За порогом вражды - Вадим Иванович Назаров

Значение бактерий-симбионтов было ясно продемонстрировано на крысах с убитой микрофлорой, которым давали корм, лишенный то, одного, то другого витамина. Так, при отсутствии витамина К, заведующего нормальной свертываемостью крови, у них через неделю возникали кровотечения, которые прекращались, как только нм вводили кишечную палочку или сарцину. Если крысам не давали тиамина (витамина B1), но позволяли поедать свои экскременты, то все оставалось нормальным. Стоило их лишить такой возможности, как у них начинали развиваться болезненные симптомы — исключительно от нехватки этого витамина.

Что за странность, скажете вы, поедать собственные испражнения?! Не иначе как поголовное патологическое извращение, достойное этих всеми презираемых тварей. Однако, если поинтересоваться, где у крыс живут бактерии-симбионты, этот врожденный «порок» получит ясное и простое объяснение. У большинства животных бактериальная флора концентрируется в желудке или основной части кишечника, где — происходит всасывание пищи. У крыс же она сосредоточена главным образом в задней кишке, т. е. уже позади зоны максимального всасывания. Вот и получается, что все витамины, выработанные бактериями, попадают в экскременты и вместе с ними выводятся наружу. Чтобы они даром не пропадали, животные и вынуждены исправлять оплошность природы — заглатывать в качестве витаминизированных «пилюль» собственные экскременты.

Можно сказать, что жизнь наших буренок и вообще рогатого скота целиком зависит от микробного населения их желудка. Не было бы у них симбионтов — не быть бы нм сытыми травой и не быть жвачными!

Из школьного курса зоологии мы помним, какой большой и сложно устроенный желудок у коров. Четыре пятых его объёма занимает самый важный первый отдел — рубец. Вместимость рубца около 100 л. Фактически это огромный бактериальный бродильный чан. В нем растительная пища, смешанная со слюной, в течение 12 часов остается всецело во власти богатого микробного населения. Желудочный же сок выделяется у коровы только в последнем отделе желудка — сычуге.

Благодаря ферментам главных обитателей рубца — румино-кокков, бактероидов и бутиривибрионов, «работающих» без доступа кислорода, происходит разложение основы растительной пищи — клетчатки, или целлюлозы, на сравнительно простые продукты, которые тут же всасываются стенками рубца. Микробы снабжают животное также белками и всеми необходимыми витаминами. Поэтому жвачные могут нормально расти и существовать без белковой пищи. Коровам можно давать, например, в качестве источника азота такой дешевый продукт, как мочевина. Из нее эндосимбионты сами вырабатывают нужный их хозяину белок, причем он ничем не хуже белка, содержащегося в пищевых продуктах. Кормовые белки бактериального происхождения давно выпускаются промышленностью.

Вместе с бактериями в рубце жвачных обитает несколько родов жгутиконосцев и инфузорий, которые больше нигде в природе не встречаются (исключая пищеварительный тракт бегемотов и лошадей). Они тоже способны расщеплять клетчатку и вносят известный вклад в общее дело.

Содружество «в два этажа»

Спустимся теперь сразу на много ступенек вниз по «животной лестнице» и присмотримся повнимательнее к насекомым. У них микросимбионтов для изучения более чем достаточно.

Рыжий таракан, или прусак, справедливо считается типичным представителем этого самого обширного класса живых существ. На нём как на классическом объекте будущие энтомологи знакомятся с организацией шестиногих. Начнем с него и мы.

Давно известно, что тараканы могут месяцами, а то и всю жизнь питаться бумагой, тряпьем, ватой, картоном и прочей макулатурой, оставаясь при этом абсолютно здоровыми и продолжая регулярно размножаться. Что это за удивительная способность? И какие питательные вещества могут быть в бумаге?

Разгадка секрета все та же. В кишечнике тараканов обитает масса помощников-симбионтов, весьма облегчающих суровую жизнь своих хозяев. Это всевозможные микробы и простейшие. Бактериями, кроме того, буквально забита часть клеток (их называют мицетоцитами) так называемого жирового тела, принимающего активное участие в обмене веществ. А у самок они концентрируются также в яичнике, где незадолго до откладки кокона ими заражаются яйца. Молодые личинки, едва появившиеся на свет, уже, таким образом, заражены бактериями в полном ассортименте.

Первые попытки выяснить опытным путем роль симбионтов в жизни тараканов были неудачными. Хотя коконы в экспериментах и дезинфицировали, а личинок выращивали на стерилизованной пище, полностью освободить от микробов все внутренности, конечно, не удавалось, и часть бактерий, видимо, оставалась живой. Для полного их уничтожения нужны были антибиотики, а их еще предстояло открыть.

Решающие опыты на тараканах провела в 50-х годах XX века американка Марион Букс. В течение нескольких дней она добавляла в их пищу препарат хлортетрациклина. У взрослых насекомых особых последствий не наблюдалось, зато у потомства изменения были налицо. Личинки росли очень плохо, а их покровы совершенно не темнели: в них не вырабатывалось пигмента. И это несмотря на то, что содержались личинки на обычной диете, без антибиотика. Когда исследовали их внутренности под микроскопом, в них не нашли ни одной бактерии. Так было убедительно доказано, что тараканы не могут долго жить и питаться без привычных симбионтов.

От бактерий зависит еще одно удивительное свойство прусаков, которого нет у высших животных: они способны использовать для постройки своего тела минеральную серу. Насекомым специально добавляли в пищу сульфаты, содержавшие радиоактивный изотоп этого элемента. Вскоре такую меченую серу находили уже в составе их белков. Прусаки, лишенные симбионтов, эту способность утрачивали.

Еще интереснее симбиоз у близких родичей тараканов — термитов. Из предыдущей главы мы знаем, что термиты способны питаться древесиной благодаря помощи жгутиконосцев. Впервые об этом поведал миру в начале 30-х годов американский протозоолог Лемюэль Кливленд. Его открытие было подлинной научной сенсацией, которая неожиданно привлекла к миру шестиногих внимание многих исследователей с совершенно новой стороны. Теперь им было легче подбирать ключи к тайнам однообразного «меню» других насекомых, потому что руководящая идея уже была найдена и торжествовала: надо искать симбионтов!

Термиты «отвели» для своих постояльцев заднюю кишку. Она у них сильно расширена и буквально набита жгутиконосцами, бактериями и спирохетами. Большинство видов этих жгутиконосцев нигде, кроме как у термитов (и еще одного вида тараканов), до сих пор не обнаружено.

Жгутиконосец, заглатывающий кусочек древесины

Кливленд убивал жгутиконосцев, помещая термитов на несколько часов в камеру с повышенным давлением и достаточным количеством кислорода, что не причиняло насекомым непосредственного вреда, но губительно воздействовало на жгутиконосцев. Таких термитов он продолжал кормить обычной пищей — древесными опилками и фильтровальной бумагой, соблюдая также прочие необходимые условия. Через две-три недели все подопытные термиты, лишенные жгутиконосцев, погибли. Смерть удавалось предотвратить, если в садок к неполноценным насекомым подсаживали несколько нормальных, у которых те слизывали капельки выделений из задней кишки. Жизнь термитов можно было также продлить, давая им глюкозу.

Вывод,