Биология: Страна вечных загадок

Возьмем вместо пробирки стеклянную пластинку, на которую налит тонким слоем студень. Если брызнуть на эту пластинку водой из лужи или даже просто оставить ее на открытом воздухе, то студень сплошь или местами помутнеет и покроется налетом, похожим на плесень. Если соскоблить кончиком иглы частичку этого налета и рассмотреть его под микроскопом, то мы увидим в нем множество разнообразных бактерий. На поверхности пластинки бактерии образуют скопления, имеющие различную форму и величину. В каждом таком скоплении — миллионы бактерий. Бактерии и споры попали на питательный студень из воздуха и размножились. В воздухе находятся различные бактерии, поэтому на студне и получились скопления, или гнезда, разной формы; их называют колониями.

Работая над изучением бактерий, ученые установили их форму, способы питания и размножения, значение для человека и животных. Было установлено, что одни бактерии вызывают у людей и животных различные болезни, другие совершении безвредны, а третьи полезны.

Интересны так называемые нитчатые бактерии. Такие бактерии почти всю жизнь связаны вместе наподобие длинных нитей — то простых, то ветвистых. Каждая нить состоит из множества сложенных в ряд бактерий. Нитчатые бактерии могут поселиться в водопроводных трубах. Иногда их набирается такое множество, что водопроводные трубы совершенно закупориваются. Вода, в которой эти бактерии накапливаются в большом количестве, становится уже негодной для питья.

К нитчатым бактериям относятся и серобактерии, которые живут в серных ключах. Таких ключей довольно много на Кавказе. В Тбилиси, например, бани выстроены как раз у подошвы горы, где бьют горячие серные источники. Вода в таких источниках имеет запах тухлых яиц. Так пахнет накопливающийся в серных источниках газ — сероводород. Сероводород служит питательным материалом для серобактерий. Они поглощают -этот газ и перерабатывают его в протоплазме, в результате получаются вода и сера (в виде маленьких крупинок или капелек).

Много любопытных загадок разрешилось с тех пор, как люди узнали, что существуют особые микроскопические существа, названные бактериями.

Возьмем хотя бы такой случай. Хлеб, хранившийся во влажном месте, пришел в негодность: появился неприятный запах и какие-то красные пятна. В чем тут дело? На хлебе поселились особые мелкие бактерии; они быстро размножились и выделили вещество ярко-красного цвета. Эта краска и выступила на хлебе в виде кровяных пятен. Такие бактерии могут размножаться не только на плохо выпеченном хлебе, но и на вареном рисе, и на картофеле, и на моркови, и даже в молоке. Тогда на поверхности этих продуктов появляется кроваво-красный налет. Другие бактерии выделяют вещества зеленого, синего, бурого и желтого цвета; поэтому продукты, в которых поселились такие бактерии, окрашиваются. Гнилые продукты иногда светятся в темноте благодаря светящимся бактериям. Светятся ночью выброшенная на берег рыба, туши погибших животных, гнилые пни.

Бактерии в определенных условиях могут принести людям и непоправимый вред и громадную пользу.

Все живое в конце концов умирает. Сохнет трава на зеленых лугах, опадает листва, свалятся на землю могучие стволы деревьев. Гибнут птицы, рыбы и животные. Куда же деваются погибшие растения и животные? Они сгнивают и превращаются в прах. В этом процессе главными работниками оказываются бактерии. Где нет бактерий, там нет и гниения, а без гниения не было бы разрушения.

Почему гниет труп животного? Потому что в нем поселились бактерии, которые беспрепятственно разрушают труп. Отчего гниют и тлеют опавшие листья деревьев, стебли и корни однолетних трав? Оттого, что на них живут гнилостные бактерии. И пока эти бактерии живы, пока они питаются, растут и размножаются,—листья, стебли и корни трав гниют и распадаются; из них образуется перегной, делающий почву более плодородной. Такие бактерии — наши друзья и невидимые помощники в сельском хозяйстве: разрушая мертвое, они не только расчищают место для живого, но и готовят им богатую, удобоваримую пищу.

Правда, по вине бактерий портятся наши пищевые продукты. Но это зло ничтожно по сравнению с той пользой, которую приносят людям гнилостные бактерии. Да к тому же всякие продукты нетрудно уберечь от порчи: в холоде гнилостные бактерии не могут развиваться, и гниение не происходит.

Давно известно, что растениям необходим азот. Для того, чтобы обеспечить растения азотом, поля удобряют главным образом селитрой. Как выяснили ученые, селитра в почве получается и при помощи бактерий, которые обогащают таким образом почву азотистыми веществами. Известен способ, при помощи которого микробы, живущие в почве, обогащают почву азотистыми веществами. Есть бактерии, использующие молекулярный азот воздуха. Таким активным азотофиксатором является азотобактер. Забирая из почвы изготовленную бактериями селитру, растения образуют белки — главный строительный материал всякого организма (растительного и животного). Где есть жизнь, там обязательно должны быть белки, без белков нет жизни.

Если бактерии, изготовливающие в почве селитру, усваивающие молекулярный азот, разлагающие белки, способствуют росту растений, то есть увеличению урожая, то невольно возникает вопрос: нельзя ли истощенную почву удобрять не азотистыми соединениями, а бактериями? Наука дала положительный ответ на этот очень важный для земледелия вопрос. Мы уже знаем, что различные виды бактерий можно искусственно выращивать в лаборатории. Можно получить и «чистую культуру» азотобактера, способного усваивать азот из воздуха.

Ученые нашли способ приготовить из такой культуры препарат, который можно использовать как своего рода удобрение. В одном грамме препарата содержится около миллиарда бактерий, усваивающих азот воздуха и тем самым обогащающих почву азотом.

Остановимся еще на одном примере, показывающем, какую огромную пользу могут принести человеку бактерии, фиксирующие азот. Известно, что почва, на которой много раз подряд сеяли рожь, истощается, и поэтому рожь растет плохая — жидкая, малозернистая. Однако если засеять это поле клевером, чечевицей, горохом, фасолью или каким-нибудь другим бобовым растением, то почва даст хороший урожай этой культуры. Если после бобовой культуры снова засеять поле рожью, то урожай будет гораздо выше. В чем тут секрет? Почему после посева бобового растения истощенная почва становится снова плодородной?

Любой наблюдательный деревенский житель прекрасно знает, что на корнях бобового растения есть небольшие наросты: их называют желваками, или клубеньками. Внутри таких желваков живут миллионы бактерий, которые усваивают из воздуха азот. В этом секрет их деятельности: они снабжают азотом и бобовые растения и ту почву, в которой эти растения коренятся.

Когда урожай чечевицы или другого бобового растения снимают, то корешки остаются в почве. Вместе с корешками остаются клубеньки, набитые бактериями. Каждый такой клубенек — это крошечный пакетик, богатый азотом. Когда корешки сгнивают, клубеньки разрушаются, а заключенные в них азотистые вещества переходят в почву и делают ее более плодородной.

Ученые предложили использовать препарат из клубеньковых бактерий в земледелии. Как же применяют это «живое удобрение»? Берут чистую культуру клубеньковых бактерий и «удобряют» ими несколько килограммов почвы, из которой предварительно устранены другие микробы. Затем сдобренную клубеньковыми бактериями почву .разбавляют водой и смачивают этой смесью зерно, предназначенное для посева. Десяти килограммов обогащенной клубеньковыми бактериями почвы вполне достаточно, чтобы удобрить двадцать гектаров пахоты.

Таким образом, одни бактерии разрушают остатки мертвых животных и растений, другие превращают образующийся при этом аммиак в селитру, третьи фиксируют азот из воздуха.

Для человека имеют большое значение и многие другие виды микробов. Уксусные бактерии, например, превращают пиво и вино в уксус. Происходит это потому, что в плохо закупоренную бутылку с вином или пивом попадают из воздуха уксусные бактерии. Эти бактерии вызывают уксусное брожение, то есть перерабатывают спирт вина и пива в уксусную кислоту; отсюда и название «уксусные бактерии»).