Дирк Бокмюль - Тайная жизнь домашних микробов: все о бактериях, грибках и вирусах

Итак, высокие температуры разрушают протеины в клетках (если вы хотите произвести впечатление, то можете сказать «денатурируют»), и тогда все процессы там останавливаются. Занавес. Поскольку эта проблема касается принципиально всех клеток, то мы очень стараемся не допускать чрезмерного повышения температуры нашего тела: например, начинаем потеть, когда становится жарко. Бактерии, естественно, это делать не умеют. Вообще-то жаль, если задуматься, ведь 40 триллионов бактериальных клеток в организме человека могли бы стать очень существенной целевой группой для производителей дезодорантов. Они, правда, разработали ряд других средств от воздействия жары, но жара, как вы поняли, сама прекрасно убивает микробы.

Итак, давайте запомним: бактерии и грибы могут, в зависимости от их вида, выживать и размножаться в широком температурном диапазоне. Чтобы помешать этому, их нужно либо заморозить (низкотемпературная морозильная камера), либо поддать им пару.

Но подходящая температура – это не единственное, что нужно микроорганизмам для жизни. В конце концов, они не меньше нашего любят не только болтаться у бассейна, но и вкушать при этом кофе глясе… хотя для большинства из нас потребляемые с ним калории будут лишними, и все же – для комфортного самоощущения какое-нибудь лакомство просто необходимо. То же и с микробом: ему требуются питательные вещества, но что именно по вкусу бактерии? Ответ на этот вопрос и прост, и сложен одновременно, поскольку в принципе нет такого источника питания, который бы хоть какие-нибудь виды микроорганизмов для себя не открыли. Под источниками питания я, однако, не имею в виду подразделение на мясо и свежие овощи, как вы, возможно, подумали. Честно говоря, я пока еще не задумывался о том, есть ли на свете микробы-веганы; все эти тонкости большинству бактерий и грибов по барабану. Микробиологи подразделяют своих подопечных на гораздо более широкие категории: на те микроорганизмы, которые преобразуют в энергию органическую материю (что, впрочем, мы тоже делаем независимо от того, съели мы шницель из свинины или из соевых бобов), и на те, которые предпочитают питаться неорганическими субстанциями.

В органических веществах мы, в общем-то, ориентируемся: есть углеводы (к примеру, сахар и крахмал, но также целлюлоза, если вы микроб), белки и жиры. Микроорганизмы в принципе потребляют все эти питательные вещества, и это вполне понятно: в них во всех заложено много энергии. А как насчет неорганических веществ? Не знаю, когда в вашем меню в последний раз был бефстроганов из железа с пюрированной серой на гарнир, могу лишь сказать про себя, что ничего подобного пока не пробовал. Но если серьезно: некоторым бактериям это нравится. Когда во время своих лекций я объясняю, как именно происходит переработка этих веществ, процентов, наверное, девяносто моих студентов сидят в «Фейсбуке», поэтому не буду здесь вдаваться в подробности. Скажу лишь, что у поедателей железа довольно нелегкая доля, и микроб тоже предпочел бы ливерную колбаску, будь у него возможность ее раздобыть. Но вот что стоит запомнить: нет ничего, чего бактерии не смогли бы переработать. Это их свойство могло бы, кстати, приносить практическую пользу; так, можно было бы, например, изничтожить нефтяное пятно в Северном море с помощью специальных штаммов бактерий или очистить территории старых химических заводов от токсичных веществ. Некоторые бактерии могут получать энергию из солнечного света, как растения. А вот грибы устроены проще и жрут все, что попадет им на тарелку. Что еще раз свидетельствует о нашем относительно близком родстве с шампиньоном.

Некоторые бактерии могут получать энергию из солнечного света, как растения.

Однако для выработки энергии из свиной рульки с картофельными клецками (будем исходить из этого благоприятного расклада, а не из того, что обычно происходит на практике, когда свиная рулька перекочевывает непосредственно в жировые клетки в области живота) нам требуется кое-что еще, а именно кислород. Говоря простыми словами, он нужен нам затем, чтобы захватывать энергию, содержащуюся в углеводах, белках и жирах, прежде чем эта энергия на пути через наши клетки не будет выкачана из пищи и заныкана по другим местам. При этом атомы водорода из органических веществ взаимодействуют с кислородом, и от некогда калорийных составляющих нашего обеда остается лишь двуокись углерода (СО 2). Такое явление называют дыханием , и с биологической точки зрения это исключительно эффективный способ добычи энергии. Неудивительно, что его используют также многие микроорганизмы, однако есть тут маленькая закавыка: молекула кислорода довольно агрессивна и может нанести клетке огромный урон (подсказка: свободные радикалы). У клеток человеческого организма есть некоторые защитные механизмы, способные сдерживать разрушительную силу кислорода. Но у многих микробов таких примочек в запасе нет, и потому они вынуждены не только обходиться без дыхания, но и залезать в самые укромные уголки, куда не доберется кислород. Такой образ жизни называют анаэробным, а его приверженцев – анаэробионтами. Эти самые анаэробионты в большинстве своем довольно несимпатичные малые, главным образом потому, что продукты обмена веществ бескислородного метаболизма, как правило, отвратительно воняют.

Итак, мы прошлись сейчас почти по всем важнейшим факторам, влияющим на жизнь микроба: температура, питательные вещества, присутствие или отсутствие кислорода. Интересно, что у микробов встречаются самые дикие предпочтения или комбинации этих факторов: например, есть бактерии, которые вместо кислорода «дышат» серными соединениями, или такие, которые благоденствуют лишь при температуре 120 °C и выше. Но есть еще кое-что, без чего большинство микробов не может обойтись, – это вода. Утверждение банальное, но в то же время чрезвычайно важное. Если на температуру, количество кислорода и наличие питательных веществ вы сами влиять не можете (если только вы не смываете в раковину волосы и щетину, не сидите на голодном пайке и не прогреваете квартиру до 70 °C), то против избытка влаги, а заодно и против непрошеных гостей-микробов вы кое-что можете предпринять.

Почему серый хлеб и хрустящие хлебцы не плесневеют? Разумеется, потому, что в хрустящих хлебцах практически нет влаги, и, следовательно, микроорганизмы ими не интересуются. Еще один пример: если вы хотите сохранить фрукты на долгое время, вы можете сварить из них варенье, причем с большим количеством сахара. «Опять он растекается мыслью по древу», – наверное, подумали вы, – но нет, не растекаюсь, ведь варенье может долго храниться именно из-за того, что в нем у микробов нет возможности воспользоваться водой. Почему? Да потому, что дело не в фактическом содержании влаги в продукте питания, а в том, сколько влаги доступно бактериальным и грибковым клеткам. Из-за сахара в варенье настоящий дефицит воды, по крайней мере с точки зрения одноклеточных живых существ. Дело в том, что молекулы сахара окружают себя слоем из молекул воды – гидратной оболочкой, – и этот слой накрепко приклеивается к сахару, так что клетки микроорганизмов могут тянуть их и рвать сколько угодно, но молекулу воды они из оболочки не вынут. Хуже того: молекулы сахара со своей стороны тоже пытаются добраться до воды, содержащейся в молекулах микроорганизмов, причем небезуспешно. В варенье микробы форменно высыхают и погибают, поэтому вы можете не беспокоиться, как бы ваше варенье не испортилось.