Я познаю мир. Ботаника - Касаткина Юлия Николаевна (читать книги полностью TXT) 📗

Можно идти и другим путем – «перехитрить» спору, дать ей превратиться в обычную, уязвимую клетку, а затем убить сравнительно небольшим нагреванием. Для этого раствор, в котором нужно убить споры бактерий, выдерживают около суток при температуре +37‘С: при этой температуре большинство бактерий чувствует себя лучше всего. Затем раствор подогревают до температуры +80°С, и бактерии погибают. Проблема только в том, что некоторые « хитрые » споры не спешат прорастать сразу и остаются живыми. Чтобы убить и их, описанную процедуру проделывают еще один–два раза. В конце концов живых спор уже не остается. Именно так предохраняют от порчи многие пищевые продукты, например молоко и пиво.

Способ обеззараживания продуктов путем «провокации» спор к прорастанию получил название пастеризации, по имени французского микробиолога Луи Пастера, разработавшего этот метод.

Пастеризация хороша тем, что позволяет сохранить все ценные вещества, содержащиеся в пище (прежде всего, витамины), не разрушая их кипячением.

Созидатели или разрушители?

Бактерии устроены гораздо проще, чем другие обитатели Земли, однако простота строения не мешает им играть самые разнообразные роли в экосистеме планеты.

Уже известные нам цианобактерии являются счастливыми обладателями зеленого пигмента хлорофилла и способны к фотосинтезу.: используя энергию солнечного света, они превращают углекислый газ и воду в органические молекулы сахаров, белков, витаминов и жиров, одновременно выделяя кислород.

По всей видимости, цианобактерии были первыми фотосинтезирующими организмами на Земле. С их появлением в атмосфере нашей планеты начал накапливаться кислород (до этого, в первичной атмосфере Земли, его не было). Когда кислорода накопилось достаточно, он начал частично превращаться в озон – газ, не пропускающий в атмосферу губительное для всего живого жесткое космическое излучение. Только после образования озонового слоя жизнь смогла проникнуть в верхний слой воды и выйти на сушу. А поскольку кислород и озон образовались в результате деятельности первых фотосинтезирующих бактерий, можно Смело сказать, что своим возникновением все остальные организмы обязаны именно им.

Многие виды бактерий питаются готовыми органическими веществами, подобно животным. Некоторые употребляют в пищу мертвые растительные и животные останки – их, вместе с грибами, по справедливости можно назвать санитарами планеты, очищающими ее поверхность от мертвой массы растений и животных.

Удивительна способность бактерий использовать в пищу, казалось бы, самые несъедобные вещества. Бактерии переваривают красители, пестициды, нефть, синтетические ткани, быстро осваивают совершенно новые материалы. Например, нейлон, впервые полученный в 1939 году, уже через несколько десятилетий стал источником пищи для бактерий из рода флавобактериум (Flavobacterium).

Если растения и цианобактерии являются строителями органического вещества, то другие бактерии, а также грибы – профессиональные разрушители. И эта профессия ничуть не менее важна. С помощью гнилостных бактерий и грибов органические вещества снова превращаются в неорганические и могут быть повторно использованы фотосинтезирующими организмами. Если бы на земном шаре жили только животные и растения, неизбежно наступил бы момент, когда весь углекислый газ воздуха, серные и азотные соединения почвы были бы усвоены растениями и перешли в органические соединения. Растения погибли бы из–за недостатка питательных веществ, а с ними погибли бы и животные. Этого не происходит благодаря бактериям и грибам, которые превращают органические соединения отмерших растений и животных в неорганические и вновь вовлекают их в природный круговорот веществ..

Роль бактерий в круговороте веществРастения и цианобактерии (1) синтезируют органические вещества, используя энергию солнечного света и простые неорганические соединения. Органические соединения потребляются животными (2). Органические соединения отмерших рас■ тений и животных разрушаются бактериями и грибами (3) до простых неорганических соединений.

У бактерий и грибов, таких непохожих по другим признакам, помимо профессии мусорщиков есть еще одна общая черта: способ поглощения питательных веществ. В отличие от животных, которые активно заглатывают частицы пищи, грибы и бактерии всасывают растворенные питательные вещества всей поверхностью клеток. Для того чтобы сделать пищу доступной для всасывания, бактерии и грибы выделяют пищеварительные соки наружу и пищеварение у них происходит не внутри организма, как у животных, а снаружи (из животных такой тип питания используют пауки).

Среди бактерий встречаются и такие, что используют в пищу только органические вещества живых организмов – это многочисленные паразиты растений, животных и человека, вызывающие различные заболевания. В их числе и обычные простуды, и такие опасные заболевания, как коклюш, чума, дифтерит, туберкулез, сибирская язва, бруцеллез, и многие другие. Возбудители этих болезней разрушают клетки и ткани организма, отравляют его ядовитыми продуктами своей жизнедеятельности и часто вызывают гибель человека или животного.

Ядовитые продукты жизнедеятельности некоторых болезнетворных бактерий разрушающе действуют на организм животных в ничтожных концентрациях. Например, 30 г яда дифтерийных бацилл достаточно, чтобы убить 75.000 крупных собак. Поэтому, чтобы убить животное или человека достаточно самого ничтожного количества этих микробов. Главным образом, они концентрируются в глотке больного, а ядовитое вещество распространяется по всему организму, действуя на сердечную мышцу и почки, вызывая паралич дыхательного нерва и быструю смерть от удушья. Сейчас дифтерия встречается довольно редко, поскольку большинство детей проходят вакцинацию, но еще до середины XIX века от этой болезни погибало 50–60 детей из 100 заболевших.

Выдающиеся химические способности

Всем живым организмам для поддержания жизни, развития и размножения требуется энергия. Энергию можно получать из разных источников. Самым «дешевым» и универсальным источником энергии является солнце. Его энергию используют организмы, способные к фотосинтезу, это – цианобактерии, растения и некоторые простейшие.

Грибы и часть бактерий, которые питаются по типу животных, получают энергию, разрушая готовые органические вещества, поступающие в организм с пищей. Кислород, поступающий в клетки в процессе дыхания, окисляет белки, жиры и углеводы до более простых соединений. Окисление – это химическая реакция, похожая на обычное горение, только очень медленное. Такое биологическое «горение» происходит внутри живых клеток, не повреждая их. Как и при горении, при окислении выделяется энергия. Часть ее расходуется на обогрев организма, а часть идет на построение новых «грибных» или «животных» белков, жиров и углеводов.

Гетеротрофное питание

Хемотрофное питание

Автотрофное питание

Итак, энергию можно получать от солнца или при разрушении органических веществ. Оба эти способа бактерии освоили задолго до того, как на Земле появились первые растения, животные и грибы (фотосинтез был «изобретен» бактериями еще за 1,9 млрд. лет до появления первых предков растений). Благодаря выдающимся «химическим способностям» бактерии освоили еще один способ добывания энергии: они единственные существа на планете, которые научились использовать энергию химических связей неорганических соединений.