Путешествие в страну микробов - Владимир Бетина

В клетках нескольких видов микробов было установлено присутствие красящего вещества крови — гемоглобина! Некоторые из этих красящих веществ являются антибиотиками, как, например, желтый хлортетрациклин или красный актиномицин.

Бактерии в истории человечества

Древнеримский историк Квинт Курций Руф в своей «Истории Александра Македонского» так описал одну из его побед при покорении Малой Азии. При осаде города Тироса в 332 году до н. э. в армии Александра Македонского произошло неприятное событие — в хлебе появились большие красные пятна, напоминающие пятна крови, и солдат охватил страх. Они посчитали это за плохое предзнаменование. Хитрый придворный мудрец Александра истолковал это «знамение» так: «Кровавые пятна действительно знак богов, но поскольку они находятся внутри запеченного хлеба, это означает гибель войск, находящихся внутри осажденных стен города. Боги указывают на свою благосклонность войскам Александра и дают понять, что его победа обеспечена». Толкование мудреца так подняло дух армии, что солдаты с воодушевлением атаковали стены города и в скором времени захватили его.

Схожие случаи известны и из истории Средних веков. В VI веке «кровавые пятна» в хлебе появлялись во французском городе Тур.

Подобные же пятна вызвали сильное волнение в 1819 году в итальянском селе Леньяро близ Падуи. В одном из домов на кукурузных лепешках появились красные пятна. Вскоре «эпидемия» охватила всю деревню и потребовалось вмешательство властей, поскольку волнение населения приняло характер паники. Комиссия специалистов исследовала загадочный случай. Все указывало на то, что «кровавые» пятна вызваны какими-то микроорганизмами. Один из членов комиссии перенес некоторое количество «зараженного» хлеба на свежий, и пятна очень скоро появились и на этом хлебе. Это было верное доказательство того, что возбудитель «эпидемии» — живой организм. После дезинфекции зараженных продуктов распространение красных пятен прекратилось. В честь мореплавателя Серрати эту «чудотворную» бактерию назвали Serratia marcescens (marcescens означает гниющий). S. marcescens синтезирует в своих клетках кроваво-красное красящее вещество продигиозин. Теперь мы уже не только знаем химический состав этого вещества, но и научились получать его искусственным путем. Этого впервые добились в 1962 году американские химики Г. Раппопорт и К. Г. Холден.

Микробы и витамины

Хорошо известно, что для нормального роста и развития человека и животных недостаточно пищи, содержащей только источники энергии и «строительного» материала. Животному организму необходимо еще небольшое количество веществ, названных польским врачом Казимиром Функом (1912) витаминами. К ним относятся соединения, создать которые сам организм не в состоянии и должен усваивать их с пищей. Недостаток витаминов в пище обычно вызывает различные болезненные симптомы.

Большая часть витаминов растительного происхождения. Некоторые из них (витамин А и витамин D) принимают свой окончательный химический облик лишь в организме животных, где они создаются из близких по составу провитаминов, содержащихся в пище.

Витамины очень тесно связаны с ферментами и, как правило, входят в состав последних в качестве так называемых коферментов. Такие ферменты состоят в основном из двух частей: апофермента, соединения белкового характера, и кофермента, представленного обычно одним из витаминов. В качестве примера сложного фермента можно привести карбоксилазу, которая при разложении сахаров освобождает углекислоту из пировиноградной кислоты. Кофермент карбоксилаза (или кокарбоксилаза) и есть витамин В1 который связан с молекулой фосфорной кислоты.

Такие ферменты бывают активными только в тех случаях, если обе их составные части — апофермент и кофермент — соединены между собой. Недостаток витамина приводит к ослаблению активности соответствующего фермента.

Зеленые растения, как уже было сказано, сами производят необходимые витамины. Животные же получают витамины с пищей, так как неспособны образовывать их из основных элементов. Раньше считалось, что микробы не нуждаются в витаминах. Такая точка зрения была основана на том факте, что плесневый гриб Aspergillus niger, о котором мы уже не раз упоминали, размножается на питательных средах в отсутствие витаминов. Однако позднее от этого мнения пришлось отказаться, поскольку многие другие микроорганизмы не могли развиваться в средах, лишенных витаминов.

Известно, что гриб Phycomyces blakesleeanus не растет без витамина В1. Для выращивания 1 мг сухого вещества этого гриба необходимо 5 мкг витамина В1. Доза ничтожная, но совершенно необходимая для его развития.

Помимо витаминов многие микробы требуют для своего существования и не-которых других соединений, в том числе аминокислот. Такие «дополнительные» соединения, включая витамины, необходимые для роста микробов, мы называем ростовыми веществами.

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.

Запахи, издаваемые микроорганизмами

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.

6. Жизнь и смерть микроорганизмов

Жизнь есть творение

Микробы в движении

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.