Приспособление к новым источникам питания шло у разных бактерий в различных направлениях, в зависимости от тех условий жизни, в которые они попадали. Многие бактерии специализировались на разложении животных остатков, содержащих азот, и образовали широко распространённую группу гнилостных микробов. Другие микробы приспособились разлагать растительные остатки и дали начало целлюлозным и пектиновым бактериям. Там, где скоплялись большие количества аммиака и мочевины, возникали уробактерии, узко специализировавшиеся на разложении мочевины. К жизни в водоёмах, богатых сероводородом, приспособились предки серобактерий и т. д. Наконец, ряд микробов приспособился к развитию в живых тканях клеточных организмов и дал начало болезнетворным бактериям.
Процессы приспособления, изменчивости и нового видообразования у микробов продолжаются и сейчас в природе. Они происходят часто на наших глазах, о чём будет сказано в следующей главе.
Следует думать, что и дальнейшая эволюция микробов в основном пойдёт по пути усложнения их физиологических функций и в какой-то степени по пути усложнения их строения.
11. Переделка природы микробов
В этой книге мы познакомились с жизнью и деятельностью разнообразных полезных и вредных микробов. Мы узнали, какую огромную роль играют полезные микробы в различных отраслях народного хозяйства. Мы видели, что блестящие успехи медицинской микробиологии дали нам в руки действенное орудие борьбы с вредными, болезнетворными микробами. Приготовляя из таких микробов предохраняющие от заразных заболеваний вакцины, учёные заставили служить нам даже невидимых врагов.
Мы хорошо знаем, что советская наука не может удовлетвориться лишь познанием явлений природы. Её целью является не только изучение, но и переделка природы в нужном, выгодном для социалистического общества направлении. «Мы не можем ждать милостей от природы; взять их у неё — наша задача», — писал великий русский преобразователь природы И. В. Мичурин.
Весь органический мир — животные, растения и микробы — постоянно изменяется соответственно изменяющимся условиям жизни. Отмирают старые виды, нарождаются новые. Задача прогрессивной биологической науки — овладеть этим процессом видообразования, направленно создавать новые полезные виды, которые еще не существуют в природе.
Всем известно, насколько плодотворным оказался этот творческий метод в приложении к социалистическому сельскому хозяйству. Замечательные работы И. В. Мичурина, Т. Д. Лысенко, их учеников и последователей действительно привели к созданию новых видов растений и животных.
Почему советским биологам удалось по заранее выработанному плану создавать новые, доселе не существовавшие в природе формы? Только потому, что они рассматривали процессы наследственности и изменчивости органического мира, исходя из правильного, основанного на диалектическом материализме взгляда на природу.
Учитывая значение микробов в жизни человека, можно смело сказать, что плановая переделка природы этих невидимых друзей и врагов человека является чрезвычайно благодарной задачей для советского микробиолога. Она сулит нашему народному хозяйству огромные перспективы.
Разве не стоит упорного труда микробиолога создание новых, наследственно закреплённых рас почвенных микробов, намного повышающих урожайность зерновых и технических культур? Вполне реально также получение новых микроорганизмов, применяемых в пищевой и химической промышленности.
Но особенное значение имеет проблема направленной переделки природы микробов для здравоохранения. Увлекательна задача создания новых рас и видов микробов, которые обладали бы ослабленной болезнетворностью, но вместе с тем сохраняли бы иммунизирующую способность при искусственном введении в организм человека и животных. Ведь такие микробы с ослабленной вирулентностью не смогут вызвать заболевания, но создадут прочную невосприимчивость к возможному заражению типичным опасным возбудителем. Лучших учёных-микробиологов и врачей всегда привлекала эта задача.
Мы перечислили только некоторые вопросы, непосредственно связанные с проблемой практического применения изменчивости микробов. Но и этого достаточно, чтобы понять, какие огромные возможности раскрываются при плановой переделке природы микроорганизмов.
Эта возможность совершенно реальна. Ведь «микроорганизмы, — как говорит академик Т. Д. Лысенко, — имеющие непродолжительный период индивидуальной жизни, наиболее легко наследственно приспособляются к изменяющимся условиям жизни».
Действительно, вряд ли в природе существуют более пластичные организмы, чем микробы!
Питаясь и дыша всей поверхностью своего тела, микробы теснейшим образом связаны со средой обитания. Они реагируют на малейшие изменения внешней среды, быстро изменяются и приспособляются к изменённым условиям и очень легко передают своим потомкам по наследству вновь приобретённые изменения. Советский микробиолог проф. Мишустин много лет подробно изучал жизнь почвенного гнилостного микроба, имеющего латинское название «бациллус микоидес». Учёный исследовал в своей лаборатории сотни и тысячи культур этого микроба, выделенных из почв разных климатических зон Советского Союза. Оказалось, что эти культуры отличаются между собой в зависимости от тех условий жизни, в которых они существуют в природе. Культуры, выделенные из северных почв, лучше всего росли в лаборатории при более холодных температурах; культуры, происходившие из южных жарких районов Советского Союза, требовали более высоких температур; культуры, выделенные из засушливых районов, и в лабораторных условиях оказались более приспособленными к усиленному всасыванию влаги, чем культуры из хорошо увлажнённых почв. В зависимости от местообитания наследственно изменялся и внешний вид микроба.
Этими интереснейшими исследованиями было чётко показано, что условия жизни налагают свой отпечаток на все свойства микроба. Несомненно, что все эти передающиеся по наследству различия возникли именно в результате воздействия среды обитания и имеют приспособительное значение. Исходя из своих исследований, проф. Мишустин предложил важный для сельскохозяйственной практики способ определения происхождения зерна: стоит только промыть несколько граммов исследуемого зерна стерилизованной водой и засеять несколько капель промывной воды на плотную питательную среду, чтобы вырастить эту бациллу. Получив чистую культуру, микробиолог изучает, какая же температура является наиболее благоприятной для жизни бациллы. По этой температуре можно определить географическую широту произрастания исследуемой пробы зерна с точностью до 80–200 километров.
Изменяются микробы и в организме человека. Во время эпидемий кишечных инфекций (брюшного тифа, дизентерии) микробиолог часто выделяет из испражнений и крови больных, а в особенности выздоравливающих, какие-то странные, нетипичные культуры микробов. Они не похожи по своим свойствам на обычных возбудителей. Профессор Гринбаум на основании своих 15-летних наблюдений доказал, что эти формы представляют собой естественно возникающие варианты микробов, образующиеся под влиянием изменённых условий их существования в организме человека.
Находки таких необычных форм затрудняют практического врача-микробиолога: часто бывает очень трудно быстро распознать истинную природу болезнетворного возбудителя в этом «маскарадном костюме». Тем самым задерживается лабораторный диагноз заболевания. Чтобы оказаться во всеоружии и уметь различать невидимого врага даже в замаскированном виде, микробиолог должен хорошо знать все проявления изменчивости микроба.
Но особенно часто наблюдается изменчивость микробов при культивировании их в лабораторных условиях. Это и понятно: ведь попадая из природной среды обитания на искусственную питательную среду, микроб встречается с непривычными условиями жизни. В процессе ассимиляции этих новых условий у микроба перестраиваются процессы обмена, что и влечёт за собой его изменчивость.
Очень часто изменение условий жизни, в особенности, если новые условия воздействуют на микробов длительное время, настолько глубоко затрагивает всю их организацию, что возникающие изменения свойств передаются по наследству. Потому-то в лабораторных опытах часто образуются новые формы, новые разновидности микробов.
Иногда после ряда пересевов в лабораторной питательной среде культура совершенно меняет свои свойства. Таким образом, высокоядовитая, болезнетворная в момент выделения из организма культура может превратиться в совершенно безвредную.
Этим путём была получена ослабленная, пригодная для создания иммунитета культура туберкулёзной палочки. В течение тринадцати лет возбудитель бычьего туберкулёза выращивался на лабораторной среде, состоявшей из картофеля, глицерина и жёлчи. За эти годы было произведено более 230 пересевов. В результате культура стала настолько безвредной, что уже несколько десятков лет она с успехом применяется для иммунизации детей, родившихся от туберкулёзных родителей, и заметно снижает заболеваемость. За эти годы ослабленная культура пересевалась тысячи раз. Во всех странах мира ею заражалось огромное количество животных. В предупредительных целях она вводилась миллионам детей. Но ни разу не было отмечено, чтобы в культуре восстановилась та болезнетворность, которая была свойственна исходному типу. Новое свойство — безвредность — оказалось стойко закреплённым у бесчисленных потомков.
