Я познаю мир. Ботаника

Касаткина Юлия Николаевна

Клубеньки на корнях бобового растения

Растения, вступившие в симбиоз с азотфиксирующими бактериями, получили большие преимущества перед другими растениями. Теперь им не страшна нехватка азотистых соединений: благодаря своим невидимым помощникам бобовые растения могут вырасти на самых бедных почвах.

Лишайники, с которыми вы познакомитесь дальше, своей невероятной выносливостью тоже во многом обязаны бактериям. Расти на голых скалах, оползнях и камнях, где совершенно нет почвы, многие из них могут

только благодаря цианобактериям, которые постоянно живут внутри тела лишайника. Эти бактерии тоже обладают способностью связывать атмосферный азот, что делает лишайники такими неприхотливыми в выборе места жительства.

Невидимые помощники человека

Среди бактерий есть немало помощников человека. С помощью молочнокислых бактерий получают сыр, сметану, кефир, ряженку, простоквашу, варенец, кумыс и многие другие кисломолочные продукты. Уксуснокислые бактерии превращают сахара и спирты в уксусную кислоту, раствор которой в быту называют уксусом.

Деятельность молочнокислых бактерий вы наверняка сами наблюдали не один раз. Стоит в теплый день оставить молоко на столе, как к вечеру оно уже приобретает кислый вкус. На следующие сутки или через день кислое молоко сворачивается, а под слоем густой простокваши скапливается жидкая сыворотка. Все эти превращения происходят из–за деятельности молочнокислых бактерий: в средних и северных широтах скисание молока вызывают молочнокислые стрептококки, а в более южных районах – болгарская палочка. И те, и другие микробы питаются молочным сахаром – лактозой, которая входит в состав молока. При этом образуется большое количество молочной кислоты и немного уксусной, янтарной, муравьиной кислот, спирта и других веществ^ придающих молочнокислым продуктам их особый вкус и аромат. Под влиянием кислот белок молока свертывается, и молоко превращается в простоквашу.

Каким образом молочнокислые бактерии попадают в молоко? Микробы содержатся в большом количестве даже в очень свежем молоке (в одном миллилитре от сотен тысяч до нескольких миллионов). Некоторое количество бактерий содержится и на вымени коровы и попадает в молоко во время дойки. Молоко, которое продается в магазинах, подвергается пастеризации, суть которой вы уже знаете, и не содержит бактерий. В этом случае они появляются в молоке, оседая на его поверхность из воздуха.

Нужно сказать, что в молоке содержатся отнюдь не только молочнокислые бактерии. Здесь же встречаются кишечная палочка, дрожжи, маслянокислые и разнообразные гнилостные микробы, вызывающие порчу молока. И все эти разнообразные микроорганизмы находят в молоке место жительства и питательную среду, бурно размножаются и взаимодействуют между собой.

Вот каким образом происходит взаимодействие между микробным населением, если молоко хранится при комнатной температуре. Вначале все группы бактерий развиваются независимо друг от друга, и гнилостные микробы иногда могут составлять до 90% от всей массы микроорганизмов. В результате жизнедеятельности молочнокислых бактерий в молоке постепенно накапливается молочная кислота. Ее концентрация постепенно растет и приводит к гибели сначала гнилостных, а затем и всех других групп микробов, в то время как количество молочнокислых бактерий продолжает расти. Вскоре молочного сахара, которым питаются бактерии, остается так мало, а молочной кислоты накапливается так много, что это задерживает рост самих молочнокислых бактерий, и их число постепенно уменьшается. Молочная кислота – продукт жизнедеятельности молочнокислых бактерий {как мочевина у млекопитающих) в этом случае выступает в роли природного консерванта, сдерживая развитие микроорганизмов.

Молочнокислые бактерии также принимают участие в процессе силосования кормов и квашения продуктов. Вырабатываемая ими молочная кислота определяет особый вкус и сохранность квашеной капусты и огурцов. Та же молочная кислота предохраняет

от порчи и силосованное сено, идущее на корм скоту в зимнее время. Известны случаи хранения силоса до семи лет без потери его питательной ценности.

Существуют бактерии, которые способны вырабатывать различные антибиотики – вещества, оказывающие губительное влияние на другие бактерии, в том числе на болезнетворные (подробнее об антибиотиках рассказывается на с. 139). Среди бактериальных антибиотиков широко используются тиротрицин, бацитрацин, субтилин и грамицидин.

Последнее время ученые активно исследуют способность бактерий разрушать трудно разлагаемые искусственные вещества: красители, пластмассы и другие синтетические полимеры, пестициды, нефтепродукты. Все эти вещества человечество производит в таком огромном количестве, что после использования возникает проблема их переработки и уничтожения. Естественным путем многие искусственно созданные человеком материалы практически не разрушаются или разрушаются очень медленно. Например, обычный полиэтилен полностью перерабатывается бактериями и микроскопическими грибами только через 90–100 лет. Сжигание синтетических материалов – тоже не выход, поскольку при этом в воздух выделяется большое количество вредных соединений.

Выход предлагают бактерии. К настоящему времени обнаружено несколько групп микробов, которые способны быстро и эффективно разрушать синтетические материалы. Среди них уже упоминавшиеся бактерии, разрушающие нейлон. Используя эти микроорганизмы, генетики и микробиологи пытаются искусственно вывести такие «породы» бактерий, которые бы избирательно разрушали те или иные вещества. Есть надежда, что именно с помощью бактерий в ближайшем будущем человечеству удастся решить проблему переработки промышленных отходов и мусора.

Поведение бактерий

Хотя большинство бактерий состоит из одной клетки, они способны к активному передвижению и даже к простейшим формам поведения, которые носят названия таксисов. Таксис – это движение клетки к какому–либо раздражителю или от него. Так, у фотосинтезирующих цианобактерий проявляется положительный фототаксис, т.е. они движутся в сторону источника света. При этом выделяется большое количество слизи, по которой клетки цианобактерий перемещаются путем скольжения.

Кишечная палочка проявляет положительный таксис на 20 веществ (большинство из них – сахара) и отрицательный на 8 отпугивающих веществ–репеллентов. Для передвижения кишечная палочка использует многочисленные жгутики. Спирохеты передвигаются, ввинчиваясь в среду, подталкиваемые вперед единственным жгутиком, работающим наподобие корабельного винта.

Некоторые бактерии, обитающие в воде, способны ориентироваться в магнитном поле земного шара и постоянно плывут в одном и том же направлении. В Северном полушарии бактерии движутся на север, следуя линиям магнитного поля, которые направлены в глубь водоема. Перенесенные в Южное полушарие, те же бактерии будут двигаться на юг, также стремясь в толщу воды. Предполагается, что направленное движение «магнитных»» бактерий вдоль линий магнитного поля – магнитотаксис – способствует перемещению клеток в более богатые питательными веществами придонные слои воды.

Если цианобактерии своим внешним видом и образом жизни напоминают растения, то диктиобактер ближе к животным. Диктиобактер – уникальное явление в царстве бактерий – это не просто скопление клеток, а единый многоклеточный бактериальный организм, клетки которого способны к согласованному выполнению определенных действий. Второе название этого существа – хищная бактериальная сетка – отражает способ его питания. Все клетки хищной бактериальной сетки расположены в один слой, действительно напоминая пустую сеточку, покрытую слизью, которую выделяют все клетки колонии. Медленно перемещаясь по илистому дну водоема, диктиобактер «разыскивает» добычу.