Занимательная биология

Законсервированный квант жизни

Мельчайшие из существ, которые можно увидеть в оптический микроскоп (кроме некоторых риккетсий), — это бактерии ^[23] . Но и они еще очень малы: тысячи микробов могут комфортабельно разместиться на острие иголки. Когда б бактерии размером были с карандаш, человеку (если в том же масштабе увеличим и его рост) буквально море бы стало по колено. Без труда он шагал бы через горы, так как сам был бы вчетверо выше Эвереста.

23

Некоторые ученые считают, что бактерии низшие существа, из которых произошли все высшие животные и растения. Но более вероятно, полагают другие, что это разнородные группы организмов, не связанные между собой родством. Одни из них близки к зеленым растениям, другие к грибам, третьи к жгутиковым, четвертые, наконец, ни на кого не похожи.

У бактерий дурная слава. Всем известно, что они причиняют нам опасные болезни: туберкулез, брюшной тиф, дизентерию, холеру, проказу. Но многие ли знают, что есть и полезные бактерии? Мало даже сказать полезные — просто необходимые нам! Жизнь на Земле была бы невозможна без бактерий.

Бактерии насыщают почву азотом, повышая ее плодородие, образуют и самоё почву, помогают людям заквашивать огурцы, капусту и силос для скота, приготавливать сыры ^[24] , простоквашу, уксус и льняные ткани. Поселяясь в кишках, они переваривают за нас неудобоваримую пишу. Они же освещают мрачную бездну моря призрачным сиянием живых огней, преобразуя в свет особые вещества, которые находят в «карманных фонариках» глубоководных рыб и кальмаров.

24

Насколько деятельное участие принимают бактерии в сыроварении, показывает следующий факт: в одном грамме только что приготовленного сыра можно насчитать до 33 миллионов, а в сырной корочке — даже 150 миллиардов бактерий.

Форма тела у бактерий бывает трех типов: круглая, спиральная и палочковидная.

Круглых бактерий называют кокками: монококками, когда это одиночные шарики, диплококками, когда они двойные, тетракокками, когда соединены вместе четыре шарика, сарцинами — если шариков восемь или больше, стрептококками, когда круглые бактерии образуют цепочку, словно нанизанные на нитку бусинки, и стафилококками, если они громоздятся беспорядочной кучей.

Спиральные бактерии — это вибрионы (тело их лишь слегка изогнуто), спириллы закручены в один или несколько витков, а спирохеты — в тонкие и мелкоизвитые спирали.

Бактерии-палочки образуют две группы: обычных бактерий и бацилл. У первых не бывает спор. Вторые, когда внешние условия неблагоприятны, отделяют внутри своего тела от наполняющей клетку протоплазмы маленький, овальный и блестящий комочек живого белка — спору. (После этого бацилла распадается.) Спора окружена плотной оболочкой, максимально обезвожена и может без вреда для заключенной в ней искорки жизни переносить сокрушительные удары враждебных стихий. Например, давление в 20 тысяч атмосфер! ^[25] Или космический холод в — 253 градуса! Нагревание до 90, а некоторые споры — и до 140 градусов!

25

Бактерии, не образуя спор, переносят давления лишь до 6 тысяч атмосфер.

Годами лежит в летаргическом покое этот законсервированный квант жизни, чтобы когда-нибудь потом, попав в условия более благоприятные, пробудиться. Плодиться, плодиться без счета, без меры! — единственная теперь забота вновь возрожденной бациллы.

И хотя размножается она самым примитивным образом — разрывается пополам, — число ее потомков вскоре достигает астрономической величины. Ведь каждая половинка уже через 20–30 минут снова делится надвое и так без конца. Одна кишечная бактерия, например, поселившись у нас в животе, за сутки производит на свет 2 ⁷²потомков! Многие из них, слава богу, гибнут, иначе через несколько недель не только наше чрево, но вся планета не вместила бы бесчисленные легионы невидимок: уже через 4–5 дней они наполнили бы до краев все океаны и моря.

Допустим к примеру, что они делятся каждые полчаса. Через час из одной бактерии образуются четыре. К концу второго часа их будет уже 16, к концу третьего — 64. Дальше число их, увеличиваясь в геометрической прогрессии, быстро достигает цифр, которыми помечены столбовые вехи в космосе. Через 15 часов бактерий будет уже около 1 000 000 000, а еще через сутки с небольшим — 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000.

И если даже каждая из них занимает в пространстве не больше одного кубического микрона, то октильон бактерий (а приведенная выше цифра и есть октильон) с трудом удалось бы упаковать в баке высотой, шириной и длиной в километр. Чтобы перевезти такую гору бактерий, потребуется состав из 20 миллионов вагонов!

Конечно, производя эти вычисления, мы предполагали, что ни одна из новорожденных бактерий не умирает, по крайней мере в течение двух первых суток. Но, к счастью, этого никогда не случается: большинство из них погибает. Да и темп деления мы выбрали наиболее оптимальный; далеко не все бактерии размножаются так быстро. Туберкулезные бактерии, например, делятся лишь раз в полтора дня.

Продуценты, консументы, редуценты

Бактерии добывают пищу разными способами. Среди них немало паразитов: они разрушают ткани животных и растений — это возбудители всякого рода заболеваний. Есть и бактерии-автотрофы, то есть сами себя питающие. Эти из неорганических веществ (аммиака, например, углекислого газа и различных солей) создают органические (белки, крахмал) и строят из них свое тело. Энергию, необходимую для преобразований простых веществ в сложные, они извлекают из солнечных лучей. Хемотрофные бактерии питаются тоже углекислым газом и аммиаком, но энергию для изготовления белка добывают, окисляя железо, марганец либо молибден, серу и кремний («грызут», так сказать, камень и металл!).

Много среди бактерий сапробов, которые вызывают гниение белков и других органических веществ, разлагают их на более простые составные части — снова на углекислый газ, например, и аммиак.

Эти бактерии очень полезны. Горы мертвых тел лежали бы повсюду, если бы не бактерии ^[26] . Они освобождают планету от растений и животных, в которых уже угасла жизнь. Сгнивая (с помощью бактерий), прах трупов возвращается в землю, из которой еще недавно извлекли его в виде почвенных солей корни растений, превратили, добавив еще кое-что; в сахар, клетчатку, белок и жир и отложили в своих листьях, стеблях и семенах. Затем эти готовые уже пищевые концентраты попали в желудок коровы, козы или другого травоядного зверя либо насекомого и птицы. Желудок переварил растительные ткани, кишки их всосали, кровь разнесла по всем клеточкам тела, и там из продуктов, заготовленных растениями, выросли новые ткани животного. А когда животное умерло, гнилостные бактерии снова вернули матери Земле вещества его тела: цикл замкнулся.

26

Подсчитали, что если бы кости зверей, обитавших на Земле в ледниковый период и позже, не сгнили бы, они покрыли бы сушу сплошным слоем толщиной в полтора-два метра.

Этот великий круговорот веществ — основа жизни на Земле, ее, так сказать, энергетическая база. Все организмы, живя, питаясь и умирая, приводят в движение гигантский «маховик» круговорота жизни и смерти.

У «колеса» — три фазы вращения. В каждой из них роль главного двигателя выполняет особая группа живых созданий. В первой — продуценты, во второй — консументы, в третьей — редуценты. В первой фазе создается органическое вещество из воздуха и солей земли, во второй — оно преобразуется в новые формы, на третьей — вновь возвращается в землю и воздух, распадаясь на несложные части.

Продуценты — у нас растения, только они наделены волшебным хлорофиллом, способным консервировать солнечную энергию в белках, сахарах и жирах, создавая их при блеске Солнца из воды и углекислого газа. Сахар растения растворяют в своих соках, а кислород выделяют в атмосферу (если растение сухопутное) или в воду (если оно водяное). Эти интимнейшие процессы созидания протекают в крупинках хлорофилла, наполняющих все зеленые ткани растений. Энергию, необходимую для синтеза, хлорофилл улавливает из световых лучей, главный поставщик которых на Земле — Солнце.

Поэтому все органические вещества, изготовленные растениями, Климент Аркадьевич Тимирязев называл концентратами солнечной энергии или, попросту говоря, солнечными консервами.

Затем растения преобразуют сахар в разного рода органические кислоты, добавляют к ним азот и другие вещества, добытые из почвы, и создают в своих тканях белки и жиры.

Животные питаются уже готовыми продуктами, синтезированными растениями. Их, животных, называют поэтому консументами — пожирателями.

Животные, кстати сказать, и дышат кислородом, который выделяют при фотосинтезе растения. Когда-то, на заре жизни, до того, как разрослись на Земле леса, в атмосфере почти не было кислорода, и на планете, надо полагать, тогда очень трудно дышалось. Это растения напустили под голубой купол животворный газ. Они и сейчас продолжают пополнять его запасы в небесах. Поэтому ночью (в темноте) хлорофилл не работает, кислорода в воздухе меньше, а углекислого газа больше, чем днем.