Перуница

» » Как умирают микроорганизмы под влиянием фитонцидов

Растения » 

Как умирают микроорганизмы под влиянием фитонцидов

Как умирают микроорганизмы под влиянием фитонцидов

...Недаром растительный мир, столь богатый фитонцидами,
в общем несравненно реже животного страдает бактериальными болезнями.
Летучие фитонциды — это, так сказать, первая линия обороны, соки — вторая.


Б. М. Козо - Полянский


Мы с вами, читатель, имеем представление о протистоцидной силе летучих фитонцидов разных растений. Одни убивают простейших в течение многих минут, другие (при тех же условиях опыта) — за несколько секунд. Это относится и к вредным, и к безвредным простейшим.

Среди неспециалистов, да и среди некоторой части врачей и биологов, распространено ошибочное мнение о «нежности» одноклеточных организмов, о том, что они погибают от самых незначительных вредных влияний внешней среды. С другой стороны, распространены и преувеличенные представления о их исключительной стойкости (по сравнению с бактериями).

Эти мнения, имеющие некоторое основание лишь в отдельных случаях, простительны для неспециалистов, но они не могут принести пользы науке и практике. Вопрос не так прост. Понятия «нежность» и «грубость» мало подходят и к микроорганизмам, и к многоклеточным животным, и к растениям.

Есть такой паразитический червь — аскарида. Различные виды её паразитируют в кишечнике человека, лошади, собаки, свиньи, кошки. Яйца аскарид, видимые под микроскопом (и как точки без микроскопа), прекрасно развиваются в концентрированном медном купоросе, в 2-процентной соляной кислоте и других веществах, которые даже в небольших количествах являются смертельными ядами для многих животных. Между тем эти микроскопические яйца очень «нежные», никакой «брони» они не имеют.

Некоторые паразитирующие у человека и животных болезнетворные протозоа так же стойко переносят воздействие веществ, крайне ядовитых для животных. Так, летучие фитонциды некоторых растений в течение нескольких минут вызывают смерть лягушек, но они не убивают и за долгие часы такие хрупкие организмы, как инфузории. Есть растения, летучие фитонциды которых убивают в 2—5 минут мышей, а «нежные» инфузории погибают от них лишь через 2—3 часа.

Ядовито ли данное вещество или безвредно для той или иной бактерии, протозоа, грибка и иных организмов, зависит от того, вступает ли оно в какие-либо реакции с веществами организма, затрагивают ли эти реакции жизненно важные органы и отправления, например дыхание. Есть бактерии, которые, подобно людям, без кислорода обходиться не могут. Но есть такие, для которых кислород является ядом: у них по-иному происходит дыхание, и при наличии кислорода в окружающей среде они погибают.

Развитие живой природы, её эволюция идёт не по какому-то шаблону, а очень разнообразно. В ходе эволюции, за тысячи и сотни тысяч лет создавались простые, а иногда и весьма сложные взаимоотношения между растениями, животными, бактериями. Это отношения сожительства, вражды, нейтралитета, паразитизма и т.д.

Вдумаемся в такие явления. Вспомним снова о туберкулёзной палочке — микробе, очень стойком к различным вредным воздействиям, но в течение 3—5 минут погибающем от летучих фитонцидов некоторых обычных растений!

Двое молодых московских врачей А.Е. Зимин и В.П. Кротова, используя самую новейшую технику — электронный микроскоп, позволяющий видеть микробы увеличенными в десятки тысяч раз, выяснили, как умирает туберкулёзная палочка под влиянием фитонцидов чеснока. Обнаружилось, что уже 15-минутное воздействие водного экстракта чеснока ослабляет палочку, а через 30 минут она окажется убитой и подвергнется резким изменениям. Стойкая оболочка её не устоит против действия фитонцидов чеснока. Если бактерии пробудут в соприкосновении с фитонцидами 20 часов, от бактерий останутся, как говорят, «бледные тени». Гранулы распались, оболочка исчезла, растворилась, вся протоплазма (тело бактерии) изменилась, помутнела. Скорая смерть от чеснока туберкулёзных бактерий с их изумительной приспособленностью кажется удивительной. Туберкулёзная палочка великолепно приспособилась к клеткам и тканям лёгких человека и обезьяны. А попробуйте впрыснуть под кору какого-либо дерева большое количество туберкулёзных палочек. Ни малейшего заболевания растения это не вызовет. Рана заживёт, и внесённые бактерии погибнут.

Летучие фитонциды чеснока и тканевые соки его, как мы уже говорили, убивают в первые минуты стафилококков, стрептококков, брюшнотифозную бактерию, дизентерийную палочку и многих других микробов. В полости рта здорового человека со здоровыми зубами всегда имеются те или иные бактерии, грибки и спирохеты. Достаточно пожевать в течение двух, трёх или даже одной минуты лук, ещё лучше чеснок, чтобы все микроорганизмы, населяющие полость рта здорового человека, оказались убитыми.

Микробиологи справедливо отмечают, что при стерилизующем действии фитонциды ведут обычно к столь же быстрой смерти бактерий, как и высокая температура.

Таким образом, мы вновь стали свидетелями, что лук и чеснок обладают изумительными бактерицидными свойствами. Однако хорошо известно всем, что они болеют, правда, значительно меньше, чем многие другие растения, причём болезни их заразные, инфекционные; они вызываются бактериями и грибками, и заражение может передаваться одним растением другому, так же как больной скарлатиной ребёнок может заражать другого.

Учёным пока не удаётся найти такую бактерию, которая была бы болезнетворной для человека и которую не убивали бы фитонциды чеснока. И в то же время чеснок плохо, а нередко и совсем не убивает чесночные бактерии. Под большим увеличением микроскопа они хорошо видны. Они имеют вид подвижных палочек с округлыми концами. На рис.1 и 2 представлена их фотография. При бактериальном заболевании у основания луковиц появляется вдоль жилки коричневая полоса, постепенно расширяющаяся и распространяющаяся в верх зубка, ткани которого приобретают неравномерную перламутрово-жёлтую окраску. Можно искусственно заразить луковицы чеснока, если уколоть их иглой, смоченной жидкостью с чесночными бактериями. В месте укола через 7—10 дней появляются язвочки. На этом же рисунке дан фотографический снимок больных луковиц чеснока. Чесночная бактерия оказывается очень стойкой к фитонцидам чеснока, более стойкой, чем туберкулёзная палочка. С другой стороны, фитонциды родственного растения — лука или фитонциды игл хвойных деревьев хорошо убивают чесночную бактерию.

Чесночные бактерии
Рис.1. Чесночные бактерии


Поражённые заразной болезнью луковицы чеснока
Рис. 2. Поражённые заразной болезнью луковицы чеснока

Итак, в ходе эволюции чесночная бактерия так изменилась, что приспособилась к чесноку и его фитонциды не стали сильным ядом для неё. Это не означает, что фитонциды чеснока совершенно не убивают чесночную бактерию. Чеснок защищается своими фитонцидами и против неё. Заболевает чеснок лишь тогда, когда ослабляется жизнедеятельность растения и уменьшается производство фитонцидов. Да и в этом случае приходится сделать оговорку. Заразим искусственно дольку чеснока чесночной бактерией. Если заражение произойдёт, то благоприятную почву в тканях чеснока найдут для себя и грибы, и через одну две недели долька чеснока обильно покроется плесенью. Все ли ткани дольки прекращают продуцирование фитонцидов, и все ли они перестают сопротивляться чесночной бактерии? Нет. Поражённая луковица чеснока может прорасти в воде или почве. В этом случае разрушение поражённых частей происходит ещё более усиленно, но вырастает здоровое растение со здоровой луковицей.

Доказано строгими научными опытами, что чесночная бактерия является именно чесночной. Попробуем искусственно заразить ею луковицы тюльпана, нарцисса, гладиолуса, гиацинта, клубни картофеля или разные органы других растений. Нам не удастся вызвать болезнь. Фитонциды этих растений и другие защитные их свойства препятствуют размножению чесночной бактерии или убивают её.

То же можно сказать о любом растении: фитонциды не убивают или действуют очень слабо на те микроорганизмы, которые являются вредными для данного растения, они в ходе эволюции приспособились к этим фитонцидам. Каждое растение имеет свои заразные заболевания, и, конечно, фитонциды не убивают всех бактерий, имеющихся в природе.

Более того, некоторые бактерии, как это доказал советский учёный Н.Г. Холодный, усваивают в качестве питательных летучие органические вещества, выделяемые растениями. Фитонциды, являющиеся страшным ядом для одних бактерий, могут быть хорошей пищей для других микроорганизмов, приспособившихся к ним в ходе эволюции.

Можно привести много доказательств несостоятельности рассуждений о «нежности» и «стойкости» бактерий, грибков или протозоа. Нельзя эти вопросы разрешать упрощённо, нельзя, в частности, утверждать, что протозоа вообще более «нежны», менее «стойки», чем бактерии.


Картины смерти инфузорий под влиянием фитонцидов

Больная луковица лука; она поражена бактерией каротоворум и другими микроорганизмами
Рис. 3. Больная луковица лука;
она поражена бактерией
каротоворум и другими
микроорганизмами


Первые стадии умирания стилонихии под влиянием летучих фитонцидов лука. Справа заметно начало распада
Рис. 4. Первые стадии умирания
стилонихии под влиянием
летучих фитонцидов лука.
Справа заметно начало распада

Как и почему умирают под влиянием фитонцидов бактерии, простейшие и грибки? Вопрос этот не праздный, а очень важный для теории и практики медицины, ветеринарии и растениеводства.

Если наука знает, вследствие каких химических реакций и физических процессов данное вещество убивает тот или иной микроорганизм, это облегчает и борьбу с болезнями, и подбор других веществ для защиты от вредного микроорганизма (рис. 3). Оставим в стороне спорные вопросы «химии умирания» и остановимся на более выясненных: какие изменения происходят в строении микробной клетки, какова картина смерти микробов?

По этому вопросу наука располагает обширным и интересным материалом. Здесь учёным помогло то обстоятельство, что помимо прекрасных современных микроскопов мы имеем к своим услугам очень важный дополнительный способ исследования — киносъёмку. В зависимости от поставленной задачи можно заснять научный фильм при различных увеличениях микроскопа и с разной скоростью.

Наиболее ясные материалы о том, как умирают микроорганизмы, получены на протозоа. Огромный интерес представляет тот факт, что под влиянием фитонцидов одного и того же растения разные виды простейших умирают по-разному.

Есть такая инфузория стилонихия. Под влиянием летучих фитонцидов лука она распадается на мельчайшие зёрнышки и даже растворяется (рис. 4). Это явление микробиологи называют лизисом. Тело инфузории «исчезает». То же происходит и с инфузорией локсодес рострум. В течение 10—15 секунд всё её тело растворяется в окружающей жидкой среде!

В совершенно тех же условиях другая инфузория — спиростомум терес — под влиянием тех же фитонцидов распадается на зёрнышки, но растворения всего тела не происходит. Эту смерть мы называем зернистым распадом (рис. 5).

Зернистый распад инфузорий спиростомум терес под влиянием летучих фитонцидов лука
Рис. 5. Зернистый распад инфузорий спиростомум терес под влиянием летучих фитонцидов лука.
Слева — нормальная инфузория.

Некоторые простейшие под влиянием фитонцидов умирают, сохраняя своё строение, все свои основные структуры — ядро, реснички, благодаря которым осуществляется движение, и т.д. Более того, эти структуры становятся отчётливее — при умирании как бы закрепляется их строение. Микроорганизм умер, но он кажется нормальным. В таком состоянии микроб может находиться час, другой, третий и даже сутки и дольше. Затем уже начинается саморазложение — очень сложное химическое явление распада белков и других соединений. Примером такого явления может служить фиксация структур и последующий распад у инфузории, называемой опалиной, паразитирующей в кишечнике лягушки (рис. 6).


Рис. 6. Фиксация структур у опалины
1 — нормальная инфузория, видно много одинаковых ядер и ресничек, при помощи которых движется паразит; 2 — инфузория спустя сутки после её смерти от летучих фитонцидов лука, все структуры (ядра, реснички и другие) стали ещё более отчётливыми; 3 — начинающийся распад той же инфузории, реснички и ядра исчезают, на поверхности появляются пузыри.

От чего же зависит форма умирания? Не получается ли различная картина смерти от одного и того же фитонцида в зависимости от количества действующих вредных веществ?

Нет, это предположение неправильно. Можно в одной висячей капле воды иметь одновременно стилонихию, спиростомум и опалину. Поднесём к этой капле кашицу из луковицы лука. Инфузории умрут по-разному: одна исчезнет, другая распадётся на зёрнышки, у третьей же закрепится на несколько часов её строение.

He менее интересно для теории и практики и то обстоятельство, что фитонциды разных растений вызывают у одного и того же вида инфузорий различные химические явления, приводящие к их смерти. Это и понятно. Фитонциды разных растений имеют очень своеобразный состав. Поэтому одни фитонциды могут подавить дыхание, другие — растворить поверхностные слои протоплазмы, третьи — изменить какие-либо важные для жизни составные части протоплазмы (ферменты и пр.).

Смерть произойдёт во всех случаях, но характер умирания, картина предсмертных явлений будут различны. Грубое подобие этого можно усмотреть и в умирании многоклеточных организмов и даже высших животных, у которых смерть может наступить от остановки дыхания, от разрыва крупных сосудов и по многим другим причинам. Сколь непохоже реагирует один и тот же организм на действие различных фитонцидов, можно видеть на рис. 7.

Смерть трубача под влиянием фитонцидов
Рис. 7. Смерть трубача под влиянием фитонцидов
1 — нормальный трубач; 2а, 2б — смерть трубача под влиянием летучих фитонцидов лука (последовательные стадии разрушения), 3 — кедровой сосны, 4 — паров эфирного масла полыни, 5а, 5б — летучих фитонцидов чёрной смородины

Мы сняли под микроскопом кинофильм о влиянии летучих фитонцидов лука на инфузорию стилонихию. На рис. 8 представлены отдельные последовательные стадии её смерти.




Рис. 8. Умирание стилонихии под влиянием летучих фитонцидов лука (фотоснимки с микрокинофильма)

Сначала начинает умирать передний конец инфузории, тот, которым она движется. Распад тела быстро распространяется к заднему концу. По поверхности тела этой инфузории имеются реснички, благодаря движениям которых движется и вся инфузория. Интересно, что движение инфузории не прекращается до полного её распада! Остающиеся лишь небольшие участки тела продолжают двигаться даже более ускоренно, чем в норме.

Ещё более удивительно явление, пока загадочное для науки: инфузория почти полностью исчезает, лизируется. На рис. 8в, который представляет один из заключительных этапов смерти, видно, что от инфузории остались лишь небольшие количества мельчайших зёрнышек. Это скорее даже не частички тела инфузории, а различные нерастворимые включения в её протоплазме.


Апельсин, лимон и мандарин

Для того чтобы рассмотреть подробнее губительное действие фитонцидов на протозоа и другие организмы, можно с одинаковым успехом взять многие растения: дуб, чёрную смородину, хвойные и т.д. Но мы на этот раз остановимся на цитрусовых.

Плоды цитрусовых с давних пор считались полезными для человека. Плоды апельсинового, лимонного и мандаринового деревьев в народной медицине разных стран пользовались большим почётом в качестве лекарственных веществ.

Ещё полторы тысячи лет назад в китайских книгах давался рецепт приготовления чая с лимоном. В XVII веке в Китае лимон применялся как средство для излечения ран и лёгочных заболеваний. Китайцы много сотен лет назад установили пользу лимона при цинге. В нашем столетии благодаря открытию витаминов догадки народной китайской медицины стали научно обоснованными, и сейчас никто не сомневается, что среди витаминных растений одними из лучших против цинги являются плоды лимона.

Научная медицина использует плоды цитрусовых при лечении желудочно-кишечного тракта и дыхательных путей. Применяли эти целебные плоды и для лечения гнойных ран, язв желудка и кишечника, при брюшном тифе и ангине.

В последние годы стали известны фитонцидные свойства цитрусовых. Летучие фитонциды листьев и плодов лимонного, мандаринового и апельсинового деревьев обладают бактерицидными свойствами в отношении многих бактерий, патогенных и безвредных для растений, животных и человека. Фитонциды цитрусовых, в частности, убивают некоторые формы дизентерийных микробов.

Займёмся, однако, не бактерицидными, а протистоцидными свойствами фитонцидов цитрусовых.

Возьмём плод лимона, апельсина или мандарина. Острой бритвой срежем приблизительно полусантиметровую площадку кожуры. Разрежем этот кусочек на ещё более мелкие кусочки или раздавим его в ступке, чтобы создалась большая поверхность испарения. Как и в опытах с другими растениями, положим полученную растительную кашицу на дно чашки Петри (или в любую другую подобную посуду), а на внутренней поверхности крышки поместим висячую каплю сенного отвара* с простейшими, например инфузориями. Все они погибнут.
_________
* Сенной отвар — хорошая среда для инфузорий.

Смерть их наступит в разное время в зависимости от состояния плодов, степени измельчения материала, объёма посуды и т.п. Можно взять такое количество источника фитонцидов и создать такие условия, что гибель простейших наступит в первые секунды воздействия; но можно и растянуть их умирание даже на несколько десятков минут.

Опыты эти очень просты, и каждый, располагая несложным оборудованием, может повторить их.

Поставим теперь следующий опыт. Выдавим в чашку Петри сок из мякоти лимона, апельсина или мандарина. Так же, как и в предыдущих опытах, поместим на внутреннюю поверхность крышки каплю сенного отвара с теми же видами инфузорий, которые, как мы убедились, очень нестойки к летучим фитонцидам кожуры цитрусовых. Мы обнаружим удивительное явление: сколько бы мы ни налили сока мякоти плодов, никакого действия летучие вещества сока на инфузорий не окажут. Даже через сутки инфузории не погибнут. Вывод очевиден: летучие фитонциды мякоти цитрусовых плодов не обладают протистоцидными свойствами.

Но это не значит, конечно, что летучие вещества мякоти лишены совершенно фитонцидных свойств. Нет, они хорошо убивают многих бактерий, в том числе и вредных для человека. В нашей лаборатории доказано, что уже при 30-минутном воздействии летучих фитонцидов лимонной мякоти на культуру дизентерийной палочки количество выросших колоний составляет лишь 28 процентов по сравнению с контрольными, не подвергавшимися воздействию фитонцидов. Доказано тормозящее влияние летучих веществ плодовой мякоти цитрусовых на плесневые грибки. Отмечено отчётливое бактериоубивающее действие летучих веществ в отношении, например, золотистого стафилококка и бактерии цитрипутеале, вызывающей болезни цитрусовых и других растений.

Итак, небольшие кусочки кожуры лимона, апельсина или мандарина весом в миллиграмм или доли его убивают на расстоянии простейших, а целый стакан только что выжатого из мякоти сока тех же плодов не оказывает на них на расстоянии смертельного действия.

Возьмём теперь каплю сока мякоти лимона, апельсина или мандарина, соединим её с каплей сенного отвара с инфузориями. Смерть простейших наступит моментально, в первые доли секунды!

Доказано, что и листья цитрусовых обладают очень мощными летучими фитонцидами и фитонцидными тканевыми соками.

Таким образом, мысль выдающегося советского ботаника Б.М. Козо-Полянского, которую мы привели в начале этой главы, подтверждается опытами с плодами цитрусовых и с другими растениями. У растительных организмов имеется, если можно так выразиться, две «линии обороны»: поверхностный: слой оболочки плода обладает мощными фитонцидными свойствами — это первая «линия обороны»; не менее мощны и фитонцидные свойства мякоти плода — вторая «линия», — но они обнаруживаются в отношении протозоа лишь при непосредственном соприкосновении с тканевыми соками.

Из воздуха, от птиц и насекомых, да и другими путями на поверхность растущих и созревающих плодов цитрусовых попадают те или иные микроорганизмы. Их размножение неизбежно будет тормозиться вследствие выделения цедрой летучих фитонцидов. Но теми же птицами, насекомыми, ветром плод может быть ранен, и микроорганизмы не только окажутся на кожуре, но и проникнут внутрь. И здесь они встретят вторую, не менее мощную «линию обороны» фитонцидов плодовой мякоти. Очень важно, какой стадии роста и созревания берутся плоды, для опыта. Накопление и выделение фитонцидов самым близким образом связаны со всей жизнью растения. Менее зрелые плоды более протистоцидны.

Та же закономерность отмечена и в отношении витамина С. Если в завязи плода имеется 83 миллиграмма витамина, то в таком же количестве (по весу) незрелых плодов — 68, в зрелых крупных плодах — 67, а в перезрелых — всего 36 миллиграммов. Связано ли это как-либо с продуцированием фитонцидов — неизвестно; вот ещё один вопрос, который предстоит разрешить науке. Может быть, некоторые витаминные и фитонцидные свойства совпадают или выработка витаминов и фитонцидов имеет общую основу в химических процессах, происходящих в протоплазме клеток растений. Медицина и биология хорошо знают важную роль витаминов для человека и сельскохозяйственных животных. Выясняется и роль, которую играют витамины в жизни самих растений: они входят в состав некоторых важных ферментов. Но и здесь, так же как и в учении о фитонцидах, приходится часто строить более или менее достоверные догадки, рабочие гипотезы, на основе которых можно ставить опыты и разрешать загадки природы.

Если придерживаться точки зрения, что фитонциды — защитники самих растений, считать их эволюционным приспособлением, одним из многих факторов естественной невосприимчивости растений к тем или иным заразным заболеваниям, то всё рассказанное нами о цитрусовых даёт материал для научной фантазии. В этом случае мы должны ожидать самую большую бактерицидную, противогрибковую и протистоцидную активность именно у завязи плода и созревающих плодов. Для созревшего и перезревшего плода апельсина, или яблока, или кизила мощные фитонциды кожуры и мякоти не только не имели бы приспособительного значения, но и играли бы отрицательную роль в сохранении вида.

Стихийное развитие живой природы, разумеется, шло не в интересах человека, а в интересах самих организмов. Для человека было бы, конечно, лучше, если бы и перезрелое яблоко, и другие плоды обладали не меньшими фитонцидными и витаминными свойствами, чем те же плоды в ходе их роста и созревания. Как было бы хорошо для людей, если бы зрелые ягоды крыжовника, помидоры, апельсины, яблоки, огурцы не плесневели, чтобы ими самими убивались все бактерии и грибки, вызывающие распад тканей.

Но что бы случилось с такими растениями в природе без вмешательства человека? Представим себе, что на землю упали созревшее яблоко или апельсин и что они не гниют, а продолжают выделять мощные фитонциды, убивающие всех гнилостных бактерий и плесневые грибки. Для размножения растений, для продолжения вида нужно, чтобы семена освободились от окружающей мякоти и оболочек плодов. Выходит, для растений полезно, чтобы все части плода, кроме семян, теряли свои фитонцидные свойства. Плесневые грибки и бактерии нередко могут выполнять и полезную для растения роль.

Правильны или ошибочны эти соображения — трудно сказать, но фактом остаётся то, что значительно изменяются фитонцидные свойства плодов в ходе их развития. Это относится и к листьям.


Гибель микро- и макроорганизмов от фитонцидов цитрусовых

Мы с кинооператором В.Д. Быстровым сняли научный кинофильм, чтобы узнать подробности умирания инфузории стентор, или трубач, как её называют, под влиянием летучих фитонцидов, выделяемых клетками лимонной кожуры.

Съёмка производилась таким образом. Под микроскопом помещали стекло, на котором находилась висячая капля воды со стенторами. Капля эта подвергалась «бомбардировке» летучими фитонцидами лимонной кожуры. Под микроскопом производили и съёмку.

О чём же рассказывает наш кинофильм?

Трубач — одна из красивейших инфузорий, размер его достигает половины миллиметра и более. В расправленном состоянии длина его тела около двух миллиметров, а невооружённый глаз различает десятые доли миллиметра. Значит, трубач — огромный одноклеточный организм. К переднему концу его тело расширяется и образует раструб с полем, имеющим отверстие. От этого раструба, напоминающего трубу, инфузория и получила своё название. Удлинённым узким концом инфузория может прикрепляться к твёрдым предметам. Всё тело её покрыто ресничками, расположенными продольными рядами. На головном поле, эти ряды проходят кольцами. Строение стентора очень сложное. Многие учёные называют входное отверстие ртом, говорят о пищеварительной системе, о сократимых, подобно мышечным, волокнах и т.д.

Фильм о смерти стентора под влиянием летучих фитонцидов лимона производит на зрителей потрясающее впечатление.

Невозможно кратко описать удивительную, пока совершенно загадочную с точки зрения химии и физики, динамичную картину изменений, происходящих при умирании стентора. Картина меняется буквально в течение каждой секунды и даже долей её.

На рис. 9 представлены снимки с отдельных кадров этого фильма. Но они, к сожалению, могут дать лишь слабое представление о бурно разыгрывающихся событиях. От начала воздействия фитонцидов до полного разрушения инфузории прошло всего лишь 92,5 секунды!




Рис. 9. Последовательные этапы умирания стентора под влиянием летучих фитонцидов кожуры лимона (фотоснимки с микрокинофильма)

На рис. 9а мы видим стентора в капле без влияния фитонцидов (в вытянутом состоянии). При поднесении источника фитонцидов (кашицы из поверхностного слоя кожуры лимона) стентор немедленно сокращается и становится более или менее правильным шаром. Какие химические процессы разыгрываются при этом — мы ещё не знаем. А вот у стентора через минуту уже намечается явление лизиса (растворения), начинающегося с поверхности тела.

После этого стремительно развиваются драматические события. Проходит полсекунды. В одном участке совершенно неподвижного шара — инфузории — вдруг становится заметным бурный распад тела. Одновременно инфузория, как ракетный снаряд, устремляется в направлении, противоположном бурно распадающемуся участку тела. На рис. 9б снят труп инфузории. Истекло всего 13 секунд после описанной картины, но сколь резкие изменения наступили? В окружности, на расстоянии более чем трёх диаметров оставшегося шара видны зёрнышки из распавшейся протоплазмы. Проходит ещё 14 секунд (рис. 9в), и почти вся инфузория распадается: на значительном расстоянии мы видим какие-то остатки протоплазмы.

Если исследователь будет далее наблюдать под микроскопом, чтобы выяснить, какова же конечная картина гибели инфузории, то он встретится с совершенно загадочным пока для физики и химии явлением полного исчезновения стентора. От него остаётся большее или меньшее количество микроскопических, величиной в несколько микронов, маслянистого вида шариков. Это, повторяем, загадка, очень увлекательная и важная для науки и практики, ибо мы встречаемся здесь с каким-то особым явлением, объяснение которого помогло бы медицине и биологии понять механизм действия фитонцидов и других ядов на болезнетворных микробов.

Несомненно, что эта загадка уже в ближайшее время будет решена. Пока же можно строить только различные гипотезы. Маловероятно предполагать, что сравнительно небольшое число молекул летучих фитонцидов, «бомбардирующих» воду с инфузориями, растворяет, да ещё в секунды, и белки, и жиры, и углеводы — все вещества, из которых состоит тело стентора. Может быть, летящие в каплю воды молекулы фитонцидов, быстро распространяющиеся в ней и входящие в соприкосновение с телом стентора, ускоряют в десятки, сотни тысяч раз какие-то процессы, могущие протекать медленно и без фитонцидов? Может быть, молекулы фитонцидов являются, образно выражаясь, затравкой для этих процессов?

Существуют так называемые катализаторы, ферменты — вещества, которые могут во много раз ускорять медленно протекающие химические процессы. Такие вещества есть во всех животных и растительных организмах. Может быть, среди группы веществ, из которых состоят фитонциды цитрусовых и других растений, имеются ферментоподобные вещества очень мощного действия? А не связаны ли разыгрывающиеся при действии фитонцидов процессы с какими-то явлениями радиоактивного распада?

Впоследствии мы убедимся, что фитонциды высших растений могут оказывать губительное действие и на многоклеточные организмы вплоть до высших животных. Чтобы получить более полное представление о фитонцидах цитрусовых, приведём один пример их влияния на многоклеточные организмы.


Рис. 10. Гидра: слева — гидра прикрепилась своей подошвой к листу водного растения; на материнском организме растёт почка; справа — гидра разрезана сверху вниз. Разрез прошёл и через двое щупалец. Видно, что стенки тела гидры состоят из двух слоёв клеток

Изберём для этой цели гидру. Гидры живут в прудах, озёрах и медленно текущих реках на водных растениях и камнях. Они настолько велики, что видны и без микроскопа. Размеры тела их без щупалец от 2 миллиметров до 1,5 сантиметра.

Тело гидры имеет цилиндрическую форму. Конец, которым прикрепляется гидра к твёрдым предметам, называется подошвой. Подошвой заканчивается так называемый стебелёк. Затем следует утолщённая часть тела с полостью, в которой переваривается пища. Эта часть тела носит название желудочного отдела. На верхнем конце желудочного отдела находится ротовое отверстие, окружённое 5—8—9 щупальцами — длинными нитями, могущими вытягиваться и сокращаться. Благодаря им гидра втягивает внутрь желудочной полости различную пищу, например мелких водяных рачков. Гидра состоит из большого количества различных клеток, нервных волоконец, образующих сложную сеть по всему телу. Короче говоря, гидра — животное сложное, хотя она и наиболее просто устроена по сравнению с другими многоклеточными.

Способом микрокиносъёмки удалось проследить все этапы умирания гидры, находящейся в капле воды, на расстоянии от которой помещается источник фитонцидов — кашица из лимонной кожуры. Удивительное явление! В короткое время вся гидра с её тысячами клеток, за исключением особых, так называемых стрекательных капсул и стрекательных нитей, исчезает; исчезает так же, как стентор и некоторые другие организмы.

На рис.11а представлена нормальная гидра, а на рис.11б — она же через 2 минуты 1 секунду после начала воздействия летучих фитонцидов цитрусовых. Мы видим гидру в сокращённом состоянии. К этому времени концы щупалец уже заметно распадаются, наружные клетки (так называемая эктодерма) умирают.




Рис.11. Последовательные стадии умирания гидры под влиянием летучих фитонцидов кожуры лимона

У той же гидры через 2 минуты 28 секунд уже отчётливо наблюдается распад щупалец, они превращаются в какие-то махры. Погибшие клетки отторгаются от тела гидры. А через 3 минуты 21 секунду явственно виден распад всех щупалец (рис. 11г). К нему присоединяется теперь и начинающийся распад подошвы стебелька. Далее физико-химические события разыгрываются всё более быстрыми темпами. Проходят ещё 17 секунд. Отторгаются куски мёртвых щупалец. Распадается стебелёк, тело гидры разрыхлено, махрится, отторгаются отдельные клетки. И через 7 минут 17 секунд (рис.11е) после начала опыта распад гидры столь значителен, что взятый отдельно фотоснимок этой стадии посмертных изменений, вне связи с предыдущими, ничем не напоминает бывшую гидру.

Лишь много изучавший гидру специалист под большим увеличением микроскопа обнаружит стрекательные капсулы и стрекательные нити. Многоклеточный организм «исчез», как будто кусок сахара в горячей воде!

Судьба всех остальных клеток гидры оказывается такой же, как и судьба стентора и других простейших, подвергшихся воздействию фитонцидов кожуры лимонного дерева.

Таким образом, просто и однозначно ответить на вопрос о том, как умирают микроорганизмы под влиянием фитонцидов, нельзя. В одном случае могут быстро протекать химические процессы в оболочках и поверхностных слоях цитоплазмы, а в другом случае наступает резкое подавление дыхания или гибель тех или иных существенных белков и нуклеиновых кислот, но могут происходить такие химические процессы, при которых изменяется поверхностное натяжение, и это приводит к механическому надрыву оболочек и поверхностных слоёв протоплазмы. Причиной гибели может стать, например, и влияние па подвижность частей клетки, имеющей жизненно важное значение. Приведём пример такого действия фитонцидов, которое, на первый взгляд, не может привести клетку к катастрофе.

В клетках всех микроорганизмов совершаются движения разных участков протоплазмы, и это жизненно необходимо. В некоторых случаях движения видны и при небольших увеличениях микроскопа. Особенно заметны движения так называемых хлоропластов, то есть тех частей клетки, в которых находится хлорофилл; без него же зелёное растение не может строить органические вещества из простых соединений.

В.Д. Рощина доказала, что под влиянием летучих фитонцидов чеснока, хрена, черёмухи, рябины быстро изменяется вязкость протоплазмы и её проницаемость для разных веществ, тормозится движение хлоропластов. Уже в первые минуты воздействия фитонцидами черёмухи скорость движения сильно изменяется, а часа через полтора хлоропласты полностью останавливаются, наступают разрушительные процессы в клетках.

Глава «Разнообразные реакции микроорганизмов на фитонциды»
из книги Б. Токина Целебные яды растений. Повесть о фитонцидах.

https://www.perunica.ru/rastenia/9984-kak-umirajut-mikroorganizmy-pod-vlijaniem-fitoncidov.html  



+4


Категория: Растения   Автор: Токин Борис Петрович

Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.