Владимир Бетина - Путешествие в страну микробов
Водоросли в лишайниках способны осуществлять процесс фотосинтеза при внешней температуре —5 °C, а в некоторых случаях даже при температуре —24 °C.
Как показали опыты лихенологов, водоросль снабжает своего грибного «партнера» также витаминами, а сине-зеленые водоросли — еще и азотной пищей. Гриб со своей стороны поставляет водорослям водные растворы минеральных солей и обеспечивает защиту от неблагоприятных воздействий внешней среды.
Тем не менее создается впечатление, что водоросли являются своего рода пленниками и подневольной рабочей силой у грибов. При отделении партнеров друг от друга грибы нуждаются в «искусственном» питании, тогда как зеленые и сине-зеленые водоросли — вполне самостоятельные организмы и сами синтезируют все необходимые органические соединения.
Немало в природе и других примеров сожительства микробов с иными организмами. На корнях деревьев в почве живут гифы грибов, проникающие в ткани корней. Грибы — постоянные спутники этих деревьев. Оказывается, их жизнь на корнях имеет большое значение для древесных пород. Растения выделяют в почву через корни углеводы, используемые грибами. Гифы проникают и внутрь корней, но растение регулирует их активность в корневой системе, причем верхушечные клетки гиф иногда растворяются веществами, содержащимися в выделениях корней. Растения в свою очередь используют вещества, находящиеся в гифах, и, таким образом, грибы в известной мере способствуют их питанию. Такое сожительство грибов с растениями называется микоризой. Эта связь хорошо известна грибникам, собирающим плодовые тела микоризных грибов — белых, маслят, лисичек. Плодовые тела вырастают из грибницы (сплетения гиф, находящиеся в почве в тесном контакте с корнями деревьев). Поэтому белый гриб мы чаще всего находим под дубами, подберезовик — под березами, а подосиновик— под осинами.
Дружба с животными
У каждого животного есть свой определенный «нормальный» состав микроорганизмов. Интересны взаимоотношения микробов и жвачных животных. В растительной пище жвачных содержится большой процент целлюлозы. И хотя пищеварительный аппарат этих животных не выделяет фермент целлюлазу, расщепляющий целлюлозу вплоть до молекул глюкозы, целлюлоза усваивается организмом полностью.
Желудок жвачных состоит из нескольких отделов, в которых пища подолгу задерживается и перемешивается. Здесь и происходит разложение целлюлозы.
Этот процесс обеспечивают бактерии и простейшие, которые находятся там в огромном количестве. Растительная пища еще в ротовой полости животного перемешивается со слюной, хотя и не имеющей в своем составе ферментов, но содержащей много солей. Соли служат пищей микробам, разлагающим целлюлозу в первом отделе желудка — рубце. Условия для жизнедеятельности микробов здесь благоприятны. Рубец жвачного[20] служит своего рода «термостатом», в котором микробы получают все необходимые питательные вещества. В 1 мл здесь может быть до 10 000 000 000 микробов. Целлюлоза и другие полисахариды в результате жизнедеятельности микробов разлагаются на более простые соединения — органические кислоты и газы. Органические кислоты через стенки рубца проникают в кровь, а газы выходят наружу. Микробы, количество которых, естественно, сильно возрастает, с обработанной пищей попадают в следующие отделы желудка, где под действием ферментов микробные клетки разлагаются до аминокислот и освобождают витамины, играющие вместе с аминокислотами важную роль в питании животных.
Не меньшее значение для животных имеют и кишечные бактерии[21], образующие, как показали исследования, витамины, необходимые организму животного. Бактерии, живущие в толстой кишке человека, поставляют организму витамины В1 и К, способствующие процессу свертывания крови. Однако витамины, получаемые организмом человека от бактерий, не покрывают всех его потребностей, поэтому человек должен принимать их и с пищей.
Симбиоз насекомых и микробов
В теле насекомых, как правило, находятся бактерии, дрожжевые и другие микроскопические грибы. Они живут в клетках особого органа, получившего название мицетом. Там они синтезируют витамины, а возможно, и другие жизненно важные вещества, которыми снабжают своего хозяина.
Жуки при откладывании яиц выделяют вместе с экскрементами огромное количество дрожжей, и яйца приходят в контакт с симбиотическими микробами. Личинка при выходе из яйца поедает часть его внешней оболочки, и дрожжевые грибы попадают в ее кишечник, где начинают размножаться.
Живущая на банане мушка Drosophila, откладывая яйца, обволакивает их бактериями. В яичниках вшей также находятся бактерии, причем на каждое яйцо приходится до 200 бактерий.
Карл Фриш, профессор кафедры зоологии Мюнхенского университета, описывает, каким образом обеспечивает свое потомство симбиотическими бактериями клоп Coptosoma, и характеризует этот процесс как «достойный фантазии сочинителя сказок».
Симбиотические бактерии клопа живут в мицетоме, соединяющемся с желудком. При откладывании клопом яиц эти бактерии, приобретая прочную оболочку, выходят в желудок. Клоп аккуратно перекладывает яйца бактериями из своих запасов. Когда личинка выскальзывает из яйца, она хоботком прокалывает оболочку, содержащую бактерии, и втягивает их в себя, «как бы зная, что заряжается эликсиром жизни».
Многие исследователи наблюдали за развитием личинок, лишенных контакта с симбиотическими микроорганизмами. Так, например, удалось стерилизовать яйца жука Sitodrepa и наблюдать за развитием вышедших из них личинок. Они очень отставали в своем развитии от контрольных и погибали, так и не достигнув стадии взрослого насекомого (имаго).
Бразильские муравьи «листорезы» выращивают собственную пищу. а — увеличенная культура гриба, б — «листорез» несет пищу грибам.
Было установлено, что симбиотические бактерии снабжают насекомых витаминами группы В. Удалось доказать, что некоторые симбиотические микробы насекомых способны также усваивать атмосферный азот. Таким образом, мы имеем здесь аналогию симбиотических взаимоотношений клубеньковых бактерий с бобовыми растениями.
Маленькие «фермеры»
Задолго до того, как во Франции появился метод искусственного культивирования шампиньонов, секретом выращивания грибов овладели бразильские муравьи, называемые листорезами. В своих колониях они выращивают особый гриб, на концах гиф которого находятся маленькие пузырьки, служащие самым любимым лакомством для этих своеобразных «фермеров». Целая армия листорезов отправляется по стволам кустарников и деревьев; они отгрызают листья, приносят их в свои жилища и обрабатывают, приготовляя пищу для культивируемых грибов.
Когда молодая матка покидает родную колонию, чтобы основать новое жилище, она уносит с собой и часть грибной культуры, которую муравьи будут продолжать выращивать в новой колонии. Для «транспортировки» грибного мицелия у них в ротовой полости есть специальное отделение. Листорезы нередко причиняют большой вред растениеводству: для разведения своих грибов они отгрызают листья культурных растений. В штате Сан-Паулу в Бразилии они подчас причиняют значительный ущерб хозяйству.
Термиты выращивают грибы в термитниках и кормят нарастающими молодыми частями грибниц своих самок и личинок. Споры этих грибов они переносят на теле или с экскрементами.
Жуки, сверлящие ходы в древесине, кормятся грибами, которые они выращивают в своих жилищах. Такие «культурные» грибы, разводимые насекомыми, называют амброзиями. Они служат хорошей пищей, содержащей много витаминов, белков и жиров.
Услуги насекомых
Насекомые способствуют распространению микробов, которые не имеют непосредственного значения для их жизни. В цветках растений нередко встречаются дрожжи. Насекомые, собирая нектар, переносят с цветка на цветок клетки этих грибов.
Перенос некоторыми насекомыми микробов — возбудителей заразных болезней представляет опасность для человека, животных и растений. Такие опасные заболевания, как сыпной тиф, чума, малярия или лихорадка Скалистых гор, распространяются насекомыми.
В колосьях ржи мы находим иногда черные зерна спорыньи, развивающиеся из спор гриба Claviceps purpurea. Споры способствуют очень быстрому распространению гриба. На некоторых местах возникают налеты спор, они покрыты «медвяной росой», содержащей растворенный сахар. Некоторые насекомые питаются медвяной росой и при этом переносят споры гриба на здоровые колосья. Споры прорастают, и гриб заполняет ткани всего почерневшего зерна, представляющего собой уже колонию спорыньи.
