В колхозах и совхозах широко применяется еще один вид молочнокислого брожения — это так называемое силосование кормов для скота. В Советском Союзе ежегодно изготовляются миллионы тонн силоса. Силос является прекрасным, сочным, богатым витаминами и питательными веществами кормом. Ценность силоса состоит также в том, что для его изготовления применяется не только трава, но и такие отходы овощеводства, как картофельная ботва, стебли подсолнечника, солома и т. д., которые в свежем виде неохотно поедаются скотом. Обрезки капусты, ботва свёклы, болотные травы также идут на изготовление силоса.
Для силосования кормов необходимо плотно уложить в ямы или в силосные башни влажные измельчённые растения. Так же, как и при квашении, здесь важно, чтобы в силосе шло не гниение, а молочнокислое брожение. Если растительная масса уложена правильно, хорошо уплотнена и доступ воздуха устранён, то молочнокислые бактерии размножаются, вытесняют гнилостных микробов, а образующаяся молочная кислота является консервирующим средством, позволяющим сохранять силос в течение всей зимы.
Всесоюзный институт сельскохозяйственной микробиологии выпускает теперь специальную закваску из культур молочнокислых бактерий, приспособленных к силосованию кормов. Применение этой закваски ускоряет созревание силоса до 10 дней вместо 20–25. Улучшаются и вкусовые качества силоса — он охотно поедается даже лошадьми, которые очень разборчивы в пище. Главное же — гораздо быстрее накапливается необходимая для консервирования концентрация молочной кислоты.
8. Микробы вырабатывают лекарства
Есть в природе места, особенно изобилующие микробами. Чернозёмная почва, навозные кучи, кишечник млекопитающих животных и человека постоянно содержат миллиарды разнообразных бактерий, актиномицетов и простейших.
Как бы заглянуть глазом в эту невидимую жизнь? Как бы рассмотреть, что делают там микробы в их естественной обстановке, а не в искусственно выращенной лабораторной культуре?
Советский микробиолог, академик Н. Г. Холодный в 1930 г. предложил оригинальный и чрезвычайно простой метод, позволяющий увидеть под микроскопом всё разнообразие и богатство микробов почвы в естественной обстановке. Острым ножом он производил вертикальный разрез в почве и вставлял в это отверстие небольшое четырёхугольное стерилизованное стекло, а потом его закапывал. Закопанное стекло скоро покрывалось почвенным раствором, к нему прилипали мелкие почвенные частички, среди которых поселялись и размножались различные микроорганизмы, обитающие в почве. Затем стекло извлекалось, высушивалось и после соответствующей обработки рассматривалось под микроскопом. Приставшие к стеклу почвенные частички и микробы сохранялись в их естественном расположении, и таким образом можно было наблюдать отдельные «кадры» из грандиозного фильма о жизни микробов в почве. В разных полях зрения микроскопа можно было найти кокки, отдельные палочки и споры и целые скопления микробов.
Видно было, что отмирающие нити грибов становятся добычей бактерий, разлагающих их. Среди скоплений бактерий были видны охотящиеся за ними амёбы, тело которых было переполнено остатками бактерий и грибов.
В 1936 г. академик Холодный непосредственно наблюдал под микроскопом за жизнедеятельностью почвенных микробов в чрезвычайно близкой к естественным условиям обстановке. Он насыпал мельчайшие частички почвенной пыли на влажную поверхность тоненького покровного стёклышка, которое накладывал на другое стекло с углублением в центре. Если края замазать вазелином, то получается «влажная камера», не высыхающая неделями. Наблюдая такой препарат под микроскопом, академик Холодный видел, что уже через 5–6 дней вокруг почвенных пылинок развивались густые микробные колонии, появлялись скопления бактерий, тянулись нити грибов и актиномицетов, медленно ползали амёбы, изредка пробегали инфузории и флагеллаты.
Новые методы, предложенные академиком Холодным, имели огромное значение для дальнейшего развития почвенной микробиологии.
Естественно, что в таких тесных сообществах микробы вступают в различные взаимоотношения друг с другом. Тут наблюдаются и случаи взаимопомощи — симбиоза, примеры которого мы уже видели в предыдущих главах, тут широко развиты и явления ожесточённой борьбы между представителями разных микробных видов, так называемый антагонизм микробов. Борьба эта проявляется не только в прямом пожирании амёбами и инфузориями бактерий, но и в выделении одними микробами химических соединений, вредно действующих на других микробов и подавляющих их жизнедеятельность.
Антагонизм и его следствие — победа в борьбе за существование — достигается у микробов разными путями.
С некоторыми случаями антагонизма мы сталкивались в предыдущей главе, изучая процессы квашения и силосования. Молочнокислые микробы угнетали развитие гнилостных микробов, образуя молочную кислоту. Точно так же винные дрожжи, выделяя спирт, а уксуснокислые бактерии выделяя уксусную кислоту, предохраняют жидкость, в которой они живут, от развития большинства других микробов, для которых спирт и уксус являются ядом. Во всех этих случаях нормальные, основные продукты микробного обмена играют роль антагонистически действующих веществ. В высоких концентрациях они тормозят и развитие тех микробов, которые образовали эти вещества.
Но существуют микробы, у которых антагонистически действующие вещества являются не основными, а побочными продуктами обмена. Такие вещества, совершенно не влияя на выделившего их микроба, часто обладают чрезвычайно сильным угнетающим действием на развитие микробов других видов. Замечательно, что это угнетающее действие ярко проявляется часто не на всех, а только на некоторых микробах. Таким образом, эти вещества обладают избирательностью, специфичностью своего действия. Невольно складывается впечатление, что такие вещества вырабатывались в процессе эволюции некоторых микробов в качестве своеобразных орудий защиты и нападения против других микробов, с которыми они постоянно сталкивались в своей жизнедеятельности, почему вещества эти и называются антибиотиками.
Особенно много известно антибиотиков, которые вырабатываются почвенными микробами. Это вполне понятно, так как именно в почве микробы образуют отдельные скопления, в которых могут действовать антибиотики. Возникновение зоны антибиотического вещества вокруг скопления микробов может служить им надёжной защитой. Вряд ли у водных микробов антибиотики имели бы значение, так как в этих условиях вещество распределялось бы во всей массе воды, а в почве оно сосредоточивается гнёздно.
Систематические многолетние исследования члена-корреспондента Академии Наук СССР Н. А. Красильникова с сотрудниками убедительно показали, что в почвах очень широко распространены различные грибы и актиномицеты, вырабатывающие антибиотики, губительно действующие на многие бактерии. Несомненно, эти антибиотики создают для грибов благоприятные условия борьбы с почвенными бактериями, для которых, как это мы уже видели на живых препаратах академика Н. Г. Холодного, грибы являются лакомой пищей.
Многие бактерии также способны вырабатывать антибиотики. Вещества, выделяемые палочкой синего гноя или уже знакомой нам палочкой чудесной крови, действуют угнетающе не только на некоторых других бактерий, но и на почвенных амёб и инфузорий, охотящихся за бактериями.
Член-корреспондент Академии Наук СССР проф. А. А. Имшенецкий, впервые установивший этот интересный факт, совершенно правильно считает, что возникновение способности вырабатывать антибиотики предохраняет бактерии от пожирания простейшими и, таким образом, является средством их самозащиты.
А нельзя ли употребить это замечательное свойство микробов на пользу человека? Нельзя ли лечить заболевание человека, вызванное развитием и размножением микробов, при помощи безвредного для него микроба-антагониста, который угнетал бы развитие болезнетворного вида и тем устранял бы причину болезненного состояния человека?
Эти мысли витали в умах многих микробиологов еще во второй половине XIX столетия. Русский врач А. Д. Павловский (1887 г.) пытался лечить сибирскую язву путём введения в организм животных бактерий, угнетающих развитие возбудителей этого заболевания.
Но только знаменитому русскому учёному И. И. Мечникову обязано человечество широкой и всеобъемлющей постановкой проблемы практического использования антагонизма микробов для лечения микробных заболеваний (рис. 39).
Рис. 39. И. И. Мечников
Классик материалистической биологии и медицины, воспитанный на прогрессивных идеях философии русских революционеров-демократов — Герцена, Белинского, Чернышевского, Добролюбова, Писарева, Мечников являлся учёным, исследования которого в области медицинской микробиологии непосредственно вытекали из общебиологических проблем.
