Наталья Сердцева - 99 секретов науки

Сейчас, во времена электронных микроскопов, микроорганизмы изучены во всех подробностях. Итак, что мы о них знаем? К микроорганизмам относят мельчайшие формы жизни, которые невозможно увидеть невооруженным глазом. Их размеры начинаются от 0,1 мм, они могут быть одноклеточными и многоклеточными, иметь ядро в составе клетки или не иметь. Приспособляемость микроорганизмов к условиям окружающей среды поразительна: некоторые из них выживают при экстремально высоких температурах, другие могут обходиться без воздуха, используя для дыхания неорганические элементы, третьи не погибают от облучения, опасного для всего живого.

Без микроорганизмов невозможно представить существование жизни на Земле. Эти крошечные существа участвуют в круговороте важнейших элементов в природе: азота, фосфора, углерода и т. д. Они утилизируют тонны погибших растений и животных, создавая питательный слой почвы. Населяя организм людей и животных, они помогают нормальному функционированию пищеварения и других систем.

Это была светлая сторона микробов, а теперь – о темной. Есть среди микроорганизмов и такие, что приносят явный вред: переносят опасные заболевания, нарушают баланс внутри живых систем, паразитируют, приводя к гибели хозяина. С ними приходится неустанно бороться разными методами.

В конце XVIII века английские естествоиспытатели, путешествующие по Австралии, прислали на родину шкуру утконоса. Ученые, в руки которых она попала, поначалу решили, что это розыгрыш: какой-то умелый таксидермист пришил к шкуре крота или бобра утиный клюв. Они тщательно изучали посылку, надеясь найти скрытые стежки. Но не нашли. А вскоре из Австралии были привезены первые живые зверьки, похожие на бобров, но с утиным клювом, с выделительной системой птиц, передвигающиеся, подобно рептилиям. Ученые, для которых важно разложить все по полочкам, схватились за голову: к какому классу отнести эту неведомую зверушку?

В итоге утконос был признан млекопитающим отряда однопроходных (близких к рептилиям), семейства утконосовых. Кроме него, сегодня в этом семействе никого нет, но в доисторические времена у утконоса были дальние и близкие родственники.

Он кажется собранным из частей разных животных: мохнатая голова, широкий клюв, покрытый темной кожей, длинный сильный хвост, перепончатые лапы с когтями. Когда утконос плавает, его лапы действуют как плавники; когда выбирается на сушу, перепонка между пальцами подгибается, на первый план выступают когти: ими утконос копает землю не хуже любого крота. Лапы утконоса находятся по бокам тела, поэтому его походка скорее напоминает походку крокодила, чем млекопитающего (у млекопитающих конечности располагаются под туловищем).

Утконосы живут на берегах рек и озер, могут поселиться и в болоте. Они выкапывают для себя глубокие просторные норы с узким входом, у которого есть интересная функция: он работает как приспособление для отжима. Когда утконос пробирается сквозь тесный тоннель, его шкура отжимается, освобождаясь от лишней воды. У себя дома это животное предпочитает быть сухим!

Представьте себе огромного тираннозавра, весом с большой грузовик, ростом с пятиэтажку, с мощным хвостом и гигантской оскаленной пастью. Представили? Испугались? Это неудивительно.

Но был у тираннозавра один современник, который его совершенно не боялся. Анкилозавр был закован в твердую броню, а на конце его хвоста находилась тяжелая костяная дубинка. Когда какой-нибудь лихой хищник хотел попробовать его на вкус, анкилозавр поджимал незащищенные лапы и превращался в настоящий бронированный танк. Размеры его были немаленькие – до 6 метров в длину, но на фоне других огромных динозавров он гигантом не выглядел. Если хищник не понимал намека и продолжал нападать, анкилозавр пускал в ход свой хвост. Он размахивал им, как богатырь булавой, и при удачном попадании мог переломать врагу все кости.

Приблизительно 2,5 миллиарда лет назад биосфера нашей планеты вывернулась наизнанку – этим образным выражением биологи описывают процессы, связанные с кислородной революцией. Первые формы жизни, появившиеся на Земле 4 миллиарда лет назад, были анаэробными, то есть они существовали без кислорода и не выделяли его в процессе жизнедеятельности. Им был знаком фотосинтез, но он происходил не так, как у нынешних растений: бактерии и одноклеточные археи далекой древности «дышали» серой, аммиаком или солнечным светом, в ходе химических реакций преобразуя их в энергию.

Чуть позже появились первые микроорганизмы, способные к фотосинтезу в привычном для нас понимании, с выделением кислорода, – цианобактерии. Их было немного, они существовали колониями, образуя так называемые кислородные карманы. Вокруг этих карманов атмосфера была насыщена аммиаком, сероводородом, углекислым газом, метаном. Одноклеточные археи и анаэробные бактерии чувствовали себя в этой атмосфере прекрасно.

Но постепенно количество цианобактерий стало увеличиваться, уровень кислорода в атмосфере стал подниматься. Сначала он сразу расходовался: происходило окисление горных пород и атмосферных соединений. Когда этот процесс завершился, кислород стал накапливаться, его становилось все больше и больше. Постепенно атмосфера вывернулась наизнанку – кислород был повсюду, а анаэробные организмы образовали безкислородные карманы, где могли продолжать существование. Для них кислородная революция обернулась катастрофой, их численность резко уменьшилась.

Теперь на Земле царили цианобактерии и их родственники, эволюция которых привела к созданию известных нам сегодня форм живого мира, где подавляющее большинство организмов дышит кислородом, а зеленые растения исправно поставляют его в атмосферу.

«Мы все связаны круговоротом жизни, – говорил лев своему подрастающему сыну Симбе в известном мультфильме. – Мы едим антилоп. Когда мы умираем, то становимся травой. Антилопы едят эту траву». Это краткое описание того, как в природе происходит круговорот углерода.

Углерод – одна из главных составляющих жизни, он есть в каждой молекуле растения и животного. При этом атомы углерода постоянно мигрируют по биосфере: сегодня атом находится в составе листа клевера, завтра его съела корова, и он стал частью ее клетки, послезавтра корова умерла, микроорганизмы переработали ее ткани, атом углерода высвободился и оказался в атмосфере. Затем его поймало какое-нибудь растение и в процессе фотосинтеза сделало частью себя. И так до бесконечности, в разных вариантах и путях – на суше, в море, в воздухе.