Текст книги "Путешествие в страну микробов"

Автор книги: Владимир Бетина

сообщить о нарушении

Текущая страница: 21 (всего у книги 31 страниц)

Тюльпаны Рембрандта

Под таким названием известны тюльпаны, пораженные таинственной болезнью, описанной еще в 1576 году. Изображение ее симптомов было найдено среди рисунков знаменитого голландского художника Рембрандта и потому патологически измененные «пестролепестностью» тюльпаны часто называют в Голландии его именем. Теперь уже мы знаем, что эту болезнь вызывают вирусы.

В 7-й главе мы познакомились с вирусом табачной мозаики. Листья больных растений покрыты мозаикой светло– и темно-зеленых пятен. Инфекция переносится при непосредственном соприкосновении листьев. Способствуют распространению болезни также гусеницы.

На сахарной свекле часто появляется опасная вирусная болезнь желтуха, вызывающая пожелтение и отмирание листьев. При этом содержание сахара в корнеплодах значительно снижается. Целому ряду вирусных болезней подвержен и картофель. Одна из наиболее серьезных – полосатость, при которой на листьях и стеблях появляются полоски (черточки), листья увядают, а урожай клубней снижается на 70 %. Из других вирусных болезней картофеля широко распространена курчавость листьев и мозаика. В последнее время в Словакии зарегистрированы случаи заболевания картофеля столбуром. Экономические потери, причиненные этой культуре вирусными болезнями, достигают во всем мире, по некоторым источникам, двух миллионов фунтов стерлингов в год.

Большой ущерб хозяйству наносят вирусные болезни, которые поражают кочанную, цветную и савойскую капусту. Огурцы страдают от нескольких форм вирусной мозаики. Растения лука, пораженные желтухой, дорастают лишь до половины своей нормальной высоты. Большой вред приносят вирусные болезни культурам томатов, они поражают как зеленые части растений, так и плоды.

Не застрахованы от вирусных инфекций и плодовые деревья. Известна мозаика и бурая пятнистость мякоти плодов яблони. Главной причиной бесплодия черной смородины бывает так называемая вирусная реверсия, при которой происходит опадание цветков и угнетение роста кустарника. Вирусная мозаика виноградной лозы поражает листья, вызывая их постепенное отмирание, что влечет за собой увядание и гибель кустов.

Переносчиками вирусных инфекций от больных растений к здоровым являются насекомые, и без того нередко вредящие развитию растений. Особой активностью отличаются тли. Вирусные болезни растений чрезвычайно разнообразны, однако они все же менее опасны и вредоносны, чем вирусные заболевания животных и человека. Одним из методов борьбы с вирусными болезнями является, в частности, выведение устойчивых к ним сортов (фото 59).

Загадочные опухоли

Очень любопытно возникновение на растениях опухолевидных разрастаний, вызываемых бактерией Pseudomonas tumefaciens, которая была несколько десятилетий назад обнаружена в кишечнике человека, страдающего болезнью желудка. Культура этой бактерии может вызвать разрастание тканей на любом органе растений. Этот нарост отличается неправильной формой и очень напоминает опухоли животных. При так называемой первичной опухоли может впоследствии возникнуть вторичная, в которой болезнетворные бактерии уже отсутствуют. Такую опухоль можно вырастить и искусственным путем, как культуру тканей. В природе эти наросты возникают на местах травм растений, если в рану попадают «опухолеродные» бактерии. Образуются опухоли и на корнях сахарной свеклы как следствие поранений при окучивании, иногда они достигают величины детской головы. Качество пораженного корнеплода снижается. Такие же раковые опухоли развиваются на корнях виноградной лозы при их поражении бактерией P. tumefaciens. Считают, что непосредственной причиной роста опухоли может быть гетероауксин, который является, как уже упоминалось, стимулятором роста растительных клеток. Его выделяют некоторые бактерии. Искусственно введенные высокие дозы гетероауксина действительно вызывают образование опухолей на растениях.

Плоды томатов поражаются так называемой мягкой гнилью. Уже на молодых плодах появляются водянистые пятна, на которых позднее возникают трещины. Эту болезнь также вызывают бактерии. Капуста часто поражается бактерией Xanthomonas campestris, вызывающей бурую гниль. Листья буреют, начиная с края, и постепенно опадают. Молодые растения обычно при этом погибают, более взрослые доживают до образования кочана. Гниль продолжает распространяться и зимой при хранении капусты и может превратить кочан в черную губчатую массу.

Грибы-разрушители

Среди грибов существует много паразитов, которые наносят растениям самые разнообразные повреждения. Микроскопический гриб Fusarium lycopersici выделяет во внутренние органы растений вещество ликомаразмин. Это соединение нарушает проницаемость клеточных оболочек, что влечет за собой прекращение нормальной подачи воды в растения и вызывает их увядание.

Если в раствор ликомаразмина положить кусочки свеклы, то он вскоре окрасится в красный цвет, так как с разрушением структуры клеточных оболочек свеклы красящее вещество выходит из клеток и окрашивает жидкость. Гриб Alternaria solani поражает томаты и картофель, выделяя ядовитую для растений кислоту, оказывающую такое же действие, как и ликомаразмин.

Недавно удалось показать, что микроскопический гриб Hormiscium поражает плоды томатов, выделяя горькие вещества и делая томаты непригодными для употребления.

Озимые посевы зерновых культур часто поражаются болезнью, которую раньше называли «зимней болезнью» и объясняли влиянием морозов или «удушения» под снегом. Весной, после того как снежный покров сойдет, молодые растения погибают или близки к этому. Действительной же причиной такого отмирания является болезнь, называемая «снежной плесенью» и вызываемая грибом Fusarium nivale, который в умеренно холодные зимы быстро распространяется под снегом, поражая слабые еще всходы. Весной пораженные растения подернуты розоватой «паутиной», которая является не чем иным, как сплетением гиф упомянутого паразита. Больше всего страдает от этой болезни озимая рожь.

Другой не менее вредоносной болезнью хлебных злаков является мучнистая роса, часто процентов на 20 снижающая урожаи. Ее возбудитель. – гриб Erysiphe graminis – образует на растениях белый налет, а в черных точках на листьях созревают его споры. Хлеборобам хорошо известны различные типы головни, самой опасной болезни полевых злаков, которая может уничтожить большую часть урожая. Пыльная головня развивается в начале лета в колосьях, из которых потом рассеивается «пыль», представляющая скопление черных спор головни. Мокрую головню можно наблюдать при созревании урожая. Отдельные зерна в колосьях содержат черную, неприятно пахнущую полужидкую массу, в которой находятся споры. Широко известна и пузырчатая головня кукурузы с ее крупными черными выростами. Все эти болезни вызываются одной, очень разнообразной группой грибных паразитов.

Гриб Plasmopara viticola на нижней стороне листа виноградной лозы.

Большой ущерб сельскому хозяйству наносит и так называемый рак картофеля, открытый словацким растениеводом Яткой в 1888 году. На клубнях картофеля он заметил причудливые выросты, напоминающие кочанчики цветной капусты, которые после выкапывания из земли быстро бурели, а потом чернели. Свою находку Ятка послал в Будапешт профессору Шильберскому, доказавшему, что болезнь вызывает гриб Synchytrium endobioticum. В 20-е годы эта болезнь была обнаружена и в других европейских странах. Она вызывала большие потери урожая клубней картофеля (до 90 %). Спустя 80 лет с момента обнаружения раковой болезни картофеля словацкий ученый В. Бойнянский изучил экологию этой болезни. Он показал, что область ее распространения связана с определенными климатическими условиями (недостаток тепла, влажность) и что паразит не может существовать в более теплых районах с меньшим количеством осадков.

Болезнетворные грибы были причиной многих трагических событий в истории человечества. В августе 1845 года один английский журнал опубликовал сообщение о катастрофической вспышке заболевания картофеля, вызываемого грибом фитофторой. Со всех сторон приходили вести о массовой гибели урожая. На полях Бельгии картофель был полностью уничтожен. За несколько месяцев болезнь охватила всю северную Европу. Тот же журнал сообщал в сентябре, что болезнь появилась в Ирландии. На следующее лето в Ирландии весь картофель был уничтожен в течение недели. Хроника тех лет сообщала о страшном бедствии, «стоившем населению десятков тысяч жизней и принесшем горе и голодное существование миллионам людей». В 1845–1851 годы в Ирландии от недоедания скончалось около миллиона человек, а полтора миллиона было вынуждено эмигрировать в Америку.

В 1927 году в Великобритании наблюдалась гибель вяза и близких к нему видов деревьев (из семейства ильмовых), вызванная паразитирующим грибом Ceratocystis ulmi. За 10 лет погибло свыше 20 % ильмовых в Южной Англии и Уэльсе. Гриб способен уничтожить дерево в течение одного периода вегетации. В последнее время в некоторых районах Англии снова вспыхнула эпифитотия болезни ильмовых. Причиной гибели деревьев оказываются ядовитые выделения грибов, уничтожающие сосудистые ткани дерева, которые снабжают его водой, вследствие чего крона или отдельные ветви усыхают. Гриб размножается особенно интенсивно под поврежденной корой и в ходах, проделанных в лубе личинкой короеда (Scolytus). Взрослые насекомые разносят потом споры гриба, распространяя болезнь на все новые деревья, корой которых они питаются.

Опасный враг виноградников – гриб Plasmopara viticola, паразитирующий на листьях виноградной лозы и отличающийся чрезвычайно быстрым распространением спор. Этой болезни, называемой мильдью, или ложной мучнистой росой, благоприятствуют теплые и влажные ночи. Она приносит большой ущерб виноградарству.

Болезни атакуют мир растений

И в растительном мире существуют эпидемии[31]31
  Они называются теперь эпифитотиями. – Прим. перев.


[Закрыть], аналогичные тем, о которых мы только что рассказали. Многие заболевания, появившиеся в одном каком-нибудь месте, часто повторяются там и проникают в соседние области. Известны и случаи пандемии, когда инфекционная болезнь растений перебрасывалась с одного материка на другой.

Возбудители болезней культурных растений распространяются ветром, насекомыми, а также очень активно – хотя и бессознательно – человеком. Он может способствовать этому при интродукции новых культур или сортов, завезенных из других областей.

В 1927 году в Польше была обнаружена болезнь мака, вызываемая грибом Helminthosporium papaveris. Сначала он поражает листья растений (и они приобретают бурую окраску), потом переходит на головки мака и может уничтожить до половины урожая. Сейчас эта болезнь представляет опасность для всей Европы.

Новая болезнь льна, обнаруженная в 1947 году в Чехии, была завезена из Аргентины. Она известна под названием «аргентинской чумы». Ее возбудитель – гриб Septoria lini – распространяет свой мицелий в стеблях льна, от чего страдает качество льняного волокна.

В 1915–1916 годах в Северной Америке головня и ржавчина хлебных злаков уничтожила 50, а кое-где и 80 % урожая зерна. Мы уже упоминали о том, как в 20-х годах ржавчина из Мексики распространилась в северную часть материка. В начале нашего века в восточной части США гриб Endothia parasitica уничтожил весь урожай грецких орехов, и до сих пор селекционерам не удается вывести сорт, устойчивый к этой болезни.

Небезынтересна история распространения в прошлом столетии мучнистой росы (Oidium tuckeri). Родиной гриба – возбудителя этой болезни – была, по-видимому, Япония или Северная Америка. Первый раз мучнистую росу заметили в 1845 году в Англии, откуда она скоро перекочевала на европейский материк. В 1848 году ее нашли уже в окрестностях Парижа, а в 1854 году она распространилась в Южной Франции, Италии, на западе Германии и в Швейцарии. В 1855 году появилась в Северной Африке, а вскоре захватила и восточную часть Средиземноморья. В 1866 году оказалась в Австралии и Южной Африке, а в 1891 году уже поразила виноградники Южной Америки. За 1850–1854 годы она уничтожила более трех четвертей урожаев. В настоящее время болезнь стойко удерживается во Франции.

Примером распространения инфекции человеком может быть ржавчинный гриб Cronartium ribicola, паразитирующий на соснах[32]32
  Этот гриб имеет сложный цикл развития: часть его жизни проходит на соснах (кедровой, веймутовой), а другая часть – на смородине. – Прим. перев.


[Закрыть]. Его первичными местообитаниями были, по-видимому, Восточная Азия и Альпы, где он паразитирует на европейской кедровой сосне. С сосен он был перенесен на различные сорта смородины, с которыми распространился по всей Европе. В начале XVIII века из Америки в Европу завезли веймутову сосну, которую стали разводить вплоть до Урала, где паразит встречался уже и ранее. На смородине гриб развивается очень интенсивно – на каждом квадратном сантиметре пораженных листьев черной смородины находится до 2 600 000 спор этой ржавчины. Со смородины паразит перекочевал на веймутову сосну, и к 1895 году болезнь поразила этот вид сосны в прибалтийских государствах и Западной Европе. В начале XX века ржавчина вместе с молодыми саженцами попала в Северную Америку, где стала появляться и на других видах сосен. В 20-е годы ей была объявлена беспощадная война, и теперь с эпифитотиями этого гриба покончено.

Часть пятая. Борьба с микробами

Антитоксины и антибактериальные вещества представляются нам какими-то «волшебными пулями», поражающими лишь те объекты, для уничтожения которых они созданы.

П. Эрлих

17. Контратака

Не бойся, дева, злобы мрачной,

Тебя ведь рыцарь охраняет,

Лишит врагов он силы страшной…

П. Гвездослав, словацкий поэт XIX века

Микробам вход воспрещен!

Во время нашего путешествия в страну микробов мы уже приобрели некоторые знания, познакомившись со многими новыми фактами. И теперь исподволь нас начинает одолевать чувство неуверенности и страха. Кажется, что из «джунглей» микроскопического мира нам всюду угрожает опасность заражения, а возможно, и смерть. До сих пор мы смотрели на все чудеса этого царства как на занимательный фильм, открывающий нашему взору все новые и новые картины, но в какой-то момент нам вдруг стало ясно, что в этом таинственном мире затаился грозный враг и встречи с ним избежать не так-то легко. Каждую минуту нас атакуют со всех сторон полчища микробов. Их оружием являются инфекции, болезни, а иногда смерть. Атака хорошо спланирована и подготовлена – в воздухе, в воде, на суше и даже в повседневной пище. Поистине современная «армия»! Какие же позиции мы занимаем в этой войне?

Придя в себя после первого приступа страха, мы прежде всего убеждаемся, что еще живы и здоровы, а потом узнаем и о существовании хорошо организованной защиты, о которой имели самое отдаленное представление.

Болезнетворные микробы уже при попытке напасть на наш организм наталкиваются на трудно преодолимую преграду – неповрежденную и чистую кожу. Это первая линия нашей обороны.

Специалисты-анатомы утверждают, что кожа человека состоит из нескольких слоев и каждый из них располагает особым приспособлением для отражения микробов. Чем больше мы заботимся о коже и поддерживаем ее чистоту, тем лучше выполняет она свою защитную функцию. Подчас мельчайшей ранки или другого повреждения кожи достаточно, чтобы микробам открылся доступ в наш организм. Более благоприятными путями служат для них, по-видимому, слизистые оболочки, покрывающие те части внутренних органов, которые соединяют их с внешней средой. Такими воротами для инфекции являются рот, нос и половые органы. Слизистые оболочки влажны, и микроорганизмам легче на них удерживаться. Но и тут они встречаются с надежной защитой.

Слизистая оболочка носовой полости покрыта мелкими волосками, задерживающими частицы пыли, а с ними и микробы. Вдыхаемый человеком воздух доходит до легких почти полностью очищенным от микроорганизмов. Движение волосков на оболочке и выделяемая ею слизь механически удаляют микробы из организма. Немаловажное значение имеют и содержащиеся в слизи вещества, убивающие микробы. Авангарды микроорганизмов наталкиваются на препятствия и в ротовой полости. Слюна также содержит бактерицидное вещество, известное под названием лизоцима. Находится оно ив выделениях слезных желез, как было установлено А. Флеммингом. Позднее стало известно, что яичный белок также богат лизоцимом. В 1965 году биохимики определили его состав: в молекулу лизоцима входит 129 различных аминокислотных остатков. Само название этого вещества говорит о его действии: лизоцим растворяет, «лизирует» клеточные стенки ряда бактерий, а это уже начало их уничтожения в организме человека. В слизистых оболочках много и белых кровяных телец, лейкоцитов, основная функция которых – защищать наш организм от возбудителей различных болезней.

Но если микробам все-таки удастся проникнуть в организм, например через рот, то их ждет новое препятствие. Желудочный сок, в состав которого входит соляная кислота, создает кислую среду, убивающую большую часть микроорганизмов. И все же с жидкостью или кусочками пищи микробам удается проскользнуть через эти опасные зоны и достигнуть кишечника. Такой способностью обладают высокоспециализированные микроорганизмы, например бактерии, вызывающие кишечные инфекции (брюшной тиф, дизентерию, холеру).

Но и эти бактерии, преодолевшие защитные барьеры в виде кожи или слизистой оболочки, далеко еще не выиграли «сражения». В организме человека их ждут новые, отнюдь не приятные для них встречи. Завязывается борьба между незваными гостями и защитными силами всего организма. И если защита тверда – агрессор погибает, если же слаба и поддается натиску – человек заболевает.

Встреча

Внутри нашего организма также существует целая сеть «оборонных объектов», которая встречает «агрессоров» во всеоружии. Наш организм можно сравнить с крепостью, хорошо подготовленной к отражению неприятеля. По сигналу тревоги каждый занимает свое определенное место и исполняет роль, предназначенную ему по заранее продуманному плану.

И. И. Мечников в 1883 году показал, что белые кровяные тельца способны активно захватывать и поглощать проникшие в организм инородные микробы. Лейкоцит приближается к микробу, как бы обтекает, охватывает его и подвергает внутриклеточному перевариванию. Это «поглощение» бактерий Мечников назвал фагоцитозом (от греческих phagos – пожирающий и kytos – клетка), а белые кровяные тельца – фагоцитами. На основе этих фактов Мечников и его коллеги из Пастеровского института разработали фагоцитарную теорию иммунитета (невосприимчивость организма к инфекционным агентам и чужеродным веществам). Согласно этой теории, главную роль в защитных процессах животного организма играют определенные клетки, поглощающие и уничтожающие болезнетворные микробы. Фагоциты образуются в так называемой ретикуло-эндотелиальной системе. Важным свойством лейкоцитов, или, по Мечникову, фагоцитов, является их способность не только перемещаться по основным путям циркуляции крови и лимфы, но и проникать в прилежащие ткани, если в них появятся чужеродные бактерии или иные клетки.

Лейкоциты как бы являются одновременно и полицией, и судом, и присяжными, и тюрьмой: хватают, поглощают и разлагают вредоносных агентов. «Поле битвы» покрыто телами мертвых и погибающих микробов и лейкоцитов. При небольшой местной инфекции, такой, как нарыв, внутренняя масса пораженного участка становится мягкой и полуразложившейся, некротической, как говорят патологи, иногда превращается в гной. Когда нарыв «созреет», а это означает, что все микробы-агрессоры окружены лейкоцитами, гной вытечет и ранка понемногу заживет. Иногда же пришельцы – возбудители болезни – побеждают и возникает сепсис (общее заражение крови), который приводит к смерти. Бывает, что они лишь на время ослабляют борющиеся с ними силы организма. Но все-таки чаще лейкоциты берут верх и наводят необходимый порядок.

Схема преципитации антигена при действии антитела.

После столь важного открытия явления фагоцитоза последовали и другие. Ученикам Коха удалось доказать, что в сыворотке крови содержатся вещества, обезвреживающие бактерии и их выделения. Появляются эти вещества с вторжением возбудителей болезней или токсинов в организм человека. И поскольку они присутствуют в сыворотке крови, ученые разработали гуморальную теорию иммунитета, согласно которой устойчивость организма к какой-либо болезни или инфекции обеспечивают как раз эти вещества. В зависимости от того, какое действие оказывают они ка бактерии или токсины, их разделили на антитоксины, бактериолизины, агглютинины, преципитины и опсонины.

Между сторонниками обеих теорий возникло соперничество. Каждая сторона старалась доказать правильность своей и ошибочность чужой теории. Но когда полемический жар прошел и факты были рассмотрены спокойно и объективно, ученые пришли к выводу, что эти две теории не только не противоречат, но и дополняют одна другую.

В ответ на вторжение в организм чужеродных тел – различных клеток, микробов, токсинов и т. д., которые получили общее название антигенов, – образуются защитные вещества, нейтрализующие их вредное действие и называемые антителами.