Мир микробов - Анатолий Смородинцев

Актиномицеты — группа, промежуточная между грибками и бактериями. Они походят на грибки тем, что тело их также состоит из многих клеток и образует ветвящиеся, переплетающиеся нити, только нити эти гораздо тоньше, чем нити грибков, и приближаются по толщине к бактериям (рис. 15). Сближает их с бактериями также отсутствие обособленных ядер в клетках. Ядерное вещество у актиномицетов и бактерий распределено по всей протоплазме клетки. Эти бактериоподобные грибы чрезвычайно нетребовательны к выбору пищи и питаются такими веществами, которые негодны для питания большинства других организмов. Поэтому актиномицеты очень широко распространены в природе.

Рис. 15. Сравнительная величина нитей актиномицета и плесневого грибка:

а — актиномицета; б — плесневой грибок (увеличение — 500×)

Еще проще строение бактерий (рис. 16). Большинство бактерий — одноклеточные организмы величиной от 1 до 5 микрон. По форме своего тела бактерии различаются мало. Известны только три основные формы: шарообразная, палочковидная и извитая. Бактерии, имеющие шарообразную форму, называются кокками, палочковидную — бактериями и бациллами, а извитую — вибрионами и спириллами. Некоторые виды бактерий имеют жгутики, с помощью которых они передвигаются (рис. 17).

Рис. 16. Бактерии:

1–6 — различные виды шарообразных бактерий; 7–9 — палочковидные бактерии; 10–12 — извитые формы бактерий

Рис. 17. Органы движения бактерий — жгутики

При относительном однообразии своей формы бактерии чрезвычайно разнообразны по своим жизненным проявлениям. Многие из них являются возбудителями ряда заразных заболеваний человека — чумы, холеры, брюшного тифа, дизентерии и др. Многие вызывают заразные заболевания животных и растений. Размножаются бактерии поперечным делением на две части. Почти все известные бактерии можно выращивать на искусственных питательных средах.

Следующая группа — риккетсии — является как бы переходной между бактериями и вирусами. По некоторым своим свойствам риккетсии походят на бактерии, а по некоторым — на вирусы. Так же, как бактерии, они имеют клеточное строение, но размеры их клеток чрезвычайно малы — значительно меньше 1 микрона. Они едва видны при рассматривании в микроскоп с увеличением в 1500–2000 раз, но не проходят через фильтры, пропускающие вирусы, чем и отличаются от вирусов.

Главное отличие риккетсий от бактерий, сближающее риккетсии с вирусами, это то, что они не растут на искусственных питательных средах. Для своего развития они требуют живых или в крайнем случае так называемых переживающих тканей животного; они поддерживают свою жизнедеятельность, проникая внутрь клеток и размножаясь в них. Риккетсии являются, таким образом, абсолютными внутриклеточными паразитами и могут жить только используя живые клетки организма-хозяина. К риккетсиям относятся возбудители сыпного тифа и ряда других заболеваний, передающихся кровососущими насекомыми.

Внутриклеточный паразитизм — свойство, присущее также и вирусам. Так же, как и риккетсии, вирусы способны размножаться только в живых клетках. Но, как мы уже говорили, вирусы не имеют даже подобия клеточного строения. Все тело вирусов — это крошечный белковый комочек, в основном состоящий из сложного белка — нуклеопротеида (соединение белка с нуклеиновой кислотой). Некоторые вирусы, поражающие растения, способны даже к кристаллизации. По некоторым своим свойствам вирусы приближаются к неживой материи. Вирус, извлечённый из живой клетки, в которой он паразитирует, не проявляет свойств живой материи: в нём нельзя найти даже следов обмена веществ, многие вирусы в таком состоянии можно осаждать, растворять, кристаллизовать, т. е. обращаться с ними не как с живым существом, а как с химическим веществом. Но стоит вирусу после всех этих манипуляций попасть в восприимчивую к нему живую клетку, как он снова начинает интенсивно размножаться, образуя новые, подобные себе частицы. Следовательно, вирус обладает наследственностью. При изменении условий существования вирус изменяется и передает при размножении эти изменения своим потомкам. Следовательно, наследственность вируса может быть изменена под влиянием условий жизни. Некоторые вирусы обладают очень тонкими и целесообразными приспособлениями, обеспечивающими их распространение в природе. Ясно, что такие приспособления возникли в процессе долгой эволюции вирусов.

Все эти свойства — размножение, наследственность, изменчивость, способность к приспособлению и эволюции — присущи только живой материи. Поэтому мы и считаем вирусы живыми.

Итак, мы кратко познакомились со строением основных групп микробов. Оказалось, что в этом мире мельчайших живых тел наблюдается не меньшее разнообразие строения, чем среди видимых невооружённым глазом многоклеточных животных и растений — от нескольких молекул вирусного белка, стоящего на грани неживой материи, но все же обладающего всеми важнейшими свойствами живого, до сложнейшей клетки инфузории.

В одной из следующих глав мы узнаем, как произошли современные микробы. Мы узнаем, что жизнь, эта высшая форма существования материи, возникла не сразу в виде готовой клетки, а через ряд все более и более сложных неклеточных ступеней развития белка. «Прошли, вероятно, тысячелетия, — писал Энгельс, — пока создались условия, при которых стал возможен следующий шаг вперед и из этого бесформенного белка возникла благодаря образованию ядра и оболочки первая клетка» (Ф. Энгельс, Диалектика природы, 1950, стр. 13).

Различные микробы обладают различными размерами. В этом мире невидимых есть и великаны и карлики. По сравнению с частицей вируса полиомиелита (возбудителя, поражающего нервную систему человека) диаметром в 10 тысячных микрона дрожжевая клетка, имеющая в поперечнике 10 микрон, является гигантом, превышающим по своей величине вирус в 1000 раз. А дрожжевая клетка еще не самый крупный микроб. Есть и бактерии-гиганты, например, серная бактерия, так называемая беггиатоа, диаметр ее клетки равен 40 микронам. Но при сравнении величин микробов следует учитывать не только диаметр, а их объёмные размеры. Мелкая бактерия шарообразной формы, называемая стафилококком и вызывающая гноеродные заболевания человека, имеет диаметр, равный 1 микрону. Диаметр шарообразного вируса гриппа равен 1/10 микрона. Как будто бы разница не так велика, всего в 10 раз. Но подсчитайте, сколько шариков с диаметром в 1/10 микрона можно уложить в шарик диаметром в 1 микрон!

Невольно возникает вопрос: неужели при столь ничтожных величинах микробы могут играть большую роль в природе? Что может сделать тельце, имеющее размеры в тысячи и десятки тысяч раз меньшие, чем песчинка?

Действительно, одна микробная особь слишком мала, чтобы проявить ощутимое действие, но вследствие способности к чрезвычайно быстрому размножению микробы всегда производят работу большими скоплениями, насчитывающими миллиарды отдельных особей.

Средняя скорость деления бактерии, помещённой в искусственную питательную среду, равна 20 минутам. Поэтому одна бактерия уже через 10 часов может дать потомство, насчитывающее до миллиарда и более особей. Правда, по мере размножения в одном и том же объёме питательной среды в ней накапливаются вредные продукты обмена веществ, истощаются и пищевые ресурсы. Поэтому скорость размножения несколько замедляется, а через сутки и почти совсем приостанавливается. Но все же в суточной культуре количество бактерий может дойти до одного-полутора миллиардов в 1 миллилитре питательного мясного бульона. При такой густоте культуры составляющая её масса бактерий становится видимой уже невооружённым глазом: прозрачный при засеве бульон становится мутным.

В естественных условиях существования микробы размножаются также чрезвычайно быстро и образуют большие массы особей в малых объемах. В одной капельке гноя из нарыва можно найти миллионы гноеродных бактерий.

На старых сахарных заводах, где производство не было механизировано, нередко сладкий свекловичный сок, находившийся (в огромных чанах, за 10–12 часов превращался в вязкую слизистую массу, почти целиком состоящую из бактерий, которые превращают свекловичный сахар в вискозу, уже непригодную для сахарного производства. Бактерии эти, называемые лейконостоками, попадают в чан вместе с землёй, пристающей к поверхности свёклы. В почве же число микробов нередко исчисляется десятками миллионов в 1 грамме.

Ещё более удивительна быстрота размножения и накопления живой массы у многих вирусов: одна частица бактериофага — вируса бактерий, паразитирующего внутри бактериальной клетки, — уже через 13–15 минут после проникновения в живую клетку вызывает её распад, причём образуется больше сотни новых частиц бактериофага. Таким образом, в одной пробирке, содержащей 5 миллилитров бульона, после распада бактерий, первоначально заражённых одной частицей бактериофага, может накопиться до 500 миллиардов особей его.