Невидимый мир

Водная гладь озер, морей и рек кажется в солнечный день ясной и прозрачной. Если взять стакан воды из реки, посмотреть на свет, то и на свету вода покажется чистой, как воздух. Так ли она чиста на самом деле? Проверить можно при помощи микроскопа, увеличивающего предметы в 250 и даже в 2500 раз, а новейшие электронные - в несколько десятков тысяч раз. Возьмем из ближайшего пруда, канавки или болота только одну каплю воды. Поместим ее под микроскоп и станем рассматривать. Неведомый мир откроется перед нами (рис. 1).

Рис. 1. Капля воды под микроскопом

Капля похожа на маленький прозрачный пруд. Множество юрких созданий шныряет во все концы этого крохотного пруда. Одни из них круглые, как мячик, другие похожи на яйцо, у третьих тело вытянуто в виде трубки, а четвертые наделены изогнутой ножкой. У одних на теле имеются маленькие реснички, у других - жгуты или бичи. Реснички быстро колеблются, а жгуты с силой ударяют то в ту, то в другую сторону, и благодаря их работе обитатели водяной капли передвигаются. Жизнь здесь бьет ключом.

Во всяком пруде, если он не проточный и если на дне его нет родников, вода медленно высыхает. По мере того, как вода в капле убывает, маленькие обитатели начинают замедлять СВОИ движения. Реснички на их теле колеблются медленнее, сами они съеживаются, еле двигаются и, наконец, совершенно останавливаются. Жизнь замерла. Однако можно снова оживить весь этот мирок; нужно только высохшее пятно покрыть каплей воды. Тогда и обитатели капли воды оживут.

Откуда бы мы ни взяли каплю воды - из лужи, речки, болота, пруда или моря - всюду могут найтись невидимые без микроскопа живые существа.

Что же это за существа? Это простейшие из существующих на нашей земле животных: амебы, биченосцы (с одним или несколькими жгутами), инфузории и микроскопические растения. Большинство из них состоит всего из одной клетки. Познакомимся сначала с амебами (рис. 2).

Рис. 2. Амеба: а - ядро; б - бьющийся пузырек

Амеба по своей организации довольно проста. Это крошечный кусочек протоплазмы живого вещества мелкозернистой структуры, состоящего главным образом из белка. В протоплазме находится ядро круглой или овальной формы. Протоплазма и ядро - важнейшие части тела амебы. Существо это, несмотря на ничтожные размеры, обладает всем тем, что присуще живому организму.

Дышит ли она? Несомненно. Без кислорода амеба погибает. Правда, животные дышат легкими, а у амебы легких нет, но она поглощает кислород всей поверхностью тела.

Питается ли амеба? Конечно. Проследим за нею. Вот она плавает в капле воды. К амебе подкатывается какой-то зеленоватый шарик; это - водоросль, крошечное водяное растеньице. Как только шарик прикоснется к телу амебы, она приходит в движение, выпускает отростки, точно лапки, обхватывает ими водоросль и медленно вместе с маленькими пузырьками воды втягивает добычу внутрь тела. Водоросль в теле амебы постепенно распадается на кучку маленьких зернышек, которые затем смешиваются с протоплазмой амебы. Амеба переварила добычу при помощи особого пищеварительного сока.

Проследим за жизнью амебы далее. Вот она снимается с места, выпускает из тела отросток (его называют ножкой, или псевдоподием) и подтягивает к нему все тельце; затем выпускает другой, делает как бы шаг вперед. Если хотите помешать ее прогулке, направьте на нее яркий луч света. Амеба сейчас же съежится, свернется в клубочек и замрет на месте. Яркий свет ей, очевидно, вреден. Особенно любопытна в амебе способность без конца менять свою форму. То она совершенно круглая, точно шарик, то вдруг вытянется наподобие груши или же примет какую-нибудь странную форму, выдвигая отдельные части своего тела в виде отростков.

Способность двигаться и менять форму особенно ярко выступает у амеб под воздействием различных раздражителей - не только резкого света, но и тепла, электричества, химических веществ. Под влиянием тепла амеба начинает двигаться быстрее, а под влиянием паров спирта она замедляет свои движения, а затем останавливается, свернувшись в круглый комочек. Достигнув зрелости, амеба размножается: делится пополам, и каждая половина становится новой молодой амебой.

Существует несколько видов амеб. Они живут в пресной или соленой воде, в илистых прудах и болотах, в сыром песке и во влажной почве, а некоторые селятся в теле человека и животных (главным образом в кишечнике). В пищеварительном канале человека чаще всего встречаются два вида амеб: безвредная и болезнетворная, вызывающая у людей тяжелое кишечное заболевание - дизентерию (рис. 3).

Рис. 3. Амеба дизентерии

Есть и другая распространенная болезнь, которая вызывается простейшим микроскопическим животным. Это - болотная лихорадка, малярия. Ею чаще всего заболевают жители болотистых местностей, а возбудителем этой болезни является плазмодий - особое микроскопическое существо. Живут плазмодии в крови страдающего малярией и проникают в красные кровяные шарики^*; здесь они питаются, опустошают весь кровяной шарик, заполняют его, растут и, наконец, размножаются. Новые плазмодии, выбравшись из разрушенного кровяного шарика, проникают в здоровые шарики. Одно поколение плазмодиев нарождается за другим и ведет свою разрушительную работу, а человек страдает приступами жестокой лихорадки.

^*(Наша кровь состоит из жидкой части - плазмы, в которой плавают в огромном количестве крошечные кровяные тельца: красные (эритроциты), обычно называемые кровяными шариками, и белые, или лейкоциты.)

В местностях, где люди болеют малярией, живет особый вид комаров - анофелес. Этот комар кусает человека, страдающего болотной лихорадкой, сосет кровь, а вместе с ней забирает и несколько плазмодиев. В тот момент, когда зараженный комар садится на здорового человека и запускает в его кожу свой хоботок, плазмодии попадают вместе со слюной комара в кровь человека, который после этого заболевает болотной лихорадкой (малярией).

Трипаносома - также одно из простейших (одноклеточных) животных. Она имеет вытянутую в длину форму (рис. 4). На одном конце ее выступает подвижный бич, от основания которого вдоль тела, подобно оборке, тянется нежная перепонка, которая колышется, точно по ней все время пробегает волна. Перепонка вместе со жгутом служит органом движения трипаносомы. Трипаносома размножается, как амеба, путем деления.

Рис. 4. Трипаносомы в крови крысы: а - красные кровяные шарики; б - трипаносомы

Остановимся теперь на двух наиболее интересных видах этой группы микроскопических животных. Один из них заводится в крови копытных животных, другой - в крови человека.

Давно уже известно, что в жарких странах Африки лошади, мулы, ослы, а также крупный и мелкий рогатый скот страдают от особой повальной болезни, называемой наганой. Болезнь эта начинается жаром и лихорадкой. Затем животное постепенно чахнет, худеет, теряет аппетит, лишается сил и умирает. Одно время думали, что тут всему виной муха це-це. Но изучив этот вопрос основательно, узнали, что возбудителем болезни является не муха, а трипаносома (рис. 5). Этот паразит попадает в кровь животных, где с невероятной быстротой размножается. Через некоторое время в крови этих животных оказываются миллионы трипаносом. В одном наперстке крови лошади плавает свыше двухсот тысяч трипаносом. У такой лошади число красных кровяных шариков в крови оказывается вдвое и даже втрое меньше, чем должно быть. Трипаносомы разрушают кровяные шарики тех животных, в теле которых они поселяются. Этим и объясняется худосочие и потеря сил при нагане.

Рис. 5. Трипаносомы наганы (увеличено в 3000 раз)

Нужно ли, однако, думать, что муха це-це не играет никакой роли в заражении наганой и что жители Африки ошибаются, считая це-це опасным насекомым?

Муха це-це распространяет эту болезнь, передает ее от одного животного к другому, заражая целые табуны лошадей и стада рогатого скота. Своим острым хоботком муха це-це прокалывает кожу больного животного и, высасывая его кровь, уносит с собой и трипаносомы. Когда же эта муха кусает здоровое животное, то в его кровь попадают трипаносомы, застрявшие на хоботке.

Различают несколько видов мухи це-це. Одна из них опасна для животных, другая причиняет много неприятностей людям, особенно обитателям Африки: она переносит и распространяет особую породу трипаносом, которая вызывает у людей так называемую сонную болезнь. Поселяясь в крови человека, эти трипаносомы вызывают тропическую лихорадку - изнурительную болезнь, нередко кончающуюся смертью. Когда же они пробираются в жидкость, омывающую спинной мозг, человек заболевает сонной болезнью. Больной становится вялым, малоподвижным. Его все время клонит в сон. Он может иногда спать неделями, просыпаясь лишь для того, чтобы поесть или попить. Такое состояние тянется месяцами, иногда два-три года, причем склонность ко сну растет, а сон становится все продолжительнее, пока, наконец, больной не заснет навсегда.

К невидимкам принадлежат и простейшие микроскопические растения - водоросли. Они живут в пресных и соленых водоемах и в почве (рис. 6). Иногда они размножаются в таком огромном количестве, что окрашивают воду в желтый, зеленый, бурый и даже красный цвет. Воды знаменитого Красного моря, а также Тихого и Индийского океана приобретают порой на протяжении многих километров то кирпичный, то красный оттенок благодаря массе окрашенных в бурый или розовый цвет низших водорослей. А наши пруды летом обычно покрываются ковром водорослей, и тогда говорят: "пруд цветет".

Рис. 6. Инфузории (а-в, д-з) и биченосцы (г)

Микроскопические водоросли различаются по окраске и форме. Самая обычная форма - почти правильный шарик, покрытый оболочкой. Внутри клетки заключена протоплазма с ядром и зелеными зернышками, содержащими хлорофилл.

Снежный первопузырник - водоросль ярко-розового цвета - является причиной одного из любопытнейших явлений природы - "кровавого снега". Ветер приносит массу зародышей снежного первопузырника и рассеивает их по снегу. Низкую температуру они легко переносят и размножаются в огромном количестве. Каждая клетка водоросли ярко-розового цвета, множество водорослей придает снегу красный цвет.

Снежный первопузырник и другие родственные ему виды простейших водорослей часто встречаются на покрытых снегом горных вершинах, в талой воде полярных льдов и на обширных равнинах далекого севера. Снеговые и ледяные поля Гренландии зачастую окрашиваются благодаря таким водорослям то в зеленый, то в желтый, то в красноватый цвет. По словам путешественников, это очень красивое зрелище.

Некоторые растения-невидимки покрыты твердыми оболочками удивительно изящной формы. Остановимся только на двух видах простейших водорослей: перидинеях и диатомовых водорослях, или кремнеземках.

Большинство перидиней - обитатели северных морей. Почти все они одеты в панцири причудливой формы, образованные из отдельных твердых скорлупок. Скорлупки связаны швами и имеют множество отверстий, через которые часть протоплазмы зытекает на поверхность панциря; тут протоплазма вырабатывает особые твердые образования, которые отлагаются на панцире в виде гребешков, зубчиков, сеточек, шипов, воротничков и иных украшений (рис. 7). Некоторые из перидиней ночью излучают "свет, и там, где эти водоросли скопляются в очень большом количестве, море светится.

Рис. 7. Перидинеи (сильно увеличено)

Море - родная стихия диатомовых водорослей, или диатомей (рис. 8). Накапливаясь в морской воде в огромных количествах, они придают ей зеленоватый, желтоватый или буроватый цвет. Миллионы диатомей ежеминутно становятся жертвами мелких рачков и червей, которые становятся добычей различных рыб; а рыб, в свою очередь, поедают птицы. Панцири водорослей переходят из желудка рачков в кишечник рыб, а затем - птиц. Пищеварительные соки не в силах растворить тот материал, из которого состоят эти панцири. Пройдя через желудок птиц, они оказываются в их помете - гуано.

Рис. 8. Кремнеземки (сильно увеличено)

Вдоль западных берегов Южной Америки и на ближайших к ним островах встречаются обширные залежи гуано, являющегося ценным удобрением. Гуано можно очистить, промыть, прокипятить с кислотой. Тогда останется беловатый порошок. Под микроскопом можно увидеть, что он состоит из панцирей диатомовых водорослей различной формы: они словно выточены из тонкого, играющего радугой стекла и разукрашены узорами. Панцири сложены из чистейшего кремнезема, из которого образуется и горный хрусталь, поэтому диатомей называют еще и кремнеземками. Скопляясь на морском дне, они образуют особую рассыпчатую легкую породу, которую иногда называют мукой.

Кремнеземки водятся не только в морях. Многие виды их обитают и в пресных водах - в озерах, прудах, реках, торфяных болотах. Они, как и все простейшие водоросли, играют очень большую роль в природе.

Микроскопические водоросли, как и все растения, наделенные хлорофиллом, способны использовать энергию света и за счет нее превращать минеральные вещества в сахара, жиры, белок (то есть в органические вещества). Животные делать этого не могут: они получают сахара, жиры и белок от растений. Их жизнь немыслима без растений. Водорослями питаются живущие в водах мелкие животные, а ими более крупные. Чем больше будет в водоемах таких водорослей, тем больше будет в них животных, которыми питается рыба. Это обстоятельство учитывается при разведении рыб: стараются выбирать такие водоемы, которые обильно населены низшими водорослями, в том числе кремнеземками. Многие водоросли, в том числе и кремнеземки, усваивают не только минеральную пищу, но и различные разлагающиеся остатки погибших растений и животных. Поедая эту гниль, они тем самым очищают пресные воды, что очень важно для человека.

Отмечая пользу, которую приносят микроскопические водоросли, мы не должны, однако, забывать и о вреде, который они порой причиняют. Быстро размножаясь, кремнеземки нередко засоряют фильтры и водопроводы, получающие воду из больших рек, где эти водоросли при благоприятных условиях размножаются в несметном количестве.

Нам предстоит теперь познакомиться еще с одной группой низших растений - с классом грибов.

Глядя на боровик или масленок, каждый скажет, что это -гриб; тут ошибиться невозможно. Есть, однако, такие грибы, которые не сразу можно назвать грибами.

Кому не приходилось видеть плесень? Она вырастает на степах домов, на ломтях сырого хлеба, на лежалых плодах, кустах картофеля, половинках разрезанного лимона (рис. 9).

Рис. 9. Грибки, образующие плесень

Рассматривая плесень сквозь увеличительное стекло, видишь множество тонких переплетающихся нитей. Это - те же грибы, только чрезвычайно маленькие. Нити стелются на поверхности того предмета, на котором выросли, либо пробираются внутрь его. Эти нити называются мицелием, или грибницей. Над ними выступают тоненькие столбики. На вершине некоторых столбиков сидят кругловатые головки, а в головках - множество мелких спор, то есть зародышей будущих грибков. Некоторые из выступающих столбиков ветвятся на верхушке, образуя нечто вроде кисти. Каждая нить такой кисти сложена из маленьких шариков, наподобие четок или бус. Шарики - это те же споры, из которых при подходящих условиях могут развиться такие же растеньица.

Откуда же на сырых стенах, на плодах, на хлебе берется плесень? В воздухе с пылью носится множество спор, из которых, как из семян, вырастают грибки, образующие плесень. Попав из воздуха на кусок отсыревшего хлеба или на сырую стену дома, споры прорастают, образуя грибницу, над которой со временем поднимаются столбики, несущие либо мешочек (головку) со спорами, либо кисть, сложенную из спор^*.

^*(Здесь указывается лишь один из простейших способов размножения низших грибков; есть и другие способы.)

Некоторые из простейших грибков приносят большую пользу. Это, прежде всего, дрожжевые грибки, или дрожжи (рис. 10). Они имеют разнообразное применение. С их помощью приготовляют, например, пиво и вино. Солодовое (ячменное) сусло и виноградный сок превращаются в пиво и вино только после того, как перебродят под воздействием дрожжевых грибков и в них появится спирт. В обоих случаях спирт возникает под воздействием дрожжевых грибков. Эти грибки, питаясь сахаром, находящимся в виноградном и солодовом сусле, разлагают его на спирт и углекислый газ. Газ выделяется в воздух, а спирт остается в пиве и вине.

Рис. 10. Дрожжевые грибки

Существует несколько видов дрожжевых грибков, вызывающих спиртовое брожение. Дрожжевые грибки применяются при печении хлеба, изготовлении браги и некоторых кормов. Дрожжи имеют также лечебное значение, например, при нарывах (фурункулезе), так как они богаты витаминами.

Есть и другие грибки, действующие так же, как дрожжевые. Так, один из них вызывает брожение молока кобыл и образует кумыс. Это очень ценный питательный и лечебный напиток, применяемый при лечении туберкулеза. Кефирные грибки служат для приготовления из коровьего молока другого полезного продукта - кефира.

Есть грибки, не состоящие в родстве с дрожжевыми и, тем не менее, выполняющие примерно такую же работу. В Японии, например, в большом ходу водка, известная под названием "сакэ". Ее приготовляют из риса, который бродит под влиянием особого вида плесневых грибков, известных в науке под общим названием аспергиллусов. Другой вид этих грибков перерабатывает сахаристые вещества в лимонную кислоту, а третий способствует созреванию некоторых сортов сыра.

Если сюда прибавить еще два вида грибков, из которых один заводится в дозревающих ягодах винограда и способствует образованию в них добавочного сахара, а другой увеличивает количество спирта в вине, то будет вполне ясно, что среди низших грибков есть много полезных для человека.

Некоторые виды грибков паразитируют на живых растениях: на стебле, на корне, на молодых побегах, на листьях, на цветках, на плодах. Трудно представить себе, как разнообразно проявляют они свою вредоносную, а часто и разрушительную работу.

Молодую рассаду капусты поражает грибная болезнь под названием "черная ножка". Корневая шейка каждого растения чернеет и отмирает. Вся ткань в этом месте набита клеточками паразита и мешочками с его спорами. Эта болезнь приносит огромный вред в огородных хозяйствах.

Картофель поражает "картофельная гниль". Болезнь эта вызывается грибком фитофтора инфестанс, по имени которого и "картофельную гниль" часто называют фитофторой. Она появляется во второй половине лета и поражает листья (ботву) и клубни картофеля. Гниение продолжается в хранилищах и нередко приводит к полной гибели запасов.

У нас, в Советском Союзе, ведется успешная борьба с фитофторой, выведены устойчивые против заражения фитофторой сорта (например, Лорх) и организовано правильное хранение семян.

В некоторых странах Европы и Америки потери от фитофторы были в недалеком прошлом очень велики. Известен такой исторический факт. В 1845 году в Ирландии, где жители питались главным образом картофелем, все посадки его погибли от фитофторы. Начался голод, свирепствовавший три года. Это был самый ужасный голод из всех, когда-либо посещавших человечество. От голода и болезней умерло миллион двести сорок тысяч взрослых и детей. Кроме того, около миллиона бежало из Ирландии, главным образом в Америку.

Листья у персика, вишни и черешни часто уродуются и становятся курчавыми. Эта курчавость - результат работы, производимой особым грибком. Другой вид таких же вредителей уродует не листья, а плоды. Он пробирается в ту часть цветка, которая называется завязью (будущий плод). Под влиянием паразита завязь быстро разрастается и образует "дутый" плод. Такие дутые плоды можно увидеть, например, на сливе или черемухе.

От другой породы грибков-вредителей страдают порой такие плодовые деревья, как груша и яблоня: на их листьях и плодах вдруг появляется масса темных бархатистых пятен. Эту болезнь называют "паршой" яблони и груши.

Существует много видов грибков, в результате жизнедеятельности которых на листве растений появляются пятна черного, бурого и ржаво-красного цвета. Пятна представляют собой или кучки спор грибков-вредителей, или же разрушенную паразитом листовую ткань. Сами же грибки, вернее их тонкие нити (грибница), стелются либо по поверхности листа, наподобие паутины, либо под кожицей, одевающей лист снизу и сверху, а споры их собираются на листе отдельными пятнами.

Интересно проследить, как питаются эти паразиты. Для этого нужно прежде познакомиться со строением растений.

Если срезать с листа острой бритвой тоненькую пластинку и рассмотреть ее под микроскопом, то легко увидеть, что вся она состоит из отдельных ячеек (клеток), похожих на пчелиные соты. Каждая ячейка наполнена соком. Из таких ячеек состоит все растение: стебель, веточки, корни, лепестки цветка, тычинки, завязь.

Из воздуха споры грибка-паразита попадают на кожицу листа. Смоченные росой или каплями дождя, они прорастают, то есть вытягиваются в нити. Нитей становится больше, они ветвятся, переплетаются и образуют грибницу. Некоторые из нитей грибницы выпускают из себя маленькие отростки, вернее, присоски. Отростки эти разрушают стенки клеточек, из которых сложен лист, и пробираются внутрь, где находится питательный сок. С помощью присосок грибок вытягивает из листа пищу, растет, производит новые нити, образует споры (рис. 11).

Рис. 11. Грибки-паразиты в клетках листа (а) и картофельного клубня (б): Нити грибка расположены на поверхности верхнего ряда клеток листа. Нить картофельного грибка с присосками проходит между рядами клеток клубня

В то время как одни грибки растягивают свои нити на кожице листа, другие, например картофельный, забираются глубоко в тело растения. Грибница картофельного грибка внедряется то в листья и молодые побеги растения, то внутрь самих картофелин; ее нити пробираются в промежутки между рядами клеток, из которых сложен картофельный лист или клубень. При этом каждая нить выпускает маленькие присоски, которые пробуравливают стенки клеток, погружаются в клеточный сок и впитывают его. Пронизанные множеством нитей картофельного грибка, клубни так сильно изменяются, что под конец начинают походить на какую-то гнилую, вонючую жижу. Понятно, что такой картофель не годится ни в пищу, ни для посева.

Виноградная плесень развивается на незрелых ягодах винограда. Грибница, развивающаяся из спор этого грибка, покрывает кожицу ягоды нежной паутиной из множества ветвящихся и перекрещивающихся нитей. Эти нити выпускают маленькие присоски, которые внедряются в клетки кожицы и вытягивают из них сок. При этой болезни пораженные грибком ягоды трескаются, гниют, не дозревают, и вследствие этого иногда весь урожай винограда гибнет. Название болезни, вызываемой виноградной плесенью,- оидиум. Эту болезнь называют также пепелицей - от слова пепел, потому что ягоды, на которых растет виноградная плесень, имеют такой вид, точно их посыпали мелкой пылью или пеплом.

Есть и другой грибок, причиняющий много бед виноградникам. Болезнь, которую он вызывает, называют мильдью. Грибок поражает стебли, листья и ягоды виноградной лозы. Убытки, причиненные мильдью виноградникам Франции, достигали нескольких десятков миллионов рублей. Обе болезни - и оидиум и мильдью, а также картофельная гниль - завезены в Европу из Америки.

Каждый колхозник, конечно, знает, что такое спорынья, или рожки. В колесе ржи (а иногда и других злаков) среди обыкновенных, здоровых зерен попадаются зерна крупные, уродливые, действительно похожие на маленький рожок темно-фиолетового цвета. Грибок, вызывающий эту болезнь, проникает в завязь цветка. Здесь его грибница сильно разрастается, образуя плотный, твердый рожок. Это и есть спорынья. Она ядовита. Семена от нее нужно очищать (в продовольственном зерне примесь спорыньи допускается не свыше 0,2%). Хлеб, испеченный из ржи, содержащей значительное количество спорыньи, может вызвать тяжелую болезнь, которую называют "злые корчи", и даже смерть. Название болезни показывает, что яд спорыньи вызывает сильное сокращение мускулов (судороги). Спорынью употребляют в медицине, но только по предписанию врача и в очень малых дозах.

Спорынья вредна не только тем, что ядовита. Она снижает и ухудшает урожай. Ясно, что нужно бороться с этим врагом. Самое надежное средство - сбор рожков, очистка посевного зерна сортировками, веялками. Рожки можно отделять при погружении зерна в крепкий соляной рассол.

Не менее настойчиво приходится бороться с другой известной болезнью злаков - головней (рис. 12). Одно из средств борьбы с головней - протрава зерна, предназначенного для посевов, хлорной известью, суперфосфатом, слабым раствором медного купороса или формалина; эти растворы убивают грибки, не вредя самим зернам. Применяется также опыливание сухими протравителями.

Рис. 12. Колос, пораженный головней

Что такое головня? Как проявляется эта болезнь и почему ее так называют?

Существует около 700 видов головневых грибков-паразитов. Они селятся по преимуществу на цветочных частях злаков (пшеницы, ржи, овса, ячменя, кукурузы, проса, риса) и луговых трав. К этим частям растения обильно притекают соки, которыми и питается грибок. Его грибница, вырастая, часто пронизывает все растение сверху донизу (рис. 13). Первоначально растение выглядит здоровым, но к поре колошения метелки и колосья чернеют, точно их чем-то обожгло, обуглило. Отсюда и название болезни - головня. Почернение объясняется огромным количеством темных спор головневого грибка, развившегося на метелках, колосьях, листьях и стеблях.

Рас. 13. Головневые грибки

Известен ряд болезней, вызываемых разными видами головневых грибков: обыкновенная "пыльная головня", обильно покрывающая темной пылью (споры грибка) полуразрушенные колоски; "головня пузырчатая", уродующая стебли, корни и цветы кукурузы и раздувающая пузырем междоузлия этого растения; "вонючая головня", набивающая зерна пшеницы твердой массой черных спор, отдающих запахом селедочного рассола.

Многочисленна семья головневых. Но куда обширнее семейство ржавчинных грибков. Почти все они паразиты. Эти паразиты селятся на различных растениях: злаки, яблони, груша, рябина, можжевельник, сосна, подсолнечник, лен - вот обычные "хозяева" ржавчинных грибков.

Давно было замечено, что кусты барбариса не следует сажать подле хлебных полей, так как такое соседство небезопасно. Весной на листьях барбариса появляются иногда небольшие бородавки ржавого цвета. Это - скопище ржавчинных грибков. Подобно другим грибкам, они образуют споры, которые ветром переносятся на листья и стебли злаков. Происходит это летом. Очутившись на злаках, споры барбарисного грибка прорастают. Из них образуются нити, которые живут за счет хлебного растения. К концу лета грибок, сидящий на колосьях, производит, в свою очередь, споры, которые покрывают мелкими подушечками желтовато-красного цвета листовые пластинки и стебли злака. Вместе с частями больного растения споры попадают в почву. Тут они зимуют, а весной вновь переносятся на молодые листья барбариса.

Итак, один и тот же ржавчинный грибок в разное время года пользуется соками различных растений: весной он живет на листьях барбариса, а летом - на колосьях злаков; в первом случае он производит ржавчину на барбарисе, а во втором - ржавчину на хлебных колосьях. Теперь легко понять, почему кусты барбариса - опасные соседи для хлебных полей.

Такие грибки-кочевники встречаются нередко. Одни из них в начале лета селятся на стеблях брусники, а потом живут на иглах пихты, образуя здесь ржавчину наподобие бокальчиков красного цвета; другие в течение лета тянут соки сначала у дикого розмарина, а затем развиваются на иглах ели; третьи ютятся сначала в виде желтых пятен на листьях различных сложноцветных растений, а там, смотришь, усеяли красно-желтой сыпью иглы сосен.

Каждый вид ржавчинных грибков обычно имеет своего "излюбленного" хозяина. Так, например, на различных сортах пшеницы и селятся различные грибки. Но бывает и так, что на одном и том же злаке развивается "сборный грибок", состоящий из нескольких специальных форм.

Все эти грибки, поражая листья злаков, приносят растению большой вред. Ведь именно в листьях "сырая пища", получаемая растением из почвы и воздуха, перерабатывается в такие сложные питательные вещества, как крахмал и белок. Листья, пораженные ржавчинным грибком, плохо выполняют свою работу: растение чахнет, зерно получается тощее, не наливается, а то и вовсе не дозревает и гибнет. Вред, приносимый человеку "хлебной ржавчиной", порой огромен. Неудивительно, что приходится принимать самые решительные меры борьбы с этим вредителем. Ранний посев яровых, опыление озими серными препаратами, выбор стойких сортов для посева, истребление кустов барбариса, растущих вблизи полей, - вот обычные средства обезопасить посевы от ржавчины. Довольно хорошо действуют и удобрения: благодаря им растение, во-первых, лучше питается и, стало быть, легче выносит болезнь; во-вторых, оно быстро растет, тогда как грибок-паразит отстает в своем развитии от "хозяина" и не успевает причинить ему серьезный вред.

Грибки-паразиты не оставляют в покое и животных. Брюшко погибшей от грибка мухи вздувается, а снаружи покрывается тонкой паутиной: споры грибка попали в ее тело и проросли, а грибница разрушила внутренности. На трупе мухи торчит "булава": это грибок выгнал наружу свой плод - столбик с головкой на верхушке. В головке находятся споры. Головка отваливается и падает неподалеку. Зрелый спорангий (мешочек со спорами) с силой лопается и из него вылетают споры. Если здоровая муха окажется возле трупа, она заразится грибком. Случается так, что одна из погибших мух заражает несколько других, которые, в свою очередь, заражают следующих и т. д. Тогда среди мух начинается мор.

Грибки-паразиты опасны не только для мух. Многие виды насекомых гибнут от болезней, которые вызываются различными вредными грибками.

Пчеловоды, например, часто жалуются на то, что пчелиная личинка в ульях погибает от особых грибков, которые вызывают заразную болезнь - гнилец. Различают европейский и американский гнилец. Грибки попадают в тело пчелиных личинок и так сильно разъедают его, что в ячейках сот вместо расплода остается какая-то гнилая, дурно пахнущая тягучая жижа буроватого цвета. Европейского гнильца чаще всего ликвидируют сами пчелы. При американском же гнильце необходимо энергичное лечение. Шелководы также нередко терпят большие убытки оттого, что на шелковичных гусеницах развивается мельчайший грибок-споровик, вызывающий трудноизлечимую болезнь - пебрину.

Стригущий лишай, или парша, также вызывается особыми грибками. Заражаются им от домашних животных или от больного человека. Лишай - болезнь кожи; грибки, поселившиеся на коже, раздражают и разрушают ее внешний покров.

Почти все рассмотренные нами грибки являются паразитами: они не могут сами вырабатывать необходимые для жизни питательные вещества, как это делают зеленые растения, и живут за счет других организмов. Не только простейшие грибки, но и все существующие на земле виды грибов могут поддерживать свое существование только двумя путями. Одни из них - паразиты - тянут живые соки из тела различных растений и животных; другие живут за счет мертвых разлагающихся остатков растений и животных, их называют сапрофитами. Многие виды плесени, о которой шла речь в начале этой главы, относятся к группе сапрофитов.

Грибки-сапрофиты имеют большое значение в жизни природы и приносят человеку несомненную пользу. Их очень много в почве: по приблизительному подсчету ученых, в одном грамме почвы содержится около ста тысяч спор. Вся эта масса спор дает несчетное количество грибков. Грибки же, питаясь, разрушают находящиеся в почве органические вещества, обогащая ее различными минеральными солями, которые необходимы для питания растений.

В самое последнее время приобрели большое значение антибиотики как ценные лечебные средства от туберкулеза, менингита, воспаления легких и других тяжелых болезней. Антибиотики - это вещества, выделяемые некоторыми видами плесени и другими микроорганизмами. Эти лечебные вещества задерживают развитие болезнетворных микробов или даже убивают их.

Отмечу, наконец, еще один интересный факт из жизни микроскопических грибков.

Корешки многих деревьев покрыты густой сеткой из тончайших нитей микоризы (грибницы). Это не паразит и не сапрофит. Проникая в корень дерева, грибы получают от него пищу, дерево, в свою очередь, получает воду с растворенными в ней минеральными солями и органическими соединениями, которые грибок извлекает вместе с водой из почвы. Это пример содружества между двумя различными организмами (дерево - грибок) - пример союза, который возник в процессе эволюции^*.

^*(Такого рода "содружества", или "сожительства", в науке принято называть симбиозом.)

В природе есть живые существа, имеющие столь малые размеры, что видеть их можно только при сильном увеличении под микроскопом - это микробы, или бактерии.

Бактерии - значит палочки - название подходящее для этих организмов, потому что многие из них действительно напоминают палочки - то короткие, то длинные, то прямые, то изогнутые; одни из палочек и шариков собраны в кучки, другие расположены в ряды и образуют то ниточки, то цепочки (рис. 14).

Рис. 14. Бактерии под микроскопом: а - различные виды бактерий со жгутиками; б - бактерии со спорами; в - бактерии в виде палочек; г - бактерии, собранные цепочкой

Бактерии чрезвычайно малы. Но и среди них есть великаны и карлики. Одной крупной капли воды хватило бы для сорока миллионов таких бактерий-карликов; они жили бы в ней так же свободно, как рыбы в пруду.

Строение бактерии очень простое. Каждая клетка - палочка или шарик - напоминает крошечный мешочек, наполненный протоплазмой,- бесцветной массой, похожей на белок куриного яйца. Снаружи она покрыта оболочкой. Многие из бактерий имеют жгутик, у некоторых бактерий жгутик один, у других много; жгутики либо сидят пучком на одном или на обоих концах бактерии, либо покрывают все ее тело. Так называемая сенная бактерия (название свое она получила оттого, что появляется всегда в большом количестве в настое из сена) вооружена длинными ресничками и самостоятельно передвигается (рис. 15).

Рис. 15. Сенные бактерии: а - слабое увеличение; б - сильно

Бактерии, подобно всем живым существам, размножаются. Палочка (или шарик) делится на две равные части; половинки растут и, в свою очередь, делятся пополам и т. д. Если каждая палочка через полчаса уже делится на две новые палочки, значит, через час вместо одной бактерии их будет уже четыре, а через два часа - 16. Пройдет пять часов с того времени, как бактерия начала делиться, и перед нами будет уже 1024 палочки. Через 12 часов из одной бактерии появится около 17 миллионов бактерий (точнее 16777216).

Насколько быстро бактерии размножаются, настолько же быстро они и гибнут. Чтобы бактерии могли жить, расти и размножаться, им нужно достаточное количество пищи, влаги и тепла. Голод, засуха и морозы для них так же пагубны, как и для других живых существ.

Однако и в пору невзгод многие бактерии остаются целы а невредимы. Дело в том, что в это время внутри таких бактерий образуются небольшие шарики. Шарики эти растут, а тем временем сами бактерии и их оболочки разрушаются, так что шарики выходят на свободу.

Это уже не бактерии, а зародыши бактерий, или споры, которые легко переносят и засуху и стужу. Попав в благоприятные условия, они прорастают: оболочка споры набухает, разрывается, а сама спора вытягивается и превращается в бактерию (рис. 16). Палочка растет, потом делится на две новые палочки.

Рис. 16. Прорастание спор

Живут бактерии всюду вокруг нас и даже в нашем теле. Воздух и почва, моря, реки и ручьи, болота и лужи, сточные ямы и канавы, колодцы и водопроводные трубы, сорные и навозные кучи, трупы животных - все это является местообитанием бактерий.

Вот один из путей распространения бактерий в природе. Летом лужи и болота высыхают: миллионы бактерий гибнут из-за недостатка воды. Другие же образуют споры, которые стойко переносят засуху. Ветер поднимает над высохшим болотом облака пыли, а вместе с нею поднимается в воздух масса засохших бактерий и их зародышей. Ветер проносится над селами и городами, рассеивая повсюду споры. Они попадают в ручьи и реки, на кучи навоза и сора, оседают на различные предметы, на шерсть и тело животных, забираются в нос, рот и легкие людей.

Захваченные дождевыми каплями, бактерии падают на землю и проникают в почву. В тумане и в облаках, которые стелются низко над землей, в блестящих каплях росы, на поверхности градин и снежинок можно найти бактерий и их зародыши. В благоприятных условиях они начинают размножаться.

Чтобы познакомиться с бактериями поближе, ученые выращивают нужных бактерий. Бактерии хорошо размножаются на отварах из мяса, гороха, бобов и репы или же на кусках вареного картофеля, пареной репы и крутого яичного белка. Лучше всего взять мясной отвар, к которому прибавлено немного желатина^*. Когда отвар из мяса и желатина готов, его разливают в плоские стеклянные чашки. Остывший мясной отвар с желатином похож на студень; на таком-то студне хорошо размножаются многие бактерии и их споры.

^*(Желатин - белковое вещество, добываемое из костей.)

Возьмем вместо пробирки стеклянную пластинку, на которую налит тонким слоем студень. Если брызнуть на эту пластинку водой из лужи или даже просто оставить ее на открытом воздухе, то студень сплошь или местами помутнеет и покроется налетом, похожим на плесень. Если соскоблить кончиком иглы частичку этого налета и рассмотреть его под микроскопом, то мы найдем в нем разнообразных бактерий. На поверхности пластинки бактерии образуют скопления, имеющие различную форму и величину (рис. 17). В каждом таком скоплении - миллионы бактерий. Бактерии и споры попали на питательный студень из воздуха и размножились. В воздухе находятся различные бактерии, поэтому на студне и получились скопления, или гнезда, разной формы; их называют колониями.

Рис. 17. Колонии бактерий на стеклянной пластинке, покрытой студнем

Изучая разных бактерий, ученые установили их форму, способы питания и размножения, значение для человека и животных. Было установлено, что одни бактерии вызывают у людей и животных различные болезни, другие совершенно безвредны, а третьи полезны.

Интересны бактерии, носящие название нитчатых. Такие бактерии почти всю жизнь связаны вместе наподобие длинных нитей - то простых, то ветвистых. Каждая нить состоит из множества сложенных в ряд бактерий. Нитчатые бактерии могут поселиться в водопроводных трубах. Иногда их набирается такое множество, что водопроводные трубы совершенно закупориваются. Вода, в которой эти бактерии накопляются в большом количестве, становится уже негодной для питья.

К нитчатым бактериям относятся и серобактерии, которые живут в серных ключах (рис. 18). Таких ключей у нас на Кавказе довольно много. В Тбилиси, например, бани выстроены как раз у подошвы горы, где бьют горячие серные источники. Вода в таких источниках имеет запах тухлых яиц. Так пахнет накопляющийся в серных источниках газ - сероводород. Сероводород служит питательным материалом для серобактерий. Они поглощают этот газ и перерабатывают его в протоплазме, в результате получаются вода и сера (в виде маленьких крупинок или капелек).

Рис. 18. Нить серных бактерий

Много любопытных загадок разрешилось с тех пор, как люди узнали, что существуют особые микроскопические существа, названные бактериями.

Возьмем хотя бы такой случай. Хлеб, хранившийся во влажном месте, пришел в негодность: появился неприятный запах и какие-то красные пятна. В чем тут дело? - На хлебе поселились особые мелкие бактерии; они быстро размножились и выделили вещество ярко-красного цвета. Эта-то краска и выступила на хлебе в виде кровяных пятен. Такие бактерии могут размножаться не только на плохо выпеченном хлебе, но и на вареном рисе, и на картофеле, и на моркови, и даже в молоке. Тогда на поверхности этих продуктов появляется кроваво-красный налет. Другие бактерии выделяют вещества зеленого, синего, бурого и желтого цвета; поэтому продукты, в которых поселяются такие бактерии, окрашиваются. Гнилые продукты иногда светятся в темноте благодаря светящимся бактериям. Светятся ночью выброшенная на берег рыба, туши погибших животных, гнилые пни.

Бактерии в определенных условиях могут принести людям и неисправимый вред и громадную пользу.

Все живое в конце концов умирает. Сохнет трава на зеленых лугах, опадает листва, сваливаются на землю могучие стволы деревьев. Гибнут птицы, рыбы и животные. Куда же деваются погибшие растения и животные? Они сгнивают и превращаются в прах. В этом процессе главными работниками оказываются бактерии. Где нет бактерий, там нет и гниения, а без гниения не было бы разрушения.

Почему гниет труп животного? Потому что в нем поселились бактерии, которые беспрепятственно разрушают труп. Отчего гниют и тлеют опавшие листья деревьев, стебли и корни однолетних трав? Оттого, что на них живут гнилостные бактерии. Й пока эти бактерии живы, пока они питаются, растут и размножаются,- листья, стебли и корни трав гниют и распадаются: из них образуется перегной, делающий почву более плодородной. Такие бактерии - наши друзья и невидимые помощники в сельском хозяйстве: разрушая мертвое, они не только расчищают место для живых, но и приготовляют им богатую, удобоваримую пищу.

Правда, по вине бактерий портятся наши пищевые продукты. Но это зло ничтожно по сравнению с той пользой, которую приносят людям гнилостные бактерии. Да к тому же всякие продукты нетрудно уберечь от порчи: в холоде гнилостные бактерии не могут развиваться, и гниение не происходит.

Давно известно, что растениям необходим азот. Для того, чтобы обеспечить растения азотом, поля удобряют главным образом селитрой. Как выяснили ученые, селитра в почве получается и при помощи бактерий, которые обогащают таким образом почву азотистыми веществами. Известен и другой способ, при помощи которого микробы, живущие в почве, обогащают почву азотистыми веществами. Есть бактерии, использующие молекулярный азот воздуха. Таким активным азотофиксатором является азотобактер. Забирая из почвы изготовленную бактериями селитру, растения образуют белки - главный строительный материал всякого организма (растительного й животного). Где есть жизнь, там обязательно должны быть белки, без белков нет жизни.

Если бактерии, изготовляющие в почве селитру, усваивающие молекулярный азот, разлагающие белки, способствуют росту растений, т. е. увеличению урожая, го невольно возникает вопрос: нельзя ли истощенную почву удобрять не азотистыми соединениями, а бактериями? Наука дала положительный ответ на этот очень важный для земледелия вопрос. Мы уже знаем, что различные виды бактерий можно искусственно выращивать в лаборатории. Можно получить и "чистую культуру" азотобактера, способного усваивать азот из воздуха.

Советские ученые нашли способ приготовить из такой культуры препарат, который можно использовать как своего рода удобрение. В одном грамме препарата содержится около миллиарда бактерий, усваивающих азот воздуха и тем самым обогащающих почву азотом.

Остановимся еще на одном примере, показывающем, какую огромную пользу могут принести человеку бактерии, фиксирующие азот. Известно, что почва, на которой много раз подряд сеяли рожь, истощается, и поэтому рожь растет плохая - жидкая, малозернистая. Однако, если засеять это поло клевером, чечевицей, горохом, фасолью или каким-нибудь другим бобовым растением, то почва даст хороший урожай этой культуры. Если после бобовой культуры снова засеять поле рожью, то урожай будет гораздо выше. В чем тут секрет? Почему после посева бобового растения истощенная почва становится снова плодородной?

Любой наблюдательный колхозник прекрасно знает, что на корнях бобового растения есть небольшие наросты: их называют желваками, или клубеньками (рис. 19). Внутри таких желваков живут миллионы бактерий, которые усваивают из воздуха азот. В этом секрет их деятельности: они снабжают азотом и бобовые растения и ту почву, в которой эти растения коренятся.

Рис. 19. Гнилостные бактерии (а); четыре вида бактерий, способствующих образованию селитры (б); клубеньковые бактерии (в); клубеньковые бактерии, изменившиеся под влиянием бобового растения (г)

Когда урожай чечевицы или другого бобового растения снимают, то корешки остаются в почве. Вместе с корешками остаются клубеньки, набитые бактериями. Каждый такой клубенек - это крошечный пакетик, богатый азотом. Когда корешки сгнивают, клубеньки разрушаются, а заключенные в них азотистые вещества переходят в почву и делают ее более плодородной.

Ученые предложили использовать препарат из клубеньковых бактерий в земледелии. Как же применяют это "живое удобрение"? Берут чистую культуру клубеньковых бактерий и "удобряют" ими несколько килограммов почвы, из которой предварительно устранены другие микробы. Затем сдобренную клубеньковыми бактериями почву разбавляют водой и смачивают этой смесью зерно, предназначенное для посева. Десяти килограммов обогащенной клубеньковыми бактериями почвы вполне достаточно, чтобы удобрить двадцать гектаров пахоты.

Таким образом, одни бактерии разрушают остатки мертвых животных и растений, другие превращают образующийся при этом аммиак в селитру, третьи фиксируют азот из воздуха.

Для человека имеют большое значение и многие другие виды микробов. Уксусные бактерии, например, превращают пиво и вино в уксус. Происходит это потому, что в плохо закупоренную бутылку с вином или пивом попадают из воздуха уксусные бактерии (рис. 20). Эти бактерии вызывают уксусное брожение, то есть перерабатывают спирт вина и пива в уксусную кислоту; отсюда и название "уксусные бактерии".

Рис. 20. Бактерии уксуснокислого (а), молочнокислого (б) и маслянокислого (в) брожения

Скисает также и молоко, если держать его в теплом месте. Молоко скисает, когда в него из воздуха попадают молочнокислые бактерии. В молоке есть небольшое количество сахара (молочный сахар), бактерии превращают его в молочную кислоту, которая створаживает молоко, то есть делает из него кислое молоко. В капле кислого молока можно при помощи микроскопа увидеть множество молочнокислых бактерий. Молочнокислые бактерии не могут жить долго в присутствии молочной кислоты. Поэтому, когда в молоке накопится много молочной кислоты, на смену им приходят другие бактерии, споры которых попали в молоко. Эти бактерии развиваются только с того момента, когда молочнокислые бактерии закончили свое существование.

К чему же сводится деятельность этих бактерий? Они вырабатывают в кислом молоке масляную кислоту, от которой молоко горкнет.

Молоко скисает тогда, когда в нем заводятся бактерии молочнокислого брожения, а горкнет оно тогда, когда в нем появляется масляная кислота, которую образуют уже бактерии маслянокислого брожения.

Причина гниения и брожения была открыта замечательным ученым Луи Пастером. Он первый доказал, что гниение и брожение вызываются определенными бактериями. Пастер открылмного различных болезнетворных бактерий и нашел средство бороться с ними.

Издавна известны такие страшные болезни человека, как водобоязнь, или бешенство, желтая лихорадка, оспа, корь, скарлатина, от которых погибло много тысяч людей. От желтой лихорадки на острове Гаити в 1801 году погиб почти полностью большой военный отряд (25 тысяч человек), возглавляемый Наполеоном. Десятки тысяч рабочих погибли на строительстве Панамского канала в Америке. Зона строительства канала превратилась в сплошное кладбище. А распространившийся по всему земному шару в 1818 году грипп, названный "испанкой", унес около 20 тысяч человеческих жизней.

Возбудители всех перечисленных болезней не были известны ученым. Легче всего было бы предположить, что, подобно другим заразным болезням, эти болезни вызывают особые виды микробов. Но самые тщательные поиски микроба ни к чему не приводили. Они были найдены сравнительно недавно: это - вирусы. От микробов они отличаются ничтожно малыми размерами (миллионные доли миллиметра), их можно видеть только в электронном микроскопе.

Рис. 21. Болезнетворные бактерии: а - бактерии туберкулеза; б, в - холерные вибрионы (разное увеличение); г, д - брюшного тифа (разное увеличение); е - возвратного тифа; ж - столбняка

Вирусные болезни поражают лошадей, крупный рогатый скот (воспаление легких, чума, ящур) и других домашних животных (чума свиней и кроликов, дифтерит домашней птицы). Страдают от вирусных болезней и некоторые пушные звери, пчелы и гусеницы шелкопряда. Но, пожалуй, больше всего вреда приносят вирусы растениям. Особенно страдают от них культурные растения: зерновые, плодовые, овощи, технические культуры.

Как выглядят растения, зараженные различными вирусами?

Вот обширное картофельное поле. По ботве картофеля видно, что листья больны - скручены, морщинисты; с клубнями тоже творится что-то неладное, и многие из них уже гниют.

По соседству поле, засеянное табаком. Часть растений поражена вирусом. Листья у них выглядят неодинаково: одни нормальны, остальные в разной степени изменены вирусом. У некоторых растений недоразвитые уродливые цветы (рис. 22).

Рис. 22. Здоровые (а) и больные (б) листья табака

Переходим на третье поле. Оно густо покрыто сахарной свеклой. Листья у нее пестрые: по зеленому полю листовое пластинки рассыпаны желтоватые пятна; пятна эти лишены хлорофилла, без которого растение не может вырабатывать сахара из углекислоты.

Посмотрим другие растения. Мозаичная расцветка наблюдается у многих культурных растений, зараженных вирусом: хлопчатника, яблони, груши, табака, картофеля, персикового дерева, малины, смородины, винограда. При этом проявляется она по-разному. У винограда, например, листья, зараженные вирусом, становятся курчавыми; у малины появляются мелкие листья, мельчают и ягоды; смородина становится бесплодной, цветы ее, обычно простые, становятся под влиянием вируса махровыми и не развивают завязи.

Известны еще две характерные для растений вирусные болезни. В одном случае зараза придает листьям форму нитей, а в другом плоды делаются деревянистыми. Эта болезнь - ее называют столбуром - иногда наблюдается у помидоров.

Все приведенные примеры говорят о том, что человек, домашние животные и культурные растения подвержены вирусным заболеваниям. Но как доказать, что эти возбудители действительно существуют?

Если из листьев табака, имеющих мозаичную расцветку, выжать сок и процедить его сквозь особый фильтр, на поверхности которого задерживаются мельчайшие микробы, можно считать, что в процеженном соке нет никаких микробов. Тем не менее этим соком заражаются другие кустики табака со здоровыми, нормальными листьями. Ясно, что в соке листьев больного табака находятся частицы, вызывающие мозаичную болезнь; только частицы эти мельче самых мелких микробов. То же самое можно доказать и в отношении других вирусных заболеваний. Стало быть, вирусы действительно существуют, а поскольку они проходят сквозь самые густые, плотные фильтры, их принято называть фильтрующимися вирусами.

Возникает вопрос: что представляет собой фильтрующийся вирус - ядовитое вещество или невидимое в микроскоп живое существо? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо познакомиться с главными свойствами фильтрующихся вирусов.

Возьмем для примера тот же процеженный через фильтр сок табачных листьев, заключающий в себе вирус пестролистности. Разбавим его чистой водой в пропорции 1 : 100 000. Получится жидкость, в которой будет в сто тысяч раз меньше частичек вируса, чем в чистом соке. Несмотря на это, такой жидкостью можно заражать здоровые табачные растения. Каждое зараженное растение получает ничтожное количество вируса, но через некоторое время в листьях табака накопляется большое количество вируса. Откуда он взялся? Неужели вирусы Могут размножаться, как микробы? Ведь микробы размножаются потому, что они живые существа. Значит ли это, что вирус - живое существо, нечто вроде микробов? Подождем, однако, с ответом. Познакомимся с другими свойствами вирусов.

Изучая характерные черты фильтрующихся вирусов, ученые отметили одну чрезвычайно любопытную особенность: жизнь и размножение вирусов возможны лишь в присутствии живых клеток.

Существование вирусов прочно связано с жизнью тех животных и растений, которые подвержены вирусным заболеваниям. Вирусы существуют и увеличиваются в количестве за счет тех продуктов, которые живые клетки вырабатывают для себя. Короче говоря, вирусы ведут себя, как паразиты, как болезнетворные грибки и бактерии, поселяющиеся в теле растений и животных.

Мы говорили, что болезнетворные микробы хорошо живут и размножаются в пробирках и склянках с искусственной питательной средой, например на мясном бульоне. Спрашивается: можно ли таким способом выращивать и вирусы? Нет, нельзя. Их можно разводить вне организма только на "живых средах". Ученые могут поддерживать жизнедеятельность отдельных кусочков ткани, вырезанных из тела животного (кусочки кожи, мускула и т. п.). На таких-то искусственно взращиваемых тканях могут существовать и вирусы, поражающие животных, но только до тех пор, пока эти ткани живы: с их смертью исчезают и вирусы.

Эти опыты наглядно показывают, насколько существование вирусов тесно связано с жизнью тканей и составляющих эти ткани клеток. Они лишний раз склоняют нас к мысли, что вирусы похожи на паразитов, "хозяевами" которых являются живые клетки организма. Не надо только забывать, что "паразиты" эти не могут существовать в какой-либо мертвой среде, тогда как живущие в организмах болезнетворные микробы могут свободно жить и размножаться и в искусственных питательных средах.

Есть и другие факты, которые несколько сближают вирусы с болезнетворными бактериями.

У больных растений вирус может из листьев проникнуть в семена. Из таких семян разовьются больные растения.

Далее. Вы уже знаете, что некоторые заразные болезни переносят от больных животных к здоровым насекомые. Сонную болезнь переносит один вид живущих в Африке мух; комар-анофелес распространяет возбудителей болотной лихорадки и т. п. Оказывается, что некоторые насекомые переносят различные вирусные заболевания. Переносчиками оспенного вируса у людей могут быть клопы. Различные формы злокачественной лихорадки (возбудителями которых считаются вирусы) распространяются комарами и москитами.

Эти факты показывают, что есть что-то общее между видимыми в микроскоп микробами и фильтрующимися вирусами.

Теперь на вопрос, что такое вирус - вещество или живое существо, подобное микробу, многие ученые отвечают - живое существо.

Но есть ученые, склонные думать, что вирусы это не микробы, а просто крошечные частички неживого вещества, которые действуют на организм, как яд, и тем самым причиняют ему вред. Такое представление о вирусах основано на том, что до сих пор никому не удалось наглядно показать, что вирусы обладают одним из самых основных признаков живого существа. Каждый организм перерабатывает поглощаемую им пищу в составные части собственного организма. Даже мельчайшие из известных нам микроорганизмов (микробов) делают это: живя в искусственных средах (желатине, говяжьем бульоне и т. п.), они превращают мертвый материал питательной среды в новые порции живого вещества, за счет которого продолжают жить и плодиться. Вот этой-то способности не удалось пока что обнаружить у болезнетворных вирусов. Отсюда и недоверие к тому, что они живые существа.

Для понимания природы вирусов очень важен тот факт, что существуют микробы, которые пробираются в тело бактерий и, живя за счет своих микроскопических "хозяев", вызывают их гибель. Такие "вредители" бактерий названы бактериофагами, т. е. пожирателями бактерий. Сейчас известно, что бактериофаги увеличиваются в массе, размножаются, а такое размножение возможно только потому, что бактериофаги обладают способностью перерабатывать в собственное тело те вещества, которые они извлекают из окружающей их среды.

Установлено, что существует несколько видов бактериофагов, среди которых один вид поражает бактерий кровавого поноса, другой - бактерий сибирской язвы и т. д. Изучено в известной мере действие бактериофагов на бактерий: тело бактерий, зараженных бактериофагами, то меняет свою форму, то расплывается, превращаясь в комочек слизи, то растворяется. Все эти факты показывают, что бактериофаги обладают рядом свойств, которые характерны для живого существа и, в частности, для микробов.

Наука о вирусах родилась в нашей стране. Известный русский ученый Дмитрий Осипович Ивановский - отец новой молодой науки вирусологии. Он впервые доказал существование фильтрующихся заразных начал как причины болезни (мозаичной болезни табака). Первая научная статья об этом открытии была напечатана Ивановским в 1892 году. Это и есть год возникновения новой науки. Имя Д. О. Ивановского в науке о вирусах значит то же, что имена Пастера и Коха в бактериологии.

Молодая наука быстро развивалась. Успешно шли исследования и разработка мер борьбы с вирусными болезнями. Ученые-вирусологи нашли вирус возбудителя желтой лихорадки, раскрыли тайну его распространения через комара-стегомию и выработали средства (прививки) против желтой лихорадки. Начиная с 1943 года, медицинские лаборатории изготовляют миллионы доз таких прививок. Желтая лихорадка перестала быть ужасом тропических стран. Прививки и меры борьбы с передатчиками болезни - комарами - принесли людям освобождение от страшной "желтой смерти".

Сильно шагнуло вперед дело изучения микробов и вирусов после изобретения электронного микроскопа. Это совсем особый микроскоп. Он дает увеличение не в одну-две тысячи раз, как обыкновенный оптический микроскоп, а в десятки и сотни тысяч раз. При помощи электронных микроскопов удалось увидеть то, что было не видно в простом микроскопе.

В настоящее время наша советская наука о вирусах вступила в новый этап своего развития. Советские ученые совместно с передовыми агрономами, колхозниками и работниками совхозов выполняют работы по изучению вирусных болезней и противовирусных мероприятий. Полученные результаты в области распознавания и определения вирусов дают широкие возможности и для борьбы с ними. Советская наука и в этом вопросе стоит на одном из первых мест в мире.

Во время заразных болезней организм человека вступает в борьбу с напавшим на него врагом, то есть с бактериями. Борьба ведется жестокая и кончается победой либо человека, либо бактерий. Хорошо известно, что во время эпидемий, или повальных болезней, не все заболевают. Чем крепче, здоровее человек, чем правильнее работа его сердца, легких, кишечника, печени, почек и т. д., тем труднее микробам справиться с ним.

Как же борется наш организм с болезнетворными бактериями? Тело человека пронизано множеством кровеносных сосудов, по которым движется кровь. Знаменитый русский ученый Илья Ильич Мечников утверждал, что в крови находятся те неутомимые борцы, которые вступают на защиту человека против болезнетворных бактерий.

Обратимся к рисунку 23. Перед нами капля крови, слегка разбавленная водой. В ней множество кровяных шариков - необходимой составной части крови. Не все они одинаковы по форме и цвету. Одни (таких особенно много) имеют вид дисков, кружочков, сдавленных посередине с обеих сторон: их называют шариками или красными кровяными тельцами. Они окрашивают кровь в красный цвет. Другие (таких гораздо меньше) бесцветны и очень изменчивы на вид. Их называют белыми кровяными тельцами или белыми кровяными шариками, хотя они тоже по форме не шарообразны.

Рис. 23. Белые кровяные шарики (увеличено)

Красные кровяные шарики сами двигаться не могут: их уносит с собой ток крови, идущий по кровеносным сосудам. Белые кровяные шарики (или лейкоциты), наоборот, могут сами передвигаться с места на место, изменяя свою форму и цепляясь своими отростками за стенки кровеносных сосудов (рис. 24). Они могут даже проникать сквозь стенки сосудов.

Рис. 24. Белые кровяные шарики, выходящие из кровеносного сосуда

Болезнетворные бактерии и белые кровяные шарики - два воюющих стана. Если бактерии попадают в кровь, то схватка завязывается тут же, в кровеносных сосудах. Белый кровяной шарик подползает к бактерии и выпускает отростки, как бы пытаясь захватить ими бактерию (рис. 25). Пойманная бактерия, очутившись внутри белого кровяного шарика, обычно гибнет: размягчается и переваривается. Так же действуют и другие белые шарики. Но часто им не удается справиться со своей задачей. В таких случаях борьба кончается поражением белых кровяных телец. Количество их быстро уменьшается, между тем как число бактерий растет; бой становится неравным. Бактерии заражают все тело, отравляют его, и человек гибнет. Вместе с ним гибнут и уцелевшие в бою белые кровяные шарики.

Рис. 25. Борьба белых кровяных шариков с болезнетворными бактериями: а - клетка из селезенки грызуна и бактерии туберкулеза; б - белый кровяной шарик морской свинки и возбудители ЧУМЫ; в - кровяной шарик голубя и бактерии сибирской язвы; г - три кровяных шарика кролика и споры бактерий столбняка; д - кровяной шарик морской свинки и бактерии холеры; е - кровяной шарик морской свинки и бактерии возвратного тифа 1 - ядро белого кровяного шарика; 2 - бактерии

Часто болезнетворные бактерии поселяются не в крови, а, например, в легких или в стенках кишок. Тогда белые кровяные шарики направляются к тому месту, где собрались бактерии, а тут же начинают свою "атаку".

Борьбу белых кровяных шариков с бактериями можно наблюдать под микроскопом. Мечников пробовал впускать под кожу лягушек целые колонии бактерий сибирской язвы. Бактерии эти пробирались в кровь, но лягушки все же не заболевали сибирской язвой. Рассматривая под микроскопом кровь таких лягушек, Мечников нашел в ней множество белых кровяных шариков, внутри которых находились остатки сибиреязвенных бактерий. Очевидно, белые кровяные шарики лягушки прекрасно обороняются от бактерий сибирской язвы: поглощают их и не дают возможности причинить лягушке вред. Оттого-то лягушка и не чувствительна к сибирской язве.

Белые кровяные шарики, как мы говорили, называются лейкоцитами, что значит "белая клеточка". Узнав, какую роль исполняют эти "белые клеточки" в организме животных, Мечников назвал их фагоцитами, а фагоцит - значит, клетка-пожирательница. Согласно этому названию, уничтожение бактерий белыми кровяными шариками принято называть фагоцитозом.

Мы уже говорили о том, что ученые могут выращивать различные виды бактерий. Болезнетворных бактерий можно вырастить ослабленными, и они потеряют свои ядовитые свойства. Попав в тело человека или животного, такие бактерии не причиняют им большого вреда.

Представьте себе, что барану впрыснули в кожу жидкость с такими бактериями сибирской язвы, которые почти не ядовиты. Разумеется, баран заболеет сибирской язвой, но болезнь пройдет легко, и он вскоре поправится. Если потом ввести ему под кожу более ядовитых бактерий сибирской язвы, то он, быть может, и заболеет снова, но в очень легкой степени, а вернее всего вовсе не заболеет. Наконец, если в третий раз мы привьем тому же барану настоящих, неослабленных бактерий сибирской язвы, он останется живым и невредимым: первые две прививки делают его невосприимчивым к заразе и предохраняют от болезни (животное получает "иммунитет"). Баран, которому сделана двойная прививка сибирской язвы, может свободно разгуливать среди больного стада: он как бы застрахован от заразы, он до некоторой степени неуязвим. До того как животным стали делать прививки от сибирской язвы, во многих странах ежегодно гибли десятки тысяч голов крупного и мелкого скота. Предохранительные прививки, которые делают теперь домашним животным, прекратили эту болезнь.

Домашнюю птицу также можно предохранить от куриной холеры при помощи прививок, или вакцинации. Если курице привить каплю бульона с ослабленными бактериями, курица заболеет, но болезнь ее будет непродолжительная и легкая. Более того: курица, перенесшая холеру, обычно в другой раз ею не заболевает.

Яд бешенства можно прививать кроликам. В головном и спинном мозге погибших от бешенства кроликов скопляется довольно много вируса, который вызывает бешенство. Если кусочек мозга растереть с водой и полученную жидкость привить, например, собаке или зайцу, то через некоторое время животное сбесится и умрет. Если же мозг бешеного кролика пролежит в сухом месте несколько дней, то он сделается уже менее ядовитым. Чем дольше пробудет он на сухом воздухе, тем слабее будет действовать заключенный в нем яд бешенства; на четырнадцатый день яд потеряет всю свою силу и бешенства не вызовет.

Человек, укушенный бешеной собакой или бешеным волком, обычно несколько недель чувствует себя совершенно здоровым, но затем вирус бешенства начинает действовать, болезнь очень часто заканчивается смертью. Было время, когда эта болезнь считалась неизлечимой. Теперь благодаря пастеровским прививкам людей, укушенных бешеными животными, лечат; но не тогда, когда болезнь уже проявилась, а сразу после укуса: чем скорее, тем лучше.

Человеку, которого укусила бешеная собака, прививают ослабленный вирус бешенства, приготовленный из мозга погибшего от бешенства животного. На другой или на третий день после этого ему делают вторую прививку, уже из более сильного яда; затем делается третья, четвертая, пятая прививки. Для каждой следующей прививки берется яд, более сильный, чем раньше. После ряда прививок организм человека становится нечувствительным к вирусу, который попал в его кровь вместе со слюной бешеной собаки.

К числу болезней, вызываемых бактериями, относится дифтерия (или дифтерит). Дифтеритные бактерии хорошо растут на особом бульоне. Тут они выделяют и свой яд (токсин). Бульон с дифтеритными бактериями можно процедить так, что все бактерии останутся в цедилке, а выделенный ими яд вместе с бульоном пройдет сквозь цедилку. Бульон этот служит для приготовления лекарства, при помощи которого теперь лечат детей, заболевших дифтерией. Вот как это делают.

Лошади под кожу вводят три-четыре капли бульона с дифтеритным ядом. Лошадь от этого не страдает, ибо такое малое количество яда на нее не действует. Через несколько дней ей прививают немного больше ядовитой жидкости; в третий раз - еще больше. В течение трех-четырех месяцев порция яда, которую впрыскивают лошади под кожу, постепенно увеличивается. После ряда таких впрыскиваний лошадь не боится уже дифтеритной заразы: ее кровь разрушает дифтеритный яд и уничтожает его вредные свойства. Вот эту-то кровь и пускают в дело, как лекарство от дифтерита. У лошади, привыкшей к сильному дифтеритному яду, на шее вскрывают вену и выпускают определенное количество крови. Кровь, простояв несколько часов в прохладном месте, распадается на кровяной сгусток и прозрачную желтоватую жидкость - сыворотку.

Эта сыворотка - хорошее лекарство от дифтерита. Ее разливают в маленькие скляночки, которые запаивают и хранят в холодном и темном месте до тех пор, пока не понадобится пустить сыворотку в дело.

Как же ею пользуются? Доктора вводят ее шприцем под кожу больному ребенку. Сыворотка обезвреживает дифтеритный яд и, таким образом, спасает больного от смерти. Пока не знали лечения сывороткой, чуть не половина детей, заболевших дифтеритом, умирала. Но с тех пор, как открыли это лечение, из ста больных дифтеритом выздоравливает восемьдесят-девяносто. Важно только как можно раньше распознать дифтерит и тотчас же лечить сывороткой.

Читатель может спросить: почему кровяная сыворотка лошади оказывается прекрасным лечебным средством от дифтерита?

В кровяной сыворотке лошади, не восприимчивой к дифтериту, вырабатывается вещество (противоядие), которое обезвреживает дифтеритный яд, уничтожает его болезнетворное действие. Противоядие вырабатывают белые кровяные шарики.

Организм, вступающий в борьбу с болезнетворными бактериями, выполняет двойную работу: обезвреживает яд, который выделяют бактерии, и уничтожает бактерии. Мечников утверждает, что обе эти работы выполняют белые кровяные шарики. Они вырабатывают двоякого рода продукты. Одни из них выполняют роль противоядия, а другие убивают бактерий.

Зная это, можно ответить на вопрос, почему "застрахованная" от дифтеритного яда лошадь не заболевает дифтеритом. Благодаря прививкам в крови такой лошади накопляются противоядия - вещества, которые обезвреживают дифтеритный яд и убивают бактерий.

Остается ответить еще на один вопрос: почему сыворотка лошади, застрахованной от дифтеритного яда, излечивает человека от дифтерита? Очевидно, потому, что противоядия, изготовляемые белыми шариками самого человека, недостаточны для борьбы с дифтерийными бактериями и их ядами: нужна помощь извне, и она приходит в виде кровяной сыворотки лошади, которая заключает в себе противоядие, уничтожающее дифтеритное заболевание. Человек нашел средства для борьбы с разными болезнями. И недалеко то время, когда человек станет делать лечебные и предохранительные прививки против всех заразных болезней.

Можно было бы еще очень много рассказывать о пользе и вреде, которые приносят людям невидимые простым глазом микроскопические живые существа - микроорганизмы, но в небольшом очерке невозможно рассказать обо всем. Цель очерка - показать, что существует особый мир, мир микроскопических организмов, среди которых у человека есть враги и друзья.