Вирусы и микробы. Детская энциклопедия - Алексей Бондарев

– Ну нет, Чевостик. Антибиотики уже изобретены, и прока от беспорядка в твоей комнате не будет, давно пора там прибрать. Смотри, будущий сэр Александр Флеминг уже перерыл всю посуду в поисках плесени и записывает наблюдения в блокнот. Похоже, ему снова не до уборки. А нам пора побывать на природе, ведь большая часть микроорганизмов живёт именно там, а не в простокваше и чашках Петри. Запускаю времяскок. Подмосковье, наши дни, большая тёплая лужа. Вперёд!

Задание

Попробуй нарисовать картину бактериями, как Флеминг. Конечно, настоящие бактерии могут быть опасны, вместо этого просто вырежем из цветной бумаги разные их виды: палочки, спиральки, кружочки и прямоугольники. Получится создать узор или картинку из таких деталек?

Такие разные микроорганизмы. Где обитают инфузории, археи и цианобактерии

– Когда ты микроскопический, любая лужа для тебя – море! Дядя Кузя, а тут водятся инфузории или акулы?

– Акул нет, а вот инфузорий полно и в толще воды, и на дне. Но мы успеем удрать, если они на нас нападут. Смотри, слева проплыла большая, похожая на мохнатого кашалота инфузория-бурсария, а вокруг – стайка инфузорий-туфелек, они носятся, как дельфины, только из воды не выпрыгивают.

– Действительно туфельки, будто у кого-то кеды сбежали. Не догонишь!

– Зато другие инфузории, например инфузория-трубач, сидят, прикрепившись ко дну стебельками, ползают по дну или роются в нём.

– Всё как в мире настоящих животных. Здесь живут только инфузории?

– Нет, по дну, как осьминоги, ползают амёбы, ощупывая всё вокруг мягкими текучими ножками, резвятся похожие на усатых букашек жгутиконосцы – эвглены и бодо. Всё это простейшие эукариоты, одноклеточные родственники животных и растений. Но самые важные обитатели этой лужи – цианобактерии, ещё их называют сине-зелёными водорослями, хотя настоящим водорослям они очень далёкие родственники.

Амёбы – простейшие одноклеточные, родственные животным.

– Важные, потому что красивого цвета?

– Важные, потому что им люди должны быть за многое благодарны. До этого мы сталкивались только с бактериями, которые перерабатывают то, что создали животные, грибы и растения, например молоко и сено, где содержатся питательные вещества – сахара, жиры и белки. Но животные и грибы ведь живут тоже только за счёт растений: если корова Звёздочка не поест травы, то не будет ни молока для телят и людей, ни еды для её приручённых бактерий. Если в поле не вырастет пшеница, то не будет корочки хлеба, где поселится плесень. А вот растения обходятся своими силами, они берут энергию из солнечного света. Этот процесс называют фотосинтезом. И с помощью этой энергии они из углекислого газа, воды и небольшого количества минералов создают вещества для постройки своих стеблей, листьев и плодов.

Фотосинтез

– То есть растения заготавливают энергию солнечного света, как люди квасят капусту.

– Почти, но это ещё половина дела. Во время фотосинтеза растения выделяют кислород, который нужен для дыхания большинству живых организмов, кроме некоторых бактерий вроде противных клостридий. Но знакомые нам всем растения, такие как деревья и травы, были не первыми на Земле, кто научился использовать энергию Солнца. До них это делали водоросли, и самыми первыми были цианобактерии.

ГДЕ ОБИТАЮТ МИКРООРГАНИЗМЫ

– И что, коровкам приходилось залезать в лужи, чтобы поесть цианобактерий и подышать?

– Тогда, Чевостик, в мире, кроме прокариот, никто не жил. А цианобактерии только и делали, что росли на дне водоёмов и выделяли кислород, оттуда он попадал в воздух. И только после этого смогли появиться остальные организмы. Сначала существа вроде амёб и плесени, а потом – большие животные и растения. В растениях, кстати, полно потомков цианобактерий. В каждой зелёной клеточке растения находятся особые органеллы – хлоропласты, которые захватывают энергию Солнца. Так вот, хлоропласты произошли от живших на воле цианобактерий.

– Значит, цианобактерии вокруг нас повсюду!

– Да, практически. Те из них, кто остался жить в прудах и лужах, обычно похожи на шарики и короткие палочки. Но некоторые собираются в колонии и образуют длинные нити или шары, например так делает цианобактерия носток. Окаменевшие слоистые колонии цианобактерий из древних морей называются строматолитами, они похожи на коралловые рифы, но появились задолго до кораллов. Да и сейчас их можно увидеть в солёных лагунах, где, кроме цианобактерий-строителей, почти никто не живёт.

– В мире микроорганизмов можно провести всю жизнь.

– Но этот мир не везде такой удобный и приятный, как эта лужа. Сейчас я покажу такое место, где скафандры нам особенно пригодятся. Запускаю времяскок. Наши дни, Калифорнийский залив Тихого океана, глубина – 2000 м.

– Ого! Вокруг тьма непроглядная, и в ней тучи клубятся. Здесь так неуютно…

– Сейчас мы находимся у стенки чёрного курильщика – глубоководного горячего источника. В этом месте ко дну снизу подходит магма, которая разогревает воду до такой температуры, что на поверхности моря она бы закипела, но здесь ей это не даёт сделать огромное давление. Вода, которая вырывается из недр Земли, насыщена растворёнными минералами, поэтому она мутная и со стороны похожа на дым. Минералы оседают на дно и образуют огромные трубы высотой в десятки метров. Звучит жутко, но даже здесь кипит жизнь. Трубы обрастают ракушками и сидячими червями, которые кормятся за счёт бактерий, научившихся использовать энергию, заключённую в химических веществах, выпускаемых курильщиками. Такой способ получения энергии называется хемосинтезом.

– Как же они здесь не сварились, бедняги?

– Для них главное – найти такую норку или уступ, где не очень жарко, но есть еда. Но нам нужны вот эти микроорганизмы, похожие на палочки.

– Почти как клостридии, только ещё длиннее.

– Похожи, да не совсем. Знакомься, этот микроорганизм называется метанопирусом. Он относится к группе прокариот, которых называют археями, или архебактериями. В переводе это значит «древнейшие». Долгое время учёные не различали архей и бактерий, потому что они похожи по форме. Но когда изучили их мембраны, нуклеиновые кислоты и обмен веществ, оказалось, что археи образуют собственное царство живой природы. Во многом они так же далеки от настоящих бактерий, как бактерии от людей. И встречаются они даже в самых суровых уголках Земли. К археям относятся наиболее выносливые микроорганизмы. Некоторые из них не просто выносят жару, но не могут без неё жить, и метанопирус – рекордсмен в этом, некоторые его разновидности выживают при 120℃ и высоком давлении.

– Значит, если я захочу его завести дома, то вместо аквариума мне понадобится скороварка!

– Точно. А если скороварку выключить, то метанопирусу это не понравится. Другие археи выживают в крепких рассолах, у одной из таких архей необычные квадратные клетки, её так и зовут – галоквадратум. Впрочем, и среди бактерий есть такие, что могут посоперничать с археями в смысле выносливости. Например, бактерия дейнококк выживает в системах охлаждения ядерных реакторов, где не только очень жарко, но ещё и опасно для всех других организмов из-за сильной радиации. Некоторые бактерии и археи обитают глубоко в толще горных пород, в километрах под поверхностью Земли! А споры микроорганизмов заносит ветром высоко в атмосферу, к облакам.

– И что же, дядя Кузя, все археи живут в таких странных местах?

– Нет, Чевостик, большинство из них обитает в водах океанов. Есть и такие, которые вместе с обычными бактериями селятся в кишечнике животных и человека, но не вызывают болезней. Кстати, в хозяйстве от архей тоже бывает польза, некоторые из них вырабатывают газ метан – удобное, ценное топливо.

– Ха-ха. Значит, люди никогда не бывают одиноки, с ними всегда рядом товарищи из нескольких царств: бактерии, археи, вирусы. Скажи, дядя Кузя, а как изучают вирусы и микробов без времяскока? Ведь ещё надо было догадаться, что они существуют.

– Хороший вопрос, Чевостик. Мы точно знаем, как это произошло. Одному человеку удалось первым увидеть самых разных микроскопических существ,