Текст книги "Путешествие в страну микробов"

Автор книги: Владимир Бетина

сообщить о нарушении

Текущая страница: 9 (всего у книги 31 страниц)

Микробы в воздухе

Воздух мы обычно считаем стихией птиц. Правда, существуют и другие животные, которые проводят в этой среде какое-то время. Например, летучие рыбы поднимаются над водой и пролетают по воздуху значительное расстояние, не имея даже крыльев. Однако воздух не является их жизненной средой.

Зато в воздушной среде чрезвычайно распространены бактерии, водоросли, дрожжи и споры многих грибов. Больше всего микроорганизмов мы найдем над городами, значительно меньше их над вершинами высоких гор, ледниками и морями. Туда микробы попадают с восходящими потоками воздуха или с частицами пыли и часто преодолевают при этом огромные расстояния.

Над Москвой на высоте 1000 м в одном литре воздуха обнаружили пять бактерий. По маршруту самолета, летящего из Монреаля в Лондон, на высоте 2400–2700 м над Атлантическим океаном в пробах воздуха микробиологический анализ выявил дрожжи и споры некоторых микроскопических грибов.

Бактерии удалось обнаружить даже на высоте 12 000 м, хотя там они встречаются чрезвычайно редко. В воздухе, загрязненном вредными газами, сравнительно мало живых бактерий. Так, в 1 см³ воздуха лондонских улиц содержится 300 000–500 000 частичек пыли, однако на 38 200 000 таких пылинок приходится всего один живой микроорганизм.

С удалением от поверхности земли количество микробов в атмосфере закономерно уменьшается. У вершины башни английского парламента обнаружили лишь одну треть того количества микробов, которое содержится в приземном слое воздуха. Разные количества микробов содержат воздух закрытых помещений и воздух улиц. В 1 м³ воздуха, взятого с парижских улиц, было найдено 3480 бактерий, из лаборатории – 7420, а из старых домов – до 79 000 бактерий.

Воздушным путем могут расселяться и некоторые вредные микробы, вызывающие болезни растений. В Северной Америке распространена стеблевая ржавчина пшеницы, вызываемая грибом Puccinia graminis triticina. На 1 акре (около 0,4 га) посевов пшеницы, умеренно пораженных этим грибом, созревает в период жатвы до 10 биллионов спор. При сборе урожая сильно пораженной пшеницы над полями поднимаются красные облака «споровой пыли», причем почва, люди и машины – все покрывается красным налетом бесчисленного множества рассеянных спор. Подобное явление наблюдали в США в 1925 году. В начале июня распространение ржавчины ограничивалось районом, где выращивалась пшеница, – до 40° с. ш. В первую неделю июля поднялся сильный южный ветер, который перенес споры гриба на север на расстояние до 800 км и покрыл ими поля на площади свыше 500000 км². Подобный «дождь» из грибных спор выпал в 1929 году в Канаде в результате воздушного переноса спор ржавчины из долины реки Миссисипи на расстояние 900 км в течение только одной недели. Не исключена возможность такого «перелета» грибных спор и через океаны, с одного материка на другой.

Почва и микроорганизмы

Почва населена самыми разнообразными обитателями. Зеленые растения своими корнями черпают из почвы минеральные соли. Трудолюбивый крот роет в ней многочисленные туннели, в почве находят приют множество различных червей и насекомых. Широко представлен здесь и мир микроорганизмов. Бактерии, грибы, водоросли и простейшие – постоянные обитатели почвы, причем обработанная почва значительно богаче микроорганизмами, чем необработанная. В 1 г пахотной почвы находят от 1 до 20 миллиардов микробов. По предварительным сведениям, 1 га почвы населяют 4 ц бактерий, 2–3 ц грибов, водорослей и простейших, но есть данные, свидетельствующие о том, что обрабатываемый слой почвы на площади 1 га содержит 2–5 т микроорганизмов.

Различаются по количеству населяющих их микробов и слои почвы. Больше всего микробов в поверхностном слое. На глубине 1–2 см микробов в 10–20 раз больше, чем на глубине 25 см. Наиболее богаты микроорганизмами поверхностные слои достаточно увлажненных почв. В сухие почвы микробы проникают глубже – в Средней Азии, например, их обнаруживают на глубине 10 м и более.

В песках Каракумов в поверхностном слое бактерии почти полностью отсутствуют; на глубине 25–50 см в 1 г почвы было найдено 1700 особей, а на глубине 90 см – до 26 000 бактерий. На богатых аллювиальных почвах Урала на глубине 1,5 м нашли 18 000 000, а на глубине 17,5 м – 3 000 000 бактерий в 1 г почвы.

Населенность почвы микроорганизмами зависит от ряда факторов. В одной почве число их невелико, в другой достигает огромных цифр. Больше всего микробов содержится в почвах умеренных зон, но немало их бывает в тропических и полярных областях. В промерзающих почвах Сибири бактерии переносят неблагоприятный период низких температур, переходя в состояние анабиоза, а с оттепелью возобновляют свою активную жизнедеятельность. На Шпицбергене бактерий находят в почве, во льдах и на снегу.

Почвенные микроорганизмы имеют огромное значение. Большинство их питается отмершими остатками растений и животных, которые они постепенно перерабатывают вплоть до минеральных соединений. Таким образом, они постоянно восполняют запасы питательных веществ, необходимых для жизни растений. В этих процессах особую роль играют бактерии, способные усваивать азот из воздуха и связывать его в химические соединения, обогащая тем самым почву элементом, столь необходимым для питания всех живых организмов. Но некоторые почвенные микроорганизмы наносят вред растениям, а встречаются и такие, которые вызывают заболевания животных и человека.

Многие микробы из тех, что живут в почве или на ее поверхности, распространены, казалось бы, в самых неблагоприятных условиях. Так называемые нитрифицирующие бактерии живут на голых скалах, где отсутствуют высшие растения. Минеральные вещества они получают непосредственно из камня, на поверхности которого обитают, или с пылью, приносимой ветром. Важный для жизни азот они получают в форме аммиака и его соединений, образующихся в атмосфере при электрических разрядах и попадающих на скалу с росой или каплями дождя.

Микробы и история Земли

«День рождения» нашей планеты отделен от нас несколькими миллиардами лет. Вначале Земля была лишена жизни, и лишь много позднее ее стали заселять живые существа, а затем появился и человек. И этот любознательный человек, перелистывая древние «архивы» Земли, пытается узнать ее прошлое. Возникают такие области знаний, как геология и палеонтология. Первая из них имеет целью воссоздать историю изменения лика Земли от ее зарождения до наших дней, вторая разыскивает в этой истории следы жизни. И находит их в окаменел остях, костных остатках и других свидетельствах жизни в прошлом. Что же в истории нашей планеты можно узнать о микроорганизмах? И вообще можно ли найти следы их жизнедеятельности? Есть ли надежда встретиться в толще Земли с вездесущими клетками микробов?

Профессор Г. Й. Домбровский из Фрейбургского университета отвечает на эти вопросы положительно. Более того, он представляет нам как результат своих исследований живые бактерии, существующие уже сотни миллионов лет. Впервые эти бактерии были найдены им в соляных копях, возраст которых исчислялся 180–200 миллионами лет. Позже ученый перенес свои поиски в соляные копи Нового Света. И там он обнаружил бактерий в возрасте 260–360 миллионов лет (Канада) и 450 миллионов лет (США). Наиболее древними залежами соли считаются залежи в Иркутской области, их возраст 500–600 миллионов лет. Как утверждает Домбровский, точный микробиологический анализ образцов из всех этих месторождений позволяет считать, что найденные живые бактерии действительно относятся ко времени формирования залежей соли. Бактерии были как бы «законсервированы» солью и после перенесения в благоприятную среду ожили. Если исключить возможность их заноса из других источников, мы действительно имеем дело с живыми свидетелями глубокой древности нашей планеты. Домбровский уже давно культивирует потомство этих древних бактерий, сотни миллионов лет ожидавших в укромных убежищах своего «воскресителя».

Но микробиологи на этом не останавливаются. Несколько лет назад группа ученых Гарвардского университета исследовала отложения в южной части озера Онтарио, возраст которых исчисляется двумя миллиардами лет. Здесь сохранились самые древние доказательства жизни на Земле. В этих отложениях с помощью электронного микроскопа обнаружили вполне сохранившиеся мертвые клетки бактерий[14]14
  Сообщения о способности микроорганизмов, находящихся в соляных копях, оживать при их перенесении в благоприятные условия были опубликованы и в СССР. Однако специально проведенные микробиологические исследования не подтвердили этих данных (Абызов С. С, Заварзив Г. А., Иванов М. В., Серегин В. И., Широков О. Г., Микробиология, т. XXXV, в. 5, стр. 885, 1966.) – Прим. ред.


[Закрыть].

Микробы в месторождениях нефти

Среди микробов известны виды, способные использовать некоторые составные части сырой нефти. Поскольку для огромного большинства микроорганизмов эти соединения не могут быть источником питания, «специалисты по нефти» могли бы выступить в качестве индикаторов при поисках новых месторождений этого ценного сырья.

Во многих районах нашей планеты из органических отложений возникли залежи нефти. В настоящее время считают, что при образовании этих залежей немаловажную роль играли микроорганизмы. В месторождениях нефти на глубине около 2000 м в 1 г отложений живут 10—100 миллионов бактерий. Эти бактерии относятся к группе автотрофных организмов: они получают энергию для своих жизненных процессов из химических реакций, происходящих между неорганическими соединениями. Из залежей нефти через горные породы просачиваются различные газы (метан, этан, бутан и др.). В местах, где газы проходят че|)ёз верхние слои почвы, могут жить микробы, усваивающие газы и получающие благодаря этому энергию для жизненных процессов. Присутствие таких микробов в почве могло бы стать первым сигналом о возможном нахождении здесь залежей нефти. Еще точнее другой метод: в породе выкапывается неглубокая шахта, в нее помещают культуру микробов, которые очень чутко реагируют на присутствие выходящих из земли газов – даже в тех случаях, когда контроль при помощи химических методов не дает положительных результатов.

Человек и микроорганизмы

Мы уже говорили, что микроорганизмы сопровождают человека от колыбели до могилы. Пока зародыш находится в теле матери, он надежно защищен от микроорганизмов. Но уже при рождении первые живые существа, с которыми он приходит в контакт (за исключением матери), – это клетки микробов, сразу же воздействующие на организм новорожденного. Первым самостоятельным актом младенца обычно бывает крик и связанное с ним начало дыхания. С первым же вдохом в дыхательные пути ребенка вместе с воздухом попадают микробы. С первой же каплей материнского молока они проникают и в его пищеварительные органы, где, освоившись в первую неделю, остаются на всю жизнь. С первой же секунды появления на свет приходит в соприкосновение с микробами и поверхность тела младенца.

Трудно представить себе, чтобы микроорганизмы при таком тесном и постоянном контакте с человеком не оказывали на него никакого влияния; так же трудно исключить и обратное влияние человеческого организма на жизнь проникших в него микробов. Теперь мы уже хорошо знаем, что многие болезни возникают от того, что в наше тело внедряются болезнетворные микробы. Известно нам также и то, что без некоторых микроорганизмов мы просто не можем обойтись; это прежде всего микробы, населяющие наш пищеварительный тракт и к тому же снабжающие организм очень важным витамином К, без которого нарушается образование протромбина, необходимого для свертывания крови.

В непосредственный контакт с нашим организмом микробы приходят через дыхание. В сутки через дыхательные пути человека проходит около 15 000 л воздуха. Мы уже знаем, как много микробов в воздухе. Какова же судьба микробов, проникших через дыхательные пути в наше тело? Подсчитано, что житель Лондона, например, вдыхает в сутки около 300 000 бактерий. При этом любопытно, что в легких здоровых людей микробы практически отсутствуют и выдыхаемые ими газы их почти не содержат. Большая часть микробов и частиц пыли задерживается в носоглотке и на гландах, где организм их обычно обезвреживает. Напротив, при таких заболеваниях дыхательных органов, как туберкулез или дифтерия, больной выдыхает и откашливает множество микробов и заражает ими окружающих.

Еще один путь проникновения микробов в наш организм – с пищей. Мы знаем, что в продуктах питания находятся различные микроорганизмы, среди которых нередки и возбудители инфекционных болезней. Уже в ротовой полости постоянно присутствуют микробы. В желудке, где среда для них слишком кислая, они обычно не встречаются, а те, что проникают сюда с пищей, гибнут. Но при низкой кислотности желудочного сока можно найти микробы и в желудке. Больше всего их в толстой кишке. Там всегда присутствует Streptococcus faecalis. Число клеток этой бактерии в кишечнике одного человека превышает количество всех млекопитающих на земном шаре.

Другой постоянный обитатель кишечника – кишечная палочка Escherichia coli. Свое название она получила по имени открывшего ее крупного немецкого педиатра Теодора Эшериха, нашедшего эту бактерию в человеческом кале. Он назвал ее сначала Bacterium coli commune (бактерия кишечная обыкновенная), желая подчеркнуть ее обычное и постоянное присутствие в кишечном тракте людей. Ее численность – 75 % общего числа всех кишечных микроорганизмов. С калом бактерия попадает в почву или воду. Присутствие ее указывает на загрязнение воды фекалиями и непригодность для питья.

Кишечные микроорганизмы участвуют и в химических превращениях принятой человеком пищи. В частности, в толстой кишке они имеют очень благоприятные условия для роста и размножения. Из тела человека они уходят вместе с калом. Незваными и неприятными гостями кишечника являются возбудители некоторых кишечных заболеваний, таких, как брюшной тиф, паратиф или дизентерия.

Немало микробов на коже человека, в волосяном покрове, особенно на открытых частях тела. Это обычно бактерии, дрожжи или микроскопические грибы. И среди них нередки возбудители гнойного воспаления кожи (пиодермии). В борьбе с такими микробами очень действенным средством нужно считать прежде всего личную гигиену. Тщательное мытье в ванне удаляет с поверхности тела до миллиарда микробов.

Что же происходит с микробами после смерти человека? Погибают и они, предварительно сыграв роль гробовщика. Мертвое тело человека, еще недавно питавшее их, начинает кишеть множеством микроорганизмов, постепенно разлагающих его вплоть до минеральных соединений, или, как говорят специалисты, до полной минерализации.

Микробы в продуктах и кормах

В теплые летние месяцы мякоть хлеба иногда превращается в липкую желто-коричневую массу с неприятным запахом. Хлеб, пронизанный беловатыми волокнами, плохо режется. Его нельзя есть. Виновником этого бывает Bacillus mesentericus, который сохраняется внутри хлеба при его выпечке, поскольку температура там не превышает 100 °C. При длительном хранении в теплом помещении крахмал и белки, содержащиеся в хлебе, начинают разлагаться микроорганизмами. Из воздуха на уже выпеченный хлеб могут попадать споры грибов, вызывающие его плесневение. В прошлом большой вред хлебу наносили бактерии Serratia marcescens, которые вызывали в нем появление кроваво-красных колоний. О них мы уже упоминали.

В молоко микробы попадают при доении. Их количество часто зависит от различных факторов – здоровья коровы, санитарных условий ее содержания, а также от способов обработки молока. Чем меньше в нем микробов, тем дольше сохраняются его свойства как продукта питания. Загрязненное молоко может содержать бактерии, дрожжи и микроскопические грибы.

Молоко предоставляет микробам очень благоприятные жизненные условия. Они легко размножаются и изменяют его состав. Все мы по собственному опыту знаем, как быстро скисает свежее молоко. Виновники этого – молочнокислые бактерии, сбраживающие сахар в молочную кислоту. Если провести микробиологические и химические исследования такого молока, то мы увидим, что вслед за молочнокислыми бактериями в нем начнут размножаться и другие микробы. Появятся микроскопические грибы, использующие в своем обмене веществ молочную кислоту, что в свою очередь создаст условия для жизнедеятельности гнилостных бактерий.

Такие молочные продукты, как масло, сыр, брынза, также подвержены действию микроорганизмов. Масло приобретает неприятный запах, плесневеет или желтеет в результате деятельности нежелательной микрофлоры.

Различные сыры изготовляют из молока при обязательном участии определенных микроорганизмов. Но бывают случаи, когда в сыр при его производстве проникают микробы, вызывающие нежелательные процессы; например, в плавленых сырах развивается такое количество газов, что последние не только вспучивают массу сыра, но и разрывают упаковку. Таким образом, при обработке молочных продуктов одни микробы помогают нам, другие – злостно вредят.

Нападению микроорганизмов подвергается и мясо. Большей частью они попадают в мясо при его обработке и, очень быстро размножаясь, вызывают различные нарушения его пищевых качеств.

Особенно часто на сыром мясе развиваются кишечные бактерии. За короткий срок они вызывают процессы гниения и брожения, представляющие по существу, как мы уже знаем, разложение питательных веществ. Бывает, что мясо начинает светиться – это значит, что в нем поселились фосфоресцирующие бактерии. При повы пенной влажности воздуха на мясе появляются различные микроскопические грибы, образуя цветные пятна. В мясе больных животных могут находиться и болезнетворны? микробы, очень опасны? для человека.

В последнее время необычайно широко используются самые различные пищевые консервы. Мясные продукты, сгущенное молоко, овощи, фрукты, а также готовые «блюда» в консервах все чаще появляются на нашем столе. В принципе консервирование должно препятствовать размножению и разлагающей деятельности микробов. Но бывает, что и в консервах встречаются живые микроорганизмы, которые, попав в благоприятные условия, тут же начинают размножаться и могут стать возбудителями инфекционных заболеваний. Чаще всего это анаэробные бактерии, прекрасно существующие в бескислородной среде.

Картофель, овощи и фрукты приносят на себе обитателей мира микробов часто уже прямо с поля и из садов.

«Истина в вине» – гласит старое латинское изречение. Но в нашем путешествии по следам микробов нам важно знать другое. Находятся ли в вине микробы? Читатель, безусловно, ответит положительно и будет прав. Мы найдем их в вине, пиве и даже в безалкогольных напитках. Они попадают туда либо в процессе производства (брожение вина и пива вызывают дрожжи), либо во время дальнейших процедур. Если при изготовлении напитка будет использована загрязненная вода или не будут соблюдены строгие требования гигиены, напиток может стать носителем болезнетворных микробов. Бактерии тифа или дизентерии, например, сохраняются в пиве несколько суток.

Растительные корма уже в природных условиях, «на корню», не свободны от различных микроорганизмов. Попадают они на растения и при хранении кормов, особенно неправильном. Мы уже знаем, что недосушенное сено при хранении становится очагом деятельности термофильных микробов. Микробы разлагают целлюлозу, выделяя при этом тепло. Зерно хлебных злаков при недостаточном высушивании также может разогреваться под влиянием термофильных микробов. В результате «самовозгорания» зерно обугливается.

Попадающие на кормовые злаки микроскопические грибы разлагают питательные вещества, обесценивая качество кормов, а также выделяют ядовитые соединения, которые могут стать причиной отравления скота. Известная спорынья, паразитирующая на ржи, вызывает эрготизм[15]15
  Отравление рожками спорыньи, наблюдаемое при употреблении в пищу муки, содержащей примесь спорыньи. Теперь встречается редко. Имеются две формы эрготизма – гангренозная и конвульсивная («злая корча»). В основе заболевания лежат дегенеративные процессы, развивающиеся в задних корешках спинного мозга. – Прим. ред.


[Закрыть]. Этому заболеванию подвержены и животные, и человек, оно может привести к смерти. Вызывает отравление скота и другой гриб, живущий на злаках (из рода Paspalum) в субтропических и тропических странах.

Головня и различные ржавчины – паразиты хлебных злаков, кукурузы и кормовых трав – также бывают причиной опасных заболеваний. В Югославии накануне второй мировой войны было много случаев отравления детей, которые питались продуктами из кукурузных зерен, пораженных головней.

Ядовитые продукты жизнедеятельности грибов, опасные для животных и человека, называются микотоксинами. Из них наиболее известны а флатоксины, продуцируемые грибами из рода Aspergillus, в особенности видом A. flavus (отсюда и название этой группы токсинов). Они ядовиты для многих животных; установлено также, что они могут вызывать и рак. Афлатоксины были обнаружены на пищевых продуктах и кормах. В 1960 году в Великобритании погибло большое число морских свинок, питавшихся мукой из арахиса, который был заражен грибом A. flavus. В 1968 году в западной части Явы умерло 60 человек, съевших слегка заплесневелые продукты из арахиса, а в Британской Гвиане немало местных жителей погибло в результате потребления продуктов, в которых потом было установлено присутствие афлатоксинов.