Владимир Бетина - Путешествие в страну микробов
Шмели переносят с цветка на цветок споры гриба Botrytis anthophila, паразитирующего на цветущем клевере. Пчелы способствуют переносу дрожжей Candida reukaufii, вызывающих брожение сахаров цветочного нектара. Осы в конце лета переносят на дозревающие фрукты споры гриба Sclerotinia fructigena, возбудителя гнили яблок, груш и слив. Некоторые клопы, питающиеся соком растений, распространяют споры гриба Ashbya gossypii, вызывающего опасную болезнь хлопчатника.
Но мы знаем и виды микроскопических грибов, совсем не по-дружески относящихся к насекомым. Эти опасные паразиты представляют для насекомых смертельную опасность. Их жертвой часто бывает и комнатная муха, особенно осенью. Есть вид микроскопического гриба, живущий исключительно на мухах. Проникая в тело насекомого, гифы этого гриба растут в направлении привлекающих их жировых тканей. Гриб быстро разрастается в брюшке мухи, и та вскоре погибает. Микроскопическое изучение срезов из брюшка погибших мух показало, что они были буквально задушены гифами паразита, а в некоторых случаях отмечалось и массовое образование спор.
Гриб Aspergillus flavus вызывает паралич грудных мышц у луговой кобылки (из саранчовых) и часто бывает причиной ее гибели. Последние годы этот гриб привлекает внимание микробиологов и по другим причинам. У домашних животных, поедающих корма, пораженные этим грибом, появляются признаки отравления. Теперь уже установлено, что этот гриб выделяет опасные вещества, известные под названием афлатоксинов. Они чрезвычайно ядовиты и, кроме того, иногда вызывают раковое разрастание тканей у подопытных животных. По-видимому, и насекомые становятся жертвой афлатоксинов.
Хищные микроскопические грибы
Хищный образ жизни ведут не только животные и плотоядные растения. В мире микробов также есть свои представители хищников. Каулобактерии, поражая другие виды бактерий, вызывают их гибель. Мы не будем пока говорить о простейших, которые питаются бактериями, а расскажем о «плотоядных» грибах, отличающихся очень любопытным способом пленения своей жертвы.
Самый простой способ «охоты» мы обнаруживаем у водных одноклеточных грибов. Они размножаются мелкими спорами, которые закрепляются на теле водяных червей. Когда спора прорастает, гифы гриба проникают в тело червя и там образуют спорангии, в которых зарождается новая генерация спор. Червь, пораженный паразитом, скоро погибает, а все его тело заполняется гифами гриба.
Одноклеточные грибы применяют и другой способ «охоты». Стоит червю приблизиться к гифам, как из них начинают выделяться липкие вещества. Червь прилипает к гифе, и из нее очень быстро начинают вырастать «побеги», которые проникают в тело червя, обреченного на верную гибель. Его тело становится пищей хищного гриба. Сходные хищные грибы живут и в почве. Они являются очень важными представителями почвенной микрофлоры и серьезными врагами червей.
К наиболее распространенным хищным грибам относится вид, известный среди специалистов под названием Arthrobotrys oligospora. Для ловли своей жертвы он создает тонкую сеть из скрещивающихся под прямым углом ответвлений грибницы. Поверхность клеток, из которых состоит сеть, покрыта липким веществом. К ней пристает коснувшийся сетки червь, после чего из ближайших клеток начинает выделяться обволакивающее жертву липкое вещество. Метод надежный, червю лишь в очень редких случаях удается выбраться из ловушки.
«Гарота» хищных микроскопических грибов, используемая ими для ловли червей.
И хотя он еще шевелится и трясет злополучную сеть — все напрасно. Движения червя слабеют, и часа через два он погибает. Непосредственная причина его гибели неизвестна, вполне возможно, что гриб выделяет какие-то ядовитые вещества, убивающие жертву. Очень скоро после смерти червя гифы гриба проникают в его тело и через 24 ч от него остается одна оболочка.
Кроме описанных липких сетей, некоторые хищные плесневые грибы имеют и другие виды механических ловушек. Так, гриб Dactylaria Candida образует кольчатые ловушки. Из гифы мицелия вырастает ножка, заканчивающаяся тремя рожкообразно искривленными клетками, которые постепенно соединяются, образуя кольцо. Внутренний диаметр кольца таков, что червь, попавший в кольцо и пытающийся продвинуться вперед, как бы заклинивается в этой своеобразной воронке и выбраться из нее уже не в состоянии. Эпилог этой драмы краток: в тело жертвы внедряются гифы гриба и поглощают все, что можно поглотить.
Известны также ловушки, активно участвующие в ловле жертвы. Такую ловушку представляет выросшее из гифы колечко, которое напоминает скрученный крысиный хвост или петлю лассо ковбоев. Стоит червю попасть в колечко, как клетки кольца резко стягиваются и червь погибает. Эта система напоминает обруч гароты, некогда употреблявшийся в Испании для казни: обруч при помощи винтов стягивался вокруг шеи и душил осужденного.
Как же действует такая «гарота» у хищных грибов? Кольцо состоит обычно из трех продолговатых клеток и ножкой прикрепляется к гифе мицелия. Все три клетки на внутренней стороне чувствительны к прикосновению. Когда червь случайно попадает в это кольцо, начинает действовать сжимающий механизм. Объем клеток увеличивается втрое, они расширяются изнутри, и отверстие кольца сильно сужается. Вырваться из этих «объятий» жертва уже не может, она резко дергается и затихает. Все это происходит очень быстро — уже через несколько секунд после того, как червь вошел в кольцо. Гифы прорастают из клеток кольца в тело червя и «поедают» его содержимое.
Какой же импульс заставляет эти грибы вести подобный хищнический образ жизни? Почвенные микробиологи выделили и вырастили чистые культуры «хищников». Оказалось, что при искусственном выращивании грибы не образуют ловушек. Но как только в питательный раствор помещали червей, тотчас появлялись пресловутые ловушки. Они появлялись также при добавлении в раствор фильтрата жидкости, в которой до того были черви. Такое же действие оказывало введение в раствор лошадиной сыворотки или экстрактов из различных органов животных. Ловушки не образовывались, если в раствор добавляли экстракты из растений. Логично сделать предположение, что хищные грибы образуют свои ловушки под влиянием каких-то соединений животного происхождения. Поиск этих соединений привел к выделению из организма червей активного вещества неамина, стимулирующего возникновение ловушек и сетей. Хищные плесневые грибы — постоянные обитатели обрабатываемой почвы. Изучение их «охотничьих» наклонностей привело к мысли использовать грибы в биологической борьбе против червей, наносящих серьезный ущерб полевым культурам.
Первые опыты были проведены перед второй мировой войной на Гавайских островах в целях борьбы с круглыми червями (нематодами), которые повреждали корни растений ананаса и вызывали образование на них утолщений. Искусственное введение в почву хищных грибов не дало положительных результатов, но внесение в почву остатков некоторых растений несколько повысило активность этих грибов.
Дальнейшие опыты проводили уже во время войны во Франции. Было доказано, что хищные грибы не вредят ни культурным растениям, ни домашним животным. В послевоенные годы ученые Советского Союза, Англии и США занимались вопросами использования хищных грибов в борьбе с нематодами. В частности, были достигнуты определенные успехи в борьбе с вредителями картофеля, овса и других культур.
В настоящее время трудно судить, какие практические результаты могут дать эти опыты в будущем. Но, по-видимому, грибы с «охотничьими» наклонностями представляют интерес не только как курьезный случай в сфере взаимоотношений организмов в природе.
Дружба микроорганизмов
Среди разнообразнейших представителей мира микробов развились и «дружеские», симбиотические отношения. Интересны, например, взаимоотношения между некоторыми простейшими и водорослями. В клетках инфузорий часто живут симбиотические зеленые или сине-зеленые водоросли. Как автотрофные организмы они могут снабжать простейших сахарами, а также кислородом, освобождающимся в процессе фотосинтеза. Но, как мы знаем, симбиоз должен быть полезен обоим партнерам. Какую же пользу извлекает водоросль, живущая в клетке простейшего? Оказывается, простейшее в процессе дыхания разлагает сахара, получаемые фотосинтезирующей клеткой водоросли, до их конечных продуктов — углекислого газа и воды, используя при этом кислород. Освобожденный углекислый газ и воду поглощает водоросль, которая в процессе фотосинтеза выделяет кислород, необходимый для дыхания простейшего. Миниатюрный «круговорот» углерода, кислорода и водорода, происходящий между хозяином и микроскопической водорослью, можно представить следующей схемой:
