «швейнфуртской зеленью». Микроскопические грибы, разлагающие швейнфуртскую зелень, выделяют летучие соединения мышьяка. Особую активность проявляет при этом гриб Penicillium brevicaule, способный из мышьяковых соединений образовывать органические вещества с запахом чеснока.

Неприятные гнилостные запахи образуются не без участия сероводорода, аммиака и других соединений, возникающих в результате жизнедеятельности гнилостных бактерий при разложении белков. Отдельные микроорганизмы выделяют летучие вещества, которые оказывают раздражающее влияние на родственные микробы. Гифы микроскопических грибов, например, растут в направлении источника этого химического раздражения.

Левенгук, сообщая Лондонскому королевскому обществу о наблюдаемых им «зверушках», писал, что они отличаются способностью очень быстро передвигаться. Мы уже рассказывали, что, по предположению Левенгука, микробы должны иметь ножки, хотя увидеть их ему не удавалось. Мы узнали также и о том, что органы движения бактерий видны только при очень сильном увеличении в электронном микроскопе; ими оказались не ножки, предсказанные Левенгуком, а жгутики.

Мы, так же как и Левенгук, можем наблюдать движение бактерий под обычным микроскопом и не видеть при этом их жгутиков. Если на предметное стекло капнуть капельку несвежего молока и наблюдать ее под микроскопом, нашему взору откроются движущиеся бактерии. Одни из них будут медленно змееобразно извиваться, другие — стрелой пролетать через все видимое поле. Итак, после вопроса об органах движения бактерий мы приходим ко второму интересующему нас вопросу — о скорости передвижения бактерий.

И здесь, в царстве микробов, как и в мире крупных животных, мы найдем своих спринтеров и стайеров. Серобактерии из рода Chromatium за секунду проплывают расстояние 20–40 нм, а бактерии из рода Spirillum — до 100 нм. Spirillum длиной 10 нм проплывает за секунду расстояние в десять раз большее, чем его длина. Это соответствует скорости бегуна ростом 170 см, который пробегает в секунду 17 м; при такой скорости в час он должен был бы пробежать более 60 км! Однако мы знаем, что и лучший бегун мира способен пробежать 10 км лишь за полчаса. Таким образом, отношение скорости к высоте тела у спортсменов-бегунов втрое меньше, чем у спирилл, которые должны к тому же преодолевать значительно большее сопротивление, чем то, которое преодолевает бегун.

Но в мире микробов мы знаем еще более выдающихся «рекордсменов». Микроскопические грибы, обитающие в воде, размножаются зооспорами — подвижными овальными или круглыми спорами, которые снабжены жгутиками. Некоторые из них проплывают за секунду расстояние в 25 раз большее, чем их длина, а зооспоры водной плесени Actinoplanes — даже в 99 раз большее! Бегун на стометровой дорожке за секунду пробегает расстояние, лишь в 7 раз превышающее его высоту. Если бы он хотел достичь скорости зооспор, ему нужно было бы пробежать за час около 600 км!

При помощи жгутиков передвигаются и простейшие, принадлежащие к крупной систематической группе жгутиковых. Амебы осуществляют активное движение тем, что переливанием цитоплазмы изменяют форму своих клеток и выдвигают из них так называемые псевдоподии, что позволяет им передвигаться даже по твердому субстрату. Однако нам известны многие виды микробов, движущихся только пассивно, вместе с массой жидкости. К категории этих «ленивых» микробов относятся, например, уже знакомые нам по спиртовому брожению дрожжи, а микроскоп показал, что пекарские дрожжи — не что иное, как спрессованные клетки дрожжей. Микробы могут пассивно переноситься и мельчайшими частицами пыли или капельками слюны, которые при чихании и кашле выбрасываются в окружающую среду.

Таким образом, невидимый мир микробов находится в природе в постоянном движении (пассивном или активном). Движение — одно из существенных проявлений жизни. Оно происходит и внутри клеток, где постоянно движутся молекулы различных соединений или клеточных образований.

Как сказал известный французский физиолог XIX века Клод Бернар, жизнь есть творение. Живые организмы отличаются от неживой природы главным образом тем, что растут и размножаются. Их рост и размножение лучше всего наблюдать у таких одноклеточных микроорганизмов, как бактерии или дрожжи.

Рост бактериальной клетки не безграничен. Достигнув определенной величины, она перестает расти. Но ее жизнь при этом не кончается, она продолжает создавать живую материю, и под микроскопом мы можем наблюдать, как в известный момент она начинает делиться на две части, которые вскоре отделяются друг от друга и становятся двумя самостоятельными равноценными организмами. Так из одной материнской клетки появляются две дочерние. Вырастая, они тоже делятся, и в результате образуются четыре клетки, потом восемь, шестнадцать и т. д. Клетки, возникшие из одной материнской, представляют уже новое поколение (новую генерацию), подобно человеческому потомству (фото 27 и 28).

Время от возникновения клетки до ее деления на последующие две, то есть продолжительность существования одной генерации, называется временем генерации. В природе наблюдается определенная закономерность: чем мельче организм, тем скорее появляется у него новое потомство. Бактерии при благоприятных условиях размножаются очень быстро. Из них быстрее всего — кишечная палочка Escherichia coli; каждые 20 мин материнская клетка делится на две дочерние. Если бы размножению клеток кишечной палочки ничто не препятствовало, из одной бактерии в течение одних только суток возникло бы такое количество клеток, что из них можно было бы соорудить пирамиду с основанием в 1 км 2, а высотой до 1000 метров.