Владимир Бетина - Путешествие в страну микробов

• Название: Путешествие в страну микробов
• Автор: Владимир Бетина
• Издательство: Мир
• Жанр: Биология
• Год: 1976

Первые шаги ученых в исследовании микроорганизмов, место микроорганизмов в биосфере, вирусы и механизм наследственности, использование микроорганизмов на благо человека — таков далеко не полный перечень проблем, которые освещает в своей книге словацкий ученый. Многочисленные фотографии, схемы и рисунки помогают лучше понять те сложные процессы природы, о которых лаконично и просто рассказывает автор.

Книга рассчитана на школьников старших классов, интересующихся миром микроорганизмов, на студентов, аспирантов и преподавателей.

---

Из творога изготовляют различные виды сыров. В их дозревании активное участие принимают микробы. Вкусовые качества сыров как раз и зависят от того, какие микроорганизмы играют ведущую роль при их созревании. Почти в каждой стране имеется свой специфический сыр. Родина эмментальского сыра — Швейцария, в Голландии изготовляют известный эдамский сыр, Италия славится своим пармезаном, в Болгарии производят знаменитый кашкавал.

Франция — производитель известных сыров, получаемых при помощи микроскопических грибов. На юге страны уже почти 1000 лет изготовляют из овечьего молока сыр рокфор. В районе Рокфора разводят высокоудойных овец, а сыр производят на небольших местных заводах. Предварительно выращивают хорошо растущий на хлебе плесневый гриб Penicillium roqueforti. Хлеб размельчают и хранят во влажном и холодном месте. Творог закладывают в формы и посыпают крошками такого хлеба. В сыре, который выдерживают в высеченных в скалах погребах, гриб разрастается и проникает до самой его сердцевины. Другой известный французский сыр — камамбер. Для его созревания используется гриб Penicillium camemberti. Французы — большие знатоки и любители сыров. Президенту Ш. де Голлю приписывают такие слова: «Трудно управлять страной, в которой потребляется свыше трехсот разных сортов сыра!» (фиг. IX).

Угроза голода

В начале нашей эры на Земле насчитывалось около 250 миллионов человек. За последующие 1600 лет число их приблизительно удвоилось. Дальнейшее удвоение населения наступило спустя всего лишь 200 лет. Начиная с 1800 года только за 150 лет количество людей ра планете увеличилось втрое. Для увеличения нынешнего населения в 2 раза потребуется, по некоторым расчетам, неполных 40 лет.

В связи с этим возникает серьезный вопрос — будет ли обеспечено продуктами питания все увеличивающееся население Земли? Не следует забывать, что сегодня 2/3 человечества терпит недостаток в тех или иных продуктах питания.

Важную роль в борьбе с голодом играет и будет играть микробиология, поскольку микробы можно использовать для получения дешевых кормов и продуктов питания для человека. Многие микроорганизмы очень неприхотливы в питании, для их промышленного выращивания могут быть использованы отходы сельского хозяйства и промышленности. Поскольку микроорганизмы размножаются очень быстро, с их помощью можно получать белки, жиры и витамины за значительно более короткий срок, чем при выращивании сельскохозяйственных растений или разведении домашних животных.

Вот уже несколько десятилетий известен дрожжевой организм Torulopsis atills (фото 70). Для его промышленного выращивания могут быть использованы патока, сульфитные щелока с целлюлозных заводов и другие отходы микробиологической промышленности. При росте и размножении в клетках Т. utilis накапливаются белки и витамины, полученные из очень дешевых питательных веществ. Каждый килограмм сухой биомассы этого гриба содержит 500 г белков, 50 г жиров и 0,5 г витаминов. До сих пор на целлюлозных предприятиях мы теряем огромное количество питательных веществ в сульфитных щелоках, спускаемых чаще всего в реки, где они, кстати, отнюдь не благоприятствуют ведению рыбного хозяйства. В мировом масштабе из сульфитных щелоков можно было бы при помощи гриба Т. utills получать по крайней мере миллион тонн высококачественных кормов.

В Финляндии белки получают из сульфитных щелоков так называемым методом «пекило», который заключается в непрерывном выращивании микроскопических грибов в специальных ферментёрах. Получаемый продукт чрезвычайно ценен по своему составу, поскольку содержит аминокислоты и витамины. Используется как высококачественная замена импортируемой соевой и рыбной муки и как отличная добавка к кормам в животноводстве.

Сульфитные щелока могут быть использованы и при микробиологическом получении жиров. Некоторые микроорганизмы откладывают в своих клетках большое количество жиров, иногда до четверти веса сухой массы. Эти жиры по качеству сравнимы с лучшими растительными маслами, что позволяет использовать их в пищевой промышленности.

Микробиологи предпринимают попытки пополнить нашу пищу грибами, которые мы могли бы получать не только в лесах. Некоторые грибы удается культивировать промышленным способом, сходным с производством дрожжей. По внешнему виду искусственно выращиваемые грибы отличаются от лесных, но по своей питательной ценности не уступают последним. В некоторых странах уже выращивают таким образом шампиньоны и пытаются наладить производство и других грибов.

Не менее ценным источником пищевых продуктов и кормов в будущем должны стать зеленые водоросли. Из них будут получать дешевые белки, жиры и витамины. Для их выращивания можно использовать водохранилища, а неплодородные участки, годные к затоплению, превратить в «водорослевые нивы». Выход белка из водоросли хлореллы (Chlorella vulgaris), которую выращивали в водоемах Японии, достиг 15 725 кг на 1 га в год. Такая же площадь травяного покрова дает лишь 673 кг белков, посевы арахиса — 471 кг, а при скармливании скоту трав с 1 га получают 101 кг белков в молоке и 61 кг в мясе.

Кроме сельскохозяйственного способа культивирования водорослей, распространено и их промышленное производство. С этой целью они выращиваются в больших емкостях, снабженных необходимыми источниками света и устройствами для подведения углекислого газа, который обеспечивает процесс фотосинтеза.

Возможно и другое использование водорослей. Советский ученый В. Н. Грезе из Института биологии южных морей в Севастополе подсчитал, что из Черного моря ежегодно можно добывать до 800 000 т красных водорослей для получения агара и других веществ, необходимых в медицинской и пищевой промышленности.

Корма из сырой нефти

Уже долгое время обсуждался вопрос о том, как использовать микроорганизмы, питающиеся составными частями нефти. Известно, что клетки этих микробов содержат, помимо белков, витамины из группы В и каротины, преобразующиеся в организме животных в витамин А. Группа микробиологов из одной английской нефтяной компании выделила культуру микробов, использующих в качестве источника углеродного питания некоторые компоненты сырой нефти и синтезирующих при этом большое количество белков. Если применять питательную среду, которая содержит, помимо соответствующего компонента сырой нефти, еще и азотные вещества с минеральными солями, необходимыми для питания микробов, то выращиваемые в ней микробы будут очень интенсивно разлагать нефтяные продукты и синтезировать белки. По имеющимся данным, с каждой тонны углеводородов можно получать таким путем до тонны белков. Интересно, что эти микробы потребляют как раз такие составные части сырой нефти, которые до сих пор практически не использовались и являются очень дешевым сырьем. По некоторым расчетам, менее 1 % обрабатываемой в настоящее время в мире сырой нефти хватило бы на возмещение недостатка пищевых продуктов на всей планете. Исследователи сравнивали кормовые дрожжи, полученные таким способом, с рыбной и соевой мукой, скармливаемыми домашней птице, и получили очень обнадеживающие результаты. Дрожжи из углеводородов получаются на французских заводах недалеко от Марселя, где размещаются предприятия по очистке нефти. По официальным данным, в Японии за одно полугодие 1970 года намечалось получить из углеводородов четыре с половиной миллиона тонн белковых кормовых веществ. Очень интенсивные опыты в этом направлении проводятся в Чехословакии.

Бактерии, вырабатывающие аминокислоты

Японские микробиологи в 50-е годы обратили внимание на другую важную роль бактерий. Они выделили микробы, продуцирующие аминокислоты, которые можно было бы использовать для повышения качества пищевых продуктов или как добавку к кормам домашних животных. Первой аминокислотой, которую стали получать таким путем в промышленном масштабе, была глютаминовая кислота. Несколько позднее началось производство лизина, принадлежащего к группе так называемых незаменимых аминокислот. Эти аминокислоты — совершенно необходимые, действительно незаменимые компоненты в питании человека. Лизин, вырабатываемый при помощи микробов, может быть использован для повышения качества менее ценных белков. Его получают и на чехословацких предприятиях микробиологической промышленности. Число получаемых с помощью микробов незаменимых аминокислот все время растет. Так, в Японии уже в 1970 году планировалось производство ряда аминокислот (таблица 14).

Бактерии вырабатывают аминокислоты очень эффективным методом. Своеобразный синтез этих веществ происходит в желудке жвачных, если в корм добавить сравнительно дешевое химическое соединение — мочевину (или карбамид).