Удивительные свойства раненых растений

Сорвем листья березы или дуба, черной смородины или апельсинового дерева, иглы пихты или можжевельника, возьмем свежий корень дикого пиона или корневище хрена, плоды черемухи или других растений. Разре жем их, по возможности быстро, на мелкие кусочки и на расстоянии нескольких миллиметров или сантиметров от них поместим каплю воды, в которой находятся одноклеточные животные, видимые, как правило, только под микроскопом. Этих животных называют протозоа - простейшие. К ним относятся амебы, инфузории и им подобные микроорганизмы (рис. 1). Некоторые из них совершенно безобидны для человека и животных, другие же приносят большой вред, вызывая серьезные заболевания.

Рис. 1. Некоторые виды простейших: амеба; 2 - инфузория-туфелька; 3 - болезнетвор для человека инфузория - кишечная лямблия паразит лягушки, обитающий в ее кишечнике, - опалина; 5 - стентор; 6 - сувойка

Для опытов можно взять и безвредных и болезнетворных простейших, иначе называемых патогенными. Опыты можно поставить по-разному, что видно из приводимых рисунков.

Опыты свои поставим так, чтобы капля воды с простейшими никоим образом не соприкасалась с растительным материалом (рис. 2).

Рис. 2. Схема опытов по влиянию летучих веществ, выделяемых растениями на протозоа: 1 - капля воды с простейшими; 2 - растительная кашица; 3 - стеклянная пластинка; 4 - стеклянная чашка; 5 - часовые стекла, положенные одно на другое

Через 5, 10, 20 минут все простейшие погибнут.

Это легко обнаружить под микроскопом или, относительно крупных простейших, - под лупой.

Иногда при таких опытах простейшие умирают уже в первые секунды. Время, в которое гибнут простейшие, зависит от вида взятого растения, от количества полученного растительного "материала" - кашицы и, как увидим впоследствии, от многих других важных обстоятельств.

Проведем другой опыт. Осенью или зимой на обыкновенной овощной терке натрем хорошо сохранившуюся головку чеснока. На некотором расстоянии от полученной чесночной кашицы поместим каплю жидкости, в которой находятся какие-нибудь подвижные бактерии (рис. 3). Эти опыты можно ставить так же, как и опыты с простейшими.

Рис. 3. Некоторые болезнетворные бактерии-возбудители: 1 - нагноений; 2 - рожи; 3 - сибирской язвы; 4 - дифтерии; 5 - туберкулеза; 6 - брюшного тифа; 7 - холеры

Мы обнаружим удивительное явление: в течение первой минуты, а иногда и моментально, движение бактерий останавливается, хотя жидкость, в которой они находятся, является самой благоприятной средой для их жизни и размножения. В такой жидкости, если бы не было по соседству чесночной кашицы, бактерии жили бы многие часы и дни.

Что же случилось с бактериями? Они погибли?

Перенесем неподвижных микробов из этой капли на благоприятные для них питательные среды. Ученые называют это посевом микробов. Если мы сделаем посев через несколько секунд или через минуту после начала опыта, то бактерии нередко еще будут размножаться. Значит, не все они убиты, некоторые, словно парализованные, перестали двигаться. Во всяком случае, результаты таких опытов убедят нас, что не все бактерии погибают за такой короткий промежуток времени.

Продолжим опыт. Пусть капля жидкости с бактериями будет находиться под воздействием чесночной кашицы в течение минут десяти. На какие бы самые благоприятные среды ни посеять теперь бактерий из опытной капли, они не будут размножаться: все они окажутся мертвыми.

Небольшое количество натертого лука положим рядом со столбиком агара¹ с пивным суслом. На верхней площадке такого питательного для микроорганизмов столбика предварительно посеем одноклеточные организмы - дрожжевые грибки², используемые при хлебопечении или в пивоваренном и винокуренном производствах.

¹ (Агар - растительный студень, получаемый из морских водо-рослей. Растворяется в кипящей воде и застывает при охлаждении в плотную однородную массу. Если вместо воды применить раствор питательных для бактерий веществ, например пивное сусло, то такой агар называется питательным и широко применяется в бактериологии.)

² (Нередко в дальнейшем "низшие грибы" будут называться "грибками".)

Опыты поставим так, как это изображено на рис. 4, Б. Агаровый столбик и луковая кашица накрыты стеклянным колпаком.

Но можно обойтись и без него, как это показано на рис. 4, А.

Рис. 4. Влияние летучих веществ лука на дрожжевые грибки: 1 - кашица лука у основания столбика агара; 2 - дрожжевые грибки, посеянные на верхней плоскости агарового столбика

В особо удачных случаях не требуется дальнейших специальных исследований, но, чтобы избежать возможных ошибок, лучше не доверять глазу и микроскопу, а продолжить опыт. Посеем теперь в питательные среды пробы дрожжей с контрольного и опытного столбиков. Создадим одинаковые, очень хорошие температурные и иные условия для роста и размножения этих микроорганизмов. Через сутки убедимся в великолепном росте и размножении контрольных дрожжей и в полном отсутствии роста и размножения дрожжей, которые мы взяли с пленки агарового столбика, находившегося под воздействием луковой кашицы.

Мы можем взять для опыта и другие грибки, например вызывающие заразную болезнь картофеля - фитофтору инфестанс (см. рис. 43). Мы убедимся, что и этот "картофельный грибок" на разных стадиях своего развития неизменно погибает под воздействием луковой кашицы, находящейся на некотором расстоянии от культуры грибка.

Пройдет 10, 20, 30 минут. Уберем теперь луковую кашицу. Невооруженный глаз не заметит никаких изменений. Не будем, однако, торопиться с выводами. Продолжим наблюдения. Пройдут часы. Теперь мы и невооруженным глазом, а с помощью увеличительных стекол особенно, увидим, что на поверхности контрольного, не подвергавшегося воздействию лука, агарового столбика выросла пышная бархатистая пленка дрожжей, а дрожжевая культура на таком же агаровом столбике, вокруг которого была положена луковая кашица, оказалась погибшей.

Существует в природе много видов плесневых грибков. Все так или иначе знают эти грибки. Каждый из нас не раз наблюдал пушистый налет на фруктах, хлебе, коже и пр. (рис. 5). Это белая или серая плесень.

Рис. 5. Плесневый грибок, растущий на навозе: А - часть мицелия 1 с двумя воздушными гифами 2, оканчивающимися спорангиями 3; Б - споры 1, 2 и 3 (три стадии прорастания спор)

Основные черты строения и способ роста плесени можно изучить и невооруженным глазом. В течение 2-3 дней от начала роста грибка из хлеба, например, вырастает во все стороны большое количество тонких белых нитей.

Множество этих нитей связано между собой, поэтому в хлебе образуется как бы тонкая кружевная сеть. Эта сеть называется мицелием, а нити, из которых она состоит называются гифами мицелия; те же нити, которые подымаются вверх, на воздух, и которые кажутся пушком называют воздушными гифами. Они достигают длины 6-8 сантиметров. В ходе развития и роста грибка концы воздушных гифов расширяются, и, наконец, каждый гиф будет оканчиваться маленьким шариком, постепенно чернеющим. Когда такой шарик разовьется и вырастет до своих пределов, то от малейшего прикосновения он лопается. Черные А шарики называются спорангиями; они содержат споры (воспроизводительные клетки), которые при подходящих условиях прорастают, образуя мицелий и гифы.

Проведем с каким-либо плесневым грибком опыт. Возьмем стеклянную чашку, называемую чашкой Петри и обычно употребляемую специалистами по микробам. Это чашка с крышкой; высота чашки 2-3 сантиметра, а диаметр 10-15 сантиметров. В чашку Петри наливается расплавленный агар с питательной для плесневых грибков средой. Агар застывает тонким слоем в 4- 5 миллиметров.

Теперь можно равномерно по всей поверхности агара посеять 2-3 тысячи спор плесневого грибка, например черного аспергилла. Этот плесневый грибок очень удобен для подобных опытов.

На крышку чашки положим 1 грамм мелко изрезанных недавно сорванных листьев черемухи, или лавровишни, или раздавленных семян растения борщевика. Опрокинем теперь чашку с агаром и введем ее в крышку. Чашка будет поставлена вверх дном, а раненые листья черемухи или других растений будут "смотреть" на посеянные споры. В зависимости от того, какое растение взято, в больший или меньший промежуток времени мы заметим, что прорастание спор замедляется или прекращается вовсе. Растение на расстоянии совершенно убивает их.

Особенно наглядно противогрибковое действие многих растений проявляется при следующей постановке опытов. Равномерно засеем, как мы это уже делали, в чашку с агаром споры грибка. Спор возьмем столько, чтобы спустя день, другой, третий вся поверхность могла оказаться покрытой прекрасным черным "бархатом". Такое впечатление создают многочисленные спорангии.

Итак, споры посеяны. Тотчас после этого в центре чашки каким-либо обеззараженным от бактерий и грибков орудием, например пробочным сверлом, сделаем "колодец", в который поместим четверть грамма полученной на терке чесночной кашицы. Чашку поставим в термостат, в котором поддерживается постоянная температура (28 градусов).

В контрольной чашке, в которой не было чесночной кашицы, мы увидим равномерный рост грибков по всей поверхности. В опытных чашках с "колодцами", в которых находится чесночная кашица, прорастание спор происходит лишь по краям чашки, на некотором расстоянии от "колодца". Вокруг "колодца" неизменно получается, как это принято говорить, стерильная зона, то есть такое пространство, в котором совершенно не обнаруживается роста грибков.

Выходит, что помещенная в "колодец" чесночная кашица в количестве лишь четверти грамма мешает прорастанию спор или убивает их.

Много интересных подробностей выяснили ученые. Так, через двое-трое суток при указанных условиях опыта мы увидим на периферии черную бархатистую пленку, свидетельствующую о том, что жизненный путь грибков завершен, в спорангиях снова образовались споры. Вокруг же "колодца" с чесноком мы увидим, как уже говорили, стерильную зону. На самой границе между этой стерильной зоной и черной бархатистой пленкой отчетливо видна белая "каемка" - здесь узкой полосой проросли грибки, образовались гифы мицелий, но споры не образуются, получается бесспоровая зона.

Весь последовательный ход роста грибков в контрольной и опытной чашках заснят на киноленте.

На рис. 6 даны фотографические снимки с некоторых заключительных этапов опыта.

Рис. 6. Действие летучих веществ чеснока на плесневый грибок черный аспергилл (в центре левой чашки - кашица из чеснока): 1 - стерильная зона; 2 - зона роста грибка без образования спор; 3 - зона роста грибка со спорообразованием; 4 - стерильная зона на месте 'дорожки', образованной каплей сока чеснока

Фотографический снимок справа дает представление об опыте, проведенном несколько иначе. Здесь не делался "колодец" и в центр чашки не помещалась кашица из чеснока. После равномерного по всей поверхности посева спор черного аспергилла на чашку, с края ее, наносилась капля сока чеснока; чашка тотчас наклонялась; капля, стекая, образовывала дорожку. На вторые-третьи сутки мы видим занимательную картину: на дорожке споры не прортели, образовалась стерильная зона, за ней следует бесспоровая зона, где гифы мицелия проросли, а спорангии не образовались. Наконец, следует полоса с нормально проросшими грибками, давшими снова споры. Эта полоса, как и подобает в норме, черная, "бархатная".

Чтобы составить себе более наглядное представление о противогрибковой мощности чеснока, приведем в пример один из опытов. Оказалось, что достаточно 30-45 секунд воздействия чесночной кашицей, положенной на дно сосуда в количестве десятой доли грамма, чтобы находящиеся в висячей капле жидкости споры грибка, называемого "пенициллиум нотатум", из которого приготовляют прекрасное лечебное средство - пенициллин, совершенно не проросли.

Ограничимся пока этими опытами. Их совершенно достаточно, чтобы сделать следующий вывод: при измельчении разных органов и частей растений создается большая поверхность испарения и из растительной кашицы выделяются какие-то сильно летучие вещества, могущие убивать грибки, бактерии и протозоа.

Специальными опытами установлено, что из растительной кашицы выделяются именно химические вещества, очень губительные, или, как говорят иначе, очень Уоксичные для микроорганизмов даже в едва уловимых дозах. Что это химические вещества, а не какие-либо лучи, можно доказать опытом (рис. 7).

Рис. 7. Опыт, показывающий губительное действие летучих веществ растений на микроорганизмы: 1 - капля жидкости с микроорганизмами; 2 - извитая трубка; 3 - склянка с растительной кашицей на дне

В большом стеклянном сосуде с отводной длинной трубкой 2 помещено стеклышко с каплей воды, в которой находятся простейшие (на рисунке обозначено цифрой 1), или чашка с питательным агаром, на котором посеяны те или иные бактерии или грибки. Конец длинной извитой трубки соединен со склянкой 3, в которой помещен источник химических веществ, губительных для микроорганизмов, например луковая кашица, полученная на терке, или изрезанные, истолченные тем или иным способом листья лавровишни. Через некоторое время мы увидим, что микроорганизмы убиты.

Строгие научные расчеты убедительно говорят о том, что в этом опыте на микроорганизмы действуют сильнр летучие химические вещества, выделяемые растительным материалом. Эти вещества проходят по извитой трубке и проникают в большой сосуд. Конечно, чем дальше находятся микроорганизмы от источника химических веществ, тем труднее убить их. И дело не только в том что меньше ядовитых веществ достигнет микроорганизмов. Некоторые вещества, выделяемые теми или иными растениями, при соприкосновении с воздухом могут изменять свою химическую природу и терять или, наоборот, усиливать свои ядовитые свойства.

Можно взять открытую с обоих концов прямую стеклянную трубку длиной 1 метр и с внутренним диаметром до 1,5 сантиметра. У одного конца поместим только что приготовленную на терке луковую кашицу, а у другого конца поместим стеклянную пластинку, на которую нанесена капля воды с инфузориями. Пройдет несколько минут, и все простейшие будут убиты. Если вы, однако, в своих опытах будете удлинять трубку, то можете и не получить ожидаемого результата. Да и при этой, и даже меньшей, длине трубки вы не получите ожидаемого результата, если попытаетесь убить микроорганизмы летучими веществами, положим, плодов апельсинового дерева, хотя на близком расстоянии эти вещества обладают, как увидим далее, мощным противомикробным действием. Губительные для микроорганизмов летучие вещества, выделяемые другими растениями, изменяются еще быстрее, чем, например, летучие вещества лука или апельсина, да и степень летучести их относительно невелика, так что действие их на микроорганизмы сказывается только тогда, когда последние находятся почти в соприкосновении с растительным материалом.

Токсические вещества для бактерий, грибков и простейших, выделяемые разными растениями, обладают весьма различными свойствами; они заведомо различны по своей химической природе, силе действия и т. д. Одни растения, например можжевельник, выделяют в атмосферу большие количества летучих токсических для многих микроорганизмов веществ; другие, например герань, некоторые виды полыни, многие садовые розы, - ничтожные количества летучих противомикробных веществ, но тканевые соки этих растений могут обладать большой микробоубивающей силой. Из этого, кстати, видно, что сильно пахучие растения далеко не всегда являются более губительными для тех или иных микробов, чем непахучие.

Большинство растений, по-видимому, обладает свойствами выделять и летучие (при комнатной температуре и обычной природной обстановке) и практически нелетучие вещества, замедляющие рост и размножение микробов или убивающие их. Таковы хвойные - сосна, ель, пихта, можжевельник; из лиственных деревьев - черемуха, тополь, дуб.

Капля водного настоя из мелко нарезанной хвои ели, прибавленная к капле воды, в которой находятся протезоа, в доли секунды заставит их погибнуть. Тканевые соки аира, шалфея, крушины и многих других лекарственных и нелекарственных растений обладают подобными же свойствами.

Водный настой или отвар из корней лекарственной кровохлебки (лучше осеннего сбора) в течение 5 минут убьет микробов, являющихся виновниками таких заболеваний, как дизентерия, брюшной тиф, паратифы и т. п. Эти удивительные свойства кровохлебки стали известны науке совсем недавно.

А вот перед нами черемуха. Мы не раз будем говорить о ней. Черемуха - растение, можно сказать, коварное. В этом мы убедимся впоследствии, а сейчас приведем интересные факты, открытые в последнее время. Отжатый из листьев или почек черемухи сок прекрасно убивает протозоа. Эти же листья и почки выделяют и весьма мощные летучие вещества, убивающие протозоа.

В определенный сезон года при нормальных условиях жизнедеятельности этого растения листья его выделяют летучие вещества даже в обычном, неповрежденном состоянии. Это, очевидно, общее свойство растений, которое мы далеко не всегда можем доказать. Еще не найдены нами такие химические и биологические способы, которые позволяли бы обнаруживать очень небольшие количества летучих веществ. Дело осложняется еще и тем, что эти способы обнаружения должны быть очень быстрыми, так как летучие вещества многих растений крайне неустойчивы. Не решен вопрос о том, какие растения выделяют летучие вещества, будучи неповрежденными.

Впрочем, в последние годы очень важные открытия сделаны учеными и в этом отношении. Обнаруженными в природе новыми фактами уже заинтересовались работники по озеленению городов, специалисты по организации курортов, санитарные гигиенисты, врачи детских яслей и домашние хозяйки. Но не будем забегать вперед, торопиться с выводами. Обратимся к фактам.