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.

---

Бактерии освобождают из этого вещества аммиак, необходимый другим бактериям для получения аминокислот из соединений, образующихся из целлюлозы в желудке хозяина.

В Великобритании пытались выделить бактерии из организма жвачных и культивировать их в лаборатории, с тем чтобы найти пути получения других белков или аминокислот. Но оказалось, что подкормка скота мочевиной — значительно более эффективный способ. Руководивший этими экспериментами П. Н. Хобсон, один из ведущих микробиологов, так оценивает эту работу: «Можно прислушиваться к различным точкам зрения, однако рациональнее всего оставить бактерии в рубце жвачных, где они служат источником белков для питания человека».

Антибиотики в борьбе с голодом

Антибиотики являются одним из важных средств для создания пищевых запасов. Некоторые из них оказывают важные услуги в борьбе с микробами — вредителями растений. В животноводстве они служат лечебными средствами при инфекционных болезнях домашних животных и, таким образом, косвенно способствуют более полному обеспечению человека продуктами питания.

Кроме того, антибиотики применяются и как средство, повышающее качество кормов. Несколько граммов хлортетрациклина (в Чехословакии используют препарат ауреовит) на 1 т кормов повышает у молодых животных вес до 20 %. Добавление антибиотиков способствует лучшему усвоению кормов, что лает возможность снизить рацион животных на 1 кг живого веса. Ауреовит содержит, помимо всего прочего, и витамин В12.

Хорошую службу оказывают антибиотики и при кратковременной консервации некоторых продуктов. Антибиотик низин применяется при хранении молока в сыродельной промышленности. Замораживая рыбу, достаточно добавить 2–8 мг хлортетрациклина на 1 кг льда (всего несколько тысячных долей процента), чтобы рыба сохранялась на 7—10 дней дольше. Антибиотики помогают сохранять свиное, говяжье и птичье мясо.

Многие ученые считают, однако, что в подобных случаях следует использовать лишь такие виды антибиотиков, которые не применяются в медицине. К этому их побуждает опасение возможного распространения устойчивых к антибиотикам микробов.

Живые инсектициды

В пятой части нашего путешествия в страну микробов мы познакомились с инсектицидами, при помощи которых человек ведет борьбу с насекомыми — переносчиками болезнетворных микробов, а также с вредителями культурных растений. Но у насекомых есть враги и из мира микробов. Ученых давно привлекала мысль использовать эти «живые инсектициды» для борьбы с вредными насекомыми.

Мечников в 1879 году провел очень интересный эксперимент. Введя в почву споры болезнетворных микробов, он инфицировал личинки насекомых-вредителей (опыт проводился в цветочном горшке). Успешные результаты навели на мысль о широком использовании этих микробов. Через некоторое время И. М. Красильщик основал при Одесском университете специальную лабораторию для выращивания микроскопических грибов, которые могут уничтожать личинки вредителей пшеницы. Так началась история «живых инсектицидов».

В первой половине нашего века эти интересные исследования продолжили другие ученые. При этом были открыты несколько видов микроорганизмов, вызывающих инфекционные заболевания и гибель вредных и опасных насекомых.

Эксперименты по искусственному заражению личинок вредителей давали, как правило, прекрасные результаты. Но при проведении полевых опытов и внедрении метода живых инсектицидов в широкую практику пришлось столкнуться с большими трудностями. Полевые условия предъявили к такого рода живым инсектицидам ряд строгих требований. Культура микроба должна быть высоковирулентной, иначе говоря, даже очень малое число индивидов должно вызывать в теле насекомого инфекцию. Микроорганизм должен иметь в своем жизненном цикле период покоя, когда он не размножается и, не теряя своих вирулентных свойств, хорошо переносит неблагоприятные условия внешней среды (действие ультрафиолетовых лучей, низкую влажность и др.). С такими условиями микроорганизму приходится сталкиваться, например, при опрыскивании микробами деревьев или полевых культур.

Несмотря на эти трудности, были достигнуты определенные успехи. О некоторых случаях применения живых инсектицидов хотелось бы рассказать.

У японского жука (Popillia japonica) известна молочная болезнь, вызываемая бактерией Bacillus popilliae. Для жизненного цикла этой бациллы, как и других бацилл, характерен период спорообразования. Споры хорошо переносят некоторые неблагоприятные внешние условия и через определенный промежуток времени прорастают, превратившись в растущие и размножающиеся вегетативные клетки. Споры микробов В. popilliae распространены в почве, оттуда с пищей они попадают в пищеварительный тракт личинок японского жука. Там споры прорастают, вегетативные клетки бактерий распространяются по всему организму, и личинка через некоторое время погибает. Но в мертвом насекомом снова начинается спорообразование бациллы, и тела личинок становятся опасным источником инфекции. В довоенные годы в США, Австралии и Новой Зеландии благодаря живым инсектицидам были достигнуты хорошие результаты[44].

К числу опасных вредителей полевых культур в Калифорнии относится гусеница, уничтожающая урожай люцерны. Группе сотрудников Калифорнийского университета удалось получить вирус, вызывающий инфекционное заболевание гусениц. В природе этот вирус проявляет свое губительное действие лишь в конце лета, когда гусеницы уже завершают свою вредоносную деятельность. Опрыскивая посевы люцерны вирусной культурой еще в весенние месяцы, можно своевременно уничтожить опасного вредителя и сохранить урожай.

Вирус легко размножается в организме гусениц, образуя множество телец кристаллического типа. После размножения вируса гусеница погибает. Мертвых гусениц высушивают и сохраняют до момента применения; тогда их растирают в порошок и засыпают в сосуд с водой. По имеющимся данным, на 1 га посевов достаточно вирусов, полученных из 12 гусениц. Небезынтересно отметить, что если порошок высушенной гусеницы развести 40 л воды, то в одной чайной ложке суспензии будет содержаться до 20 миллионов кристалликов, а в каждом из них — по нескольку сотен вирусных частиц. Опрыскивание посевов люцерны такой суспензией очень эффективно.

В последние годы немало надежд возлагали на другой живой инсектицид, известный в Чехословакии как турицид. Название этого организма — Bacillus thuringiensis — происходит от названия области (Земля Тюрингия, где 50 лет назад микробиолог Берлинер открыл эту бактерию). Родовое название Bacillus показывает, что мы и здесь имеем дело с микробом, образующим споры. Любопытным свойством этого микроба является то, что одновременно со спорами в его клетках возникают и кристаллические образования (так называемые параспоры), содержащие очень ядовитый токсин (фото 71). Такая клетка с параспорами, попав в пищеварительный тракт насекомого, вызывает его немедленную гибель. Этот токсин белковой природы, в нем обнаружили 17 аминокислот.

Препарат турицид получают, культивируя в промышленном масштабе В. thuringiensis. Микробы быстро размножаются в жидкой питательной среде, и на определенной стадии начинается спорообразование. При этом в клетках продуцируются кристаллы токсина. Питательная среда вместе с культурой микроба и его спорами соответствующим способом концентрируется до известного уровня, и препарат готов к употреблению. Он применяется в виде суспензии, которой опрыскивают полевые культуры, защищая их таким путем от насекомых-вредителей. Токсин действует на слизистую оболочку пищеварительного тракта личинки насекомого. Если вместе с кристалликами токсина личинка проглотит и споры В. thuringiensis, то последние начнут прорастать на поврежденной слизистой оболочке, продуцируя вегетативные клетки, которые быстро размножаются в теле жертвы, и личинка погибает.

В Чехословакии турицид вырабатывается в количествах, достаточных для его применения в промышленных масштабах. Много работают над внедрением этого препарата в практику и в других странах. На фото 72 представлены результаты применения турицида в овощеводстве.

24. На службе химии, и не только химии

Среди микробиологов не так уж много ученых, которые, проявляя интерес к тому, что делают полезные микробы, контролировали бы и направляли их деятельность на пользу человека.

С. Я. Ваксман

Микробы — продуценты ферментов

Мы уже знаем, что ферменты — это биологические катализаторы, то есть вещества, способствующие осуществлению многих химических реакций, которые-происходят в живой клетке и необходимы для получения питательных веществ и построения ее составных частей. Микробы тоже образуют ферменты. Все продукты жизнедеятельности микробов, о которых здесь говорилось, могут возникать только при непосредственном участии ферментов. По данным энзимологии — науки, изучающей ферменты, — эти биокатализаторы можно различными методами выделять из клеток, причем они не теряют своей химической активности. Мы знаем также, что их действие строго специфично, то есть при одинаковых условиях определенный фермент будет вызывать всегда одну и ту же химическую реакцию.