И нераненые растения выделяют фитонциды

Поставим опыт с одним из видов эвкалиптовых деревьев, а именно с шаровидным эвкалиптом, или, как его по-латински называют, "эвкалиптус глобулус", Можно провести опыт в природных условиях, но можно с таким же успехом осуществить его и в лаборатории, имея в горшке молодое здоровое деревце. Приготовим взвесь бактерий золотистых стафилококков в благоприятной для них жидкости. Пусть в каждом кубическом сантиметре жидкости находится 2 миллиарда бактерий. Нанесем капли такой жидкости на листья эвкалиптового дерева. Точно такие же капли с бактериями нанесем и на стеклянную пластинку. Будут ли одинаково чувствовать себя бактерии, находящиеся на листьях и на стекле? Чтобы ответить на этот вопрос, будем через разные промежутки времени - через несколько минут от начала опыта, а затем через 4, 5 и 6 часов - высевать бактерии из наших опытных и контрольных капель (то есть находящихся на стекле) на самую хорошую питательную среду, где они могли бы беспрепятственно размножаться. Мы убедимся, что уже после 4-часового пребывания бактерий на листе эвкалипта они начинают отмирать, а через 6 часов все окажутся мертвыми. Перенесем их в питательную среду. Никакого размножения микробов не последует. А бактерии, находящиеся на стекле, в течение целых суток оказываются жизнеспособными. Сделаем через сутки высев их на питательную среду, и мы увидим совершенно нормальное размножение бактерий. Вывод очевиден: неповрежденные листья эвкалиптов выделяют какие-то бактерицидные вещества. Лучше убивают бактерий молодые здоровые листья и несколько слабее - старые, но тоже здоровые. Еще слабее действуют на бактерии листья, пораженные какими-либо болезнями.

Эти и другие эксперименты проведены по моему совету в нашей лаборатории прекрасным знатоком эвкалиптов Верой Яковлевной Родиной¹.

¹ (Родина В. Я. О фитонцидах эвкалиптов. - В кн.: "Фитонциды, их роль в природе". Под ред. Б. П. Токина. Л., 1957.)

Кстати сказать, загадочным эвкалиптам, может быть, предстоит сыграть большую, еще неведомую науке роль. Но и при наших современных знаниях эти чудесные красавцы вполне оправдали мечты энтузиастов интродукторов - специалистов-ботаников, меняющих привычные места обитания полезных нам растений, заставляющих их жить в необычных для них условиях.

Не посетует на меня ботаник - москвич Михаил Михайлович Герасимов, сильно влюбленный в эвкалипты. Поздравляя своего знакомого в Новый год, когда высказываются пожелания счастья близким, он написал о своей мечте: "Значение фитонцидов большое, в частности эвкалиптов. Я, как интродуктор эвкалипта, исходя из личного опыта, выдвигаю следующее предложение: создать порослевые насаждения небольших размеров на 200-400 квадратных метров со 100-200 растениями в каждом населенном пункте, вплоть до широты Москвы. Они могут дать и для людей и для домашних животных эффективные лечебные средства при несложном их приготовлении. Один раз заложенные насаждения при небольшом уходе ежегодно будут возобновляться порослью и давать эвкалиптовый лист".

Не прислушиваются пока к этому страстному голосу те, от которых зависит насаждение эвкалиптов. Стоит, стоит бороться за это! Эвкалипты заслуживают такой восторженной похвалы.

Обратимся теперь к другим растениям, а с удивительными свойствами эвкалиптовых деревьев мы еще не раз встретимся при чтении этой книги.

В то самое время, когда ленинградка Родина проводила свои опыты на эвкалиптах, ученые г. Оренбурга Б. С. Драбкин и А. М. Думова ставили подобные опыты на листьях других растений. Они наносили на поверхность листьев герани, березы, тополя, туи, черемухи и липы капли жидкости с миллионами бактерий золотистого стафилококка. Листья герани и туи оказались бактерицидными, но рекорд побили тополь и береза: уже через 3 часа большинство бактерий погибало от каких-то выделений листьев этих деревьев. И другими, еще более точными способами доказали Драбкин и Думова действие на бактерии живых неповрежденных листьев растений¹. Ввиду интереса этих опытов остановимся на них поподробнее.

¹ (Драбкин Б. С. и Думова А. М. Об изучении фитонцидного действия живых растений. - В кн.: "Фитонцифы, их роль в природе".

Представим себе стеклянный ящик емкостью 144 литра. Такие ящики микробиологи называют боксами. Одна стеклянная стенка может отъединяться от ящика или, наоборот, привинчиваться во время опыта так прочно, что никакого сообщения воздуха бокса с наружным воздухом не будет. С противоположных концов ко дну бокса приделываются две металлические трубки (первая и вторая). По первой трубке наружный воздух поступает в бокс. В воздухе комнат и лабораторных помещений всегда находятся те или иные микробы, а для опыта требуется, чтобы поступающий воздух не был загрязнен ими, Ученые поступили очень просто: к свободному концу пер" вой трубки они приделали изогнутую стеклянную трубку, заткнув ее ватой. Итак, при поступлении новых порций воздуха бактерии не могут проникнуть в бокс, они окажутся задержанными ватой. Вторая металлическая трубка соединяется с особым прибором, дающим возможность определять количество бактерий в воздухе, в данном случае в воздухе стеклянного бокса. Подробное устройство его может интересовать только специалистов. Укажем лишь, что благодаря особой тяге воздух можно пропускать, положим, в течение 10 минут от первой трубки через вторую трубку к прибору. Нам становится точно известно, сколько воздуха проходит за это время. Взвешенные в воздухе бактерии осаждаются на питательной для них среде в специальной стеклянной посуде.

В посуде бактерии размножаются; можно подсчитать через сутки их количество и судить о микробной загрязненности бокса в момент взятия пробы воздуха. В бокс легко могут быть помещены горшки с различными ком" натными растениями. Мы можем теперь изучить влияние выделяемых растениями летучих веществ на микробов, находящихся в воздухе бокса. Узнаем сначала, перед опытом, какое количество бактерий взвешено в воздухе бокса. Пропустим для этого в течение 10 минут воздух в аппарат со стеклянным цилиндром. А следующую пробу воздуха возьмем через сутки пребывания испытуемых растений в воздухе, причем опять-таки, как и в контрольных пробах, будем пропускать воздух только в течение 10 минут. Расчет простой и ясный: если неповрежденные листья растений выделяют в воздух гибельные для бактерий летучие вещества, то после суток пребывания растения в боксе воздух в нем должен содержать меньшее количество микробов, что и должно выясниться в опытах. Помещали таким образом в боксы овсяницу красную, райграс пастбищный, герань, пеларгонию, хризантему крупноцветную, циперус, бегонию, аспарагус, тую.

Каковы результаты увлекательных опытов Драбкина и Думовой? Ни одно из названных растений своими летучими веществами полностью не убивает всех микробов в воздухе бокса, или, как говорят, не стерилизует, но количество микробов в воздухе под влиянием растений снижается за сутки более чем наполовину. Туя снижает количество микробов на 67 процентов, мелкоцветная хризантема - на 66, циперус - на 59, райграс пастбищный - на 58, а крупноцветная хризантема - на 55 процентов. Другие растения хуже очищают загрязненный микробами воздух. Например, герань и бегония только на 43, а аспарагус всего лишь на 38 процентов, но и это неплохо. Невольно напрашивается мысль: декоративные растения не только радуют наш глаз своими милыми красками и формами, но и очищают воздух от бактерий.

Если быть очень строгим и придирчивым, то можно усомниться в результатах только что описанных опытов. Может быть, уменьшение числа микробов в воздухе вызывается в этих опытах не бактерицидными свойствами летучих веществ растений, а тем, что бактерии оседают на поверхности растений? Этому сомнению противоречит тот факт, что при помещении в бокс разных растений очищение воздуха происходит в разной степени, хотя на поверхности всех растений могли бы осаждаться микробы. Но раз возникает сомнение, то исследователь должен не отбрасывать его, а выяснить истину новыми опытами, что и было образцово выполнено Драбкиным и Думовой.

Приготовили из прозрачного плексигласа коробку 14 сантиметров длиной, шириной 10 и высотой 1 сантиметр. Плотно подогнанная крышка коробки может открываться (рис. 8). В одной из стенок коробки имеется прорезь (на рисунке это место обозначено буквой а). Поставим такой опыт. Не отрывая от растения листьев, поместим один или несколько их в камеру так, чтобы черешок попал в прорезь. После этого крышку закроем. В крышке имеются три отверстия (на рис. 8 от буквы в нарисованы линии, ведущие к отверстиям).

Рис. 8. Камера для изучения фитонцидного действия живых листьев: а - прорезь для черешка листа; б - затвор крышки камеры; в - отверстия для капли со взвесью микробов; е - зажимы

Во время опытов накроем каждое из отверстий стеклянными пластинками, в центре которых находятся капли жидкости с микробами, например, с золотистым стафилококком. Чтобы стеклянные пластинки лежали плотно, зажмем их особыми зажимами (на рис. 8 обозначены буквой г). Таким образом, капли с микробами, свешиваясь в камеру, как бы "смотрят" на живые листья растений, находящиеся от них всего на расстоянии половины сантиметра. Если неповрежденные листья выделяют летучие бактериоубивающие вещества, то мы легко обнаружим это, изучая их действие в течение 1, 2 и более часов. Для этого после опытов надо поместить капли с микробами в хорошую питательную среду и узнать, будут ли и как будут размножаться бактерии. Такие опыты были поставлены с листьями березы бородавчатой, с листьями герани и черемухи. Оказалось, что живые целостные листья, без всякого ранения их, выделяют в воздух летучие бактерицидные вещества. Особенно это было ясно в опытах с геранью. Уже час "смотрения" капли с микробами на листья герани не остается безнаказанным для микробов, а при 6-часовом опыте абсолютно все бактерии, находящиеся в капле, умирали. И листья нашей чудесной российской красавицы березы выделяют в воздух бактерицидные летучие вещества.

А вот и еще доказательство того, что неповрежденные растения выделяют летучие бактерицидные вещества. Ленинградский ученый Н. В. Новотельнов задумался над общеизвестным фактом. Семена ржи, пшеницы; ячменя и других злаковых культур, прорастая, как правило, не заболевают, не подвергаются действию бактерий, которые, однако, "кишмя кишат" в почве. Ученые знают из опытов, что нелегко заставить заболеть хорошие семена злаковых, даже создавая специальные благоприятные условия для заражения их бактериями. Чем объяснить эту изумительную сопротивляемость? Чем защищает себя зерно? Когда зерно прорастает, оно поглощает влагу, набухает; это все знают, но мало кто обращал внимание на обратное явление: зерно, набухая, свою очередь выделяет в окружающую среду какие-то вещества, придающие воде желтоватую окраску. Эти вещества теперь изучены, они оказались так называемыми флавоновыми глюкозидами, обладающими свойствами убивать разнообразные микроорганизмы, в том числе и вредных для злаковых растений бактерий. Выводит, злаковые растения, прорастая, выделяют в почву бактерицидные вещества. Еще более интересно то, что выделяют и летучие вещества убивающие микробов.

Поместим в стеклянную чашечку увлажненные зерна ячменя. Накроем ее чашкой Петри, в которой имеется тонкий прозрачный слой питательного агара с посевом тех или иных бактерий. Мы можем выяснить, не выделяют ли зерна ячменя летучие вещества, повреждающие микробов. Чтобы не ошибиться, лучше иметь контроль, то есть такую же чашку Петри с бактериями и такую же чашку меньшего размера, как и в первом опыте, но без зерен. Поместим теперь наши установки в хорошие для бактерий температурные условия. Пройдут сутки, и мы увидим, что в контрольной чашке происходил равномерный по всей поверхности агара рост бактерий. В то же время в другой, опытной, чашке под влиянием ядовитых для микробов летучих веществ, выделяемых зернами ячменя, многие бактерии оказались убитыми, и поэтому образовалась зона без бактерий.

По краям чашки с агаром происходил рост бактерий, а в центре, то есть в том месте, которое особенно подвергалось "бомбардировке" летучими веществами, выделяемыми зернами ячменя, роста бактерий нет. Эти вещества, как выяснилось в дополнительных опытах, не только препятствуют росту микробов, но и разрушают их, растворяют, или, как говорят, лизируют. Есть над чем задуматься ученым и практикам! Сколько еще тайн хранит природа, сколько еще сил растений й Животных, выработавшихся естественным путем в ходе эволюции, не использовало человечество!

Итак, даже и неповрежденные растения рыделяют в воздух или в почву летучие вещества, убивающие микробов, но, как правило, в значительно меньшем количестве, чем раненые растения.

Но ведь совершенно неповрежденных растений в природе, в сущности, никогда не бывает, и не так легко, как это может показаться, иметь для опытов неповрежденный растительный материал.

Ветер бьет листья, ветки ударяются друг о друга, нанося раны, которые не видны простым глазом; листья могут опадать, ветки могут ломаться. Листья и насекомые и птицы. Если в тканях растений размножаются паразитические грибки или бактерии, это тоже вызывает своеобразные ранения. Точные исследования могут показать, что даже ползание насекомых по листу вызывает некоторые повреждения.

Если учесть и другие возможности ранений в природе, нетрудно убедиться, какое бгромное количество летучих веществ выделяется в атмосферу растениями только при ранении их. Вспомним, какую огромную поверхность имеют десятки тысяч листьев, скажем, многолетнего дуба или сотни тысяч, даже миллионы, игл сосны.

Специальными исследованиями доказано, что единичный экземпляр древовидного можжевельника может выделить за один день 30 граммов летучих веществ! Один гектар можжевелового леса может выделить в атмосферу 30 килограммов летучих веществ! Мы можем лишь догадываться о количестве летучих веществ, выделяемых в хвойных и лиственных лесах, на лугах, в степях.

Выделение летучих веществ некоторыми растениями можно даже увидеть. В Средней и Южной Европе, на юге Советского Союза - на Кавказе и в Южной Сибири - растет травянистое растение, которое называется ясенец белый. Но оно имеет и другое название - неопалимая купина. Чем вызвано такое странное название?

В теплый безветренный день растение как бы окутано выделяемыми им летучими веществами. "Облака" фитонцидов не видно. Но поднесем к купине зажженную лучину, и вокруг растения мы увидим мимолетное пламя. Составные части летучих веществ горючи и дают вспышки огня (рис. 9).

Рис. 9. Неопалимая купина

В дальнейшем мы будем говорить о том, почему в ходе развития растительного мира выработались такие любопытные свойства летучих веществ и тканевых соков растений, какую роль эти вещества играют в природе.

Эти вещества не случайны, они имеют значение для жизни самих растений и наряду со многими другими свойствами растений защищают их от вредных бактерий, грибков, простейших одноклеточных организмов и тех или иных многоклеточных организмов, особенно насекомых. Таким образом, вещества эти, будучи разнообразной химической природы у разных растений, обладают общим свойством: они создают невосприимчивость, или, как говорят, природный иммунитет растений к различным заразным болезням.

Эти вещества названы фитонцидами.

В свое время лучшего названия автор открытия придумать не мог; оно прочно вошло в науку и жизнь, и нет надобности изменять его.

Название означает, во-первых, что вещества эти растительного происхождения ("фитон" - растение), а во-вторых, что они обладают свойством убивать другие организмы (указание на это дает частичка "циды"). Это правильно, но название ничего це говорит ни о роли

в природе открытых веществ, ни о разнообразном применении фитонцидов в практике. Наука обнаружила, кроме того, что летучие фитонциды могут стимулировать, то есть ускорять, рост и размножение тех или иных микроорганизмов.

Летучие фитонциды впервые обнаружены в природе в 1928-1930 годах.

Справедливость требует отметить, что помимо автора этой книжки пионерами исследований в области фитонцидов явились А. Филатова и А. Тебякина, которые впервые убедительно доказали мощные бактериоубивающие свойства фитонцидов пищевых растений в отношении болезнетворных для человека бактерий.

Многие ученые впоследствии вложили немало труда в разработку этой проблемы.

Мои товарищи, сотрудники и ученики обнаружили много интересного в природе. Все то, о чем уже написано и о чем будет сказано далее, принадлежит далеко не только автору этой книги.

Проблема фитонцидов стала достоянием науки, и ею занимаются многие в разных городах нашей страны. Иностранные ученые, в особенности американцы, англичане и австралийцы, открывают фитонциды различных растений, однако они большей частью замалчивают первенство русской науки в этой новой проблеме и дают им неправильное название "антибиотики", что значит "прбтивожизненные вещества". Да, фитонциды любого растения являются губительными веществами для соответствующих организмов, но они имеют большое жизненное значение для самих растений. А об этом не говорит название "антибиотики", так же как оно ничего не говорит о растительной природе этих веществ. "Противожизненными" веществами являются, например, серная кислота, цианистый калий, значит, и они антибиотики? Но слово "антибиотик" вошло прочно в медицинскую науку и фармакопею. Как-то получилось без особой сговоренности между учеными, что лекарственные фитонцидные препараты, получаемые из бактерий, грибков, называют антибиотиками, а когда речь заходит о высших растениях, почти все дают правильное название - "фитонциды".

Только приходится всегда помнить о том, что фитонциды любого растения обладают антибиотическими свойствами, но далеко не всякий антибиотик является фитонцидом, то есть играет защитную роль для растения в борьбе против микроорганизмов и вредных для него многоклеточных организмов.

Красочен и разнообразен растительный мир. Нам известны сотни тысяч видов, разновидностей, сортов растений, и все они обладают фитонцидными свойствами. Это явление свойственно всему растительному миру.

Одни растения вырабатывают преимущественно сильно летучие фитонциды, другие - малолетучие; фитонциды разных растений обладают разной мощностью, различен и их химический состав. Фитонциды одних растений обладают бактерицидными свойствами, то есть могут убивать бактерий. Фитонциды других растений обладают бактериостатическими свойствами, то есть не Убивают, а только задерживают рост и размножение микроорганизмов.

Фитонциды различных растений - это не одно какое-либо вещество, а множество самых разнообразных.

Фитонциды чеснока, взятые в определенных количествах, убивают некоторых подвижных бактерий, а фитонциды родственного растения - лука, взятые в таких же количествах, не убивают их. Фитонциды лука убивают вне организм^ туберкулезную палочку и в то же время бессильны в отношении некоторых бактерий и грибков, вызывающих заразные заболевания у лука. Фитонциды прибрежно-водного злакового растения манника убивают некоторые многоклеточные организмы, например мух и слепней, в течение секунд, а простейших- лишь через многие часы.

Возвратимся к свойствам фитонцидов убивать одноклеточные организмы - протозоа. Эти свойства мы будем впредь называть протистоцидными.

Как много растений изучено в этом отношении? Только одной нашей лабораторией обнаружено более 500 видов растений, летучие фитонциды которых обладают протистоцидными свойствами. И деревья, и травы, и кустарники обладают этими свойствами. Среди про- тистоцидных растений имеются кормовые и ядовитые для животных, съедобные для человека и сорняки - обитатели Крыма, Кавказа, Индии и сибирской тайги, Алтайских гор и болот Ленинградской области.

На основании многочисленных исследований можно сделать общий вывод: по-видимому, большинство растений при ранении их может выделять протистоцидные вещества большей или меньшей мощности.

Приводим примеры из различных растительных семейств, причем указываем и время, которое требуется для умерщвления протозоа, если помещать их на определенном расстоянии от только что приготовленной растительной кашицы (табл, 1).

Таблица 1. Протистоцидные свойства летучих фракций фитонцидов

Приведенные цифры имеют значение лишь для сравнения протистоцидной силы разных растений в отношении одних и тех же простейших.

Если бы мы взяли для опыта других простейших, например разные виды инфузорий, мы получили бы другие цифры.

Все приведенные цифры, характеризующие протистоцидную мощность растений, получены в определенных условиях опытов: определенный объем посуды, определенное количество растительного материала, определенный объем капли воды с простейшими и т. д. Если изменять эти условия, то можно быстрее или, наоборот, медленнее убить тех же простейших теми же летучими фитонцидами.

Так, мы говорили, что листья апельсинового и лимонного деревьев убивают простейших через 5 минут. Это правильно при определенной постановке опытов. Но, изменяя условия опытов, мы можем убить летучими фитонцидами листьев этих деревьев тех же простейших в секунды или, наоборот, растянуть процесс умерщвления до нескольких десятков минут.

А как обстоит дело с бактерицидными свойствами? И в этом отношении исследовано большое количество растений. У многих тысяч растений обнаружены бактерицидные фитонциды.

Способы исследования у специалистов по микробам разнообразны.

Наиболее часто исследователями в области фитонцидов применялись способы, указанные на рис. 10.

Рис. 10. Схема опытов с бактериями: А: 1 - капля бактерицидного сока; 2 - питательная среда с посевом бактерий; Б: 1 - поверхность питательной среды с бактериями; 2 - растительная кашица; В: 1 - фитонцидная 'дорожка' на агаре; 2 - посев бактерий на агаре; Г: 1 - 'колодец' в агаре, в который помещается растительная кашица; 2 - посев бактерий на агаре; Д - взвесь бактерий в бактерицидном соке растения; Е: 1 - растительная кашица; 2 - платиновая сеточка, на которой находятся бактерии

Бактерицидные вещества, убивающие многих бактерий, в том числе и болезнетворных для человека и животных, обнаружены у чеснока, хрена, лука, горчицы, редьки, кровохлебки, помидора, картофеля, моркови, кукурузы, таволги, дикого пиона, ломоноса, красного перца, репея, сахарной свеклы, перца, сельдерея, петрушки, лавра благородного, алоэ, крапивы, можжевельника, подорожника.

Иглы хвойных и почки черемухи, листья лавровишни, тополя; эвкалипта, конопли, валерианы, копытня, кубышки желтой, чистотела, различные части и органы многих других растений обладают бактерицидными свойствами.

Фитонциды выделяются и растениями, живущими в воде и по берегам у самой воды. Есть такие растения - сине-зеленые водоросли. Они живут в пресных и морских водоемах. Встречаются и на берегах рек и озер, и на сырой почве, и на сваях и т. п.

В реке или озере часто можно найти осциллярию - сине-зеленую водоросль, имеющую нитчатую форму. Как выяснилось из опытов, осциллярия выделяет в окружающую водную среду вещества (в том числе и летучие), являющиеся токсическими для некоторых микроорганизмов.

Гречиха земноводная, трифоль, озерный камыш, ядовитый вех, хвощ, водяная сосенка и другие подводные, водные, плавающие и прибрежно-водные растений обладают энергичными протистоцидными свойствами и так же, как и наземные растения, убивают на расстоянии простейших и другие организмы.

Может быть, именно фитонциды водных растений объясняют некоторые загадочные явления, до сих пор еще не объясненные наукой. Вот одно из таких явлений.

Во многих водоемах, в том числе и в искусственных водохранилищах, создаются, казалось бы, великолепные условия для развития бактерий. Бактерии и питательные для них органические вещества постоянно поступают в эти водоемы из воздуха, из донных отложений, из размываемых берегов и сточных вод от населенных пунктов и т. п. Кроме того, здесь развиваются многочисленные растительные организмы - водоросли, живущие в верхних слоях воды во взвешенном состоянии. Совокупность таких растительных и животных (большей частью очень мелких) организмов называется планктоном.

Ученые доказали, что планктонные организмы выделяют в окружающую среду органические вещества, являющиеся хорошим питательным материалом для некоторых бактерий. Совершенно логично предположить, что в летние месяцы массового размножения водорослей должны создаваться особенно благоприятные условия для размножения постоянно попадающих в воду бактерий. Но это предположение странным образом не оправдывается наблюдениями и опытами. Оказалось, что между бактериями и водорослями, по крайней мере некоторыми из них, существует стихийная борьба, антагонизм: много водорослей - мало бактерий, мало водорослей - много бактерий.

В одном из подмосковных водохранилищ в кубическом сантиметре воды в конце лета оказалось огромное количество планктонных организмов - тысячи и десятки тысяч, бактерий же ничтожно мало - десятки или немногие сотни. (Речь идет, конечно, о совершенно безвредных для человека бактериях.)

Что такое количество бактерий действительно крайне ничтожно, видно из того, что вода, содержащая в 1 кубическом сантиметре до 500 микробов (конечно, безвредных для человека), уже считается хорошей, до 1000 - посредственной и лишь при наличии нескольких тысяч микробов - плохой. В одном кубическом сантиметре хорошего молока находится обычно 30 тысяч бактерий (конечно, неболезнетворных для человека), а в одном грамме почвы - 10-15 миллионов микробов.

Но возвратимся к странному противоречию, которое обнаружено в жизни водоемов. Если взять во время большого цветения из водохранилища воду и фильтровать планктон через фильтры с очень маленькими порами или просто прокипятить воду, то мы избавим ее от планктонных организмов. Казалось бы, мы создали тем самым менее благоприятные условия для размножения бактерий, ибо лишили их пищи, которую дают водоросли. Опыт же показывает, что, наоборот, бактерии размножаются теперь, после очистки от планктона, более энергично.

Один ученый поставил следующий опыт. Он взял из водохранилища 50 кубических сантиметров воды и налил ее в колбочки в два раза большего размера. В другие такого же объема колбочки он налил такое же количество воды, взятой одновременно из того же водоема. Но эту воду он предварительно отфильтровал, то есть освободил ее от планктона. Потом время от времени он брал из колбочек пробы и засевал их на питательные для бактерий среды. Что же оказалось? Через двое суток бактерий в одном кубическом сантиметре нефильтрованной воды было всего 1100, а фильтрованной - 1 451 000!!!

Трудно объяснить такое странное противоречие иначе, чем предположением о выделении многими планктонными организмами фитонцидов, убивающих или тормозящих размножение бактерий. Это предположение очень вероятно, хотя, конечно, еще не может считаться доказанным. Но многое говорит в его пользу. Известно, например, что планктонные организмы могут выделять в окружающую среду вещества, не только губительные для микробов, но отравляющие и животных.

На примере водорослей мы убедились в наличии фитонцидных свойств у так называемых низших растений. К ним относятся кроме водорослей слизевики, грибы, лишайники и бактерии. К высшим же растениям относятся мхи, папоротники, хвойные, все цветковые растения.

Если же фитонцидные свойства присущи всем растениям, то не должны явиться исключением и сами бактерии и грибки, например плесневые. Так оно и оказалось. Сами бактерии и низшие растения выделяют в определенных условиях размножения во внешнюю среду вещества, убивающие других бактерий и грибков.

Если эти бактерии или грибки - паразиты, то они выделяют и такие вещества, которые изменяют составные части клеток и тканей высших растений и животных.

Среди таких веществ особую известность приобрели вещества, выделяемые плесневым грибком, носящим название пенициллиум нотатум, вещества, выделяемые бактерией, живущей в почве, - бациллой бревис, и, наконец, одним лучистым грибком - актиномицетом.

Первое вещество, извлекаемое специальным химическим путем из жидкой среды, в которой растет плесневый грибок, названо пенициллином (рис. 11), второе - грамицидином и третье - стрептомицином.

Рис. 11. Плесневый гриб пенициллиум нотатум, который выращивают для производства пенициллина

Эти препараты получили широкую и заслуженную известность. Они оказались весьма полезными при лечении многих заболеваний, и теперь существуют целые заводы по их изготовлению.

Заводы эти своеобразны. Они представляют собою великолепные оранжереи или теплицы для взращивания низших растений. Усилия ученых, работающих здесь, направлены на создание самых благоприятных условий для роста и размножения плесневых грибков и бактерий, на создание лучших питательных сред для них, для того чтобы эти плесневые грибки и почвенные бактерии давали наиболее полноценную в количественном и качественном отношении продукцию, спасающую столько человеческих жизней.

Во время Великой Отечественной войны медицина смело ввела новые антисептики (обеззараживающие от бактерий и грибков вещества) в практику. Тогда началась, как говорится, новая полоса в медицине, которую образно можно назвать "пенициллиновой эпохой". Медицина благодаря новым антисептикам спасла жизнь миллионам людей. Интерес к фитонцидам низших растений не ослабевает до сих пор, и ученые ищут новые и новые лекарственные вещества для помощи больному человеку.

Сколь распространены фитонцидные свойства в мире низших растений? Усилиями советских ученых - Красильникова, Новогрудского, Имшенецкого, Гаузе и многих других, а также многих иностранных ученых обнаружено огромное количество бактерий и грибков, которые в результате своей жизнедеятельности выделяют во внешнюю среду антимикробные начала, убивающие или угнетающие жизнь других бактерий и грибков - своих противников, конкурентов в стихийной борьбе в природе.

Красильников со своими сотрудниками изучил более 5 тысяч видов низших растений, которые называются актиномицетами. Из каждых 100 видов 40 оказались организмами, выделяющими во внешнюю среду фитонцидные вещества, угнетающие рост тех или иных низших растений. Несмотря на то что уже тысячи талантливых ученых удачно атаковали чудодейственные плесневые грибки, много еще неожиданного могут принести новые исследования.

Болгарскими учеными Марковым и Богдановым доказано, что плесневые грибы, лучистые грибы (актиномицеты), пивные и винные дрожжи да и бактерии помимо продукции нелетучих антибиотиков выделяют во внешнюю среду летучие фитонциды. В этом можно убедиться, поместив невдалеке от плесневых грибов бактерии, посеянные на питательной среде. Так, плесневый гриб, называемый ароматическим пенициллом, убивает на расстоянии многих бактерий стафилококков, сарцин, сенную палочку, тетрагена, бациллус микоидес и др.

В свою очередь бациллус микоидес и другие микробы выделяют летучие фитонциды, тормозящие рост тех или иных микроорганизмов.

Много загадок дают новые опыты и для химиков. Очень любопытно, например, что летучие фитонциды плесени - это не те ароматические вещества, которые выделяются ими и которые вызывают запах. Киевские ученые В. И. Бнлай и А. А. Вьюн провели также исследования летучих веществ грибов, называемых по-латыни "мортиерелля". Они широко распространены в почве, навозе и в других веществах, их можно легко найти на поверхности насекомых. Эти грибы губительно действуют на расстоянии на многие другие микроскопические грибки и бактерии.

Не надо думать, что каждая бактерия выделяет вещества, угнетающие рост и размножение всех без исключения других бактерий. Нет, в развитии живой природы, в ее эволюции этого не могло произойти, и действие фитонцидов низших растений избирательное, так же как и фитонцидов высших растений. Как ни мощны бактерицидные свойства фитонцидов многих высших растений, все-таки есть бактерии, для которых эти растения безвредны.

Это очень интересное и важное явление в жизни природы, во взаимных отношениях микробов, животных, высших растений, и мы на этом вопросе остановимся подробнее.

Пенициллин не убивает, например, дизентерийную палочку, но сильно угнетает рост стафилококков, стрептококков и многих других бактерий.

Грамицидин является ядом для многих бактерий, но он не причиняет никакого вреда туберкулезной палочке. Стрептомицин же, наоборот, убивает туберкулезную палочку, но не убивает некоторых бактерий, весьма нестойких к грамицидину. Таких примеров можно было бы привести множество.

Одно поколение ученых не сможет изучить фитонцидные свойства всех растений, произрастающих на земном шаре. Один вид мягкой пшеницы имеет не менее 3 тысяч сортов, один вид картофеля - не менее тысячи, один вид яблонц - не менее 2 тысяч сортов. Известно 75 тысяч водорослей, приблизительно столько же грибов и т. д. Поэтому, если быть особенно придирчивым, то никак нельзя утверждать, что всему растительному миру, от бактерий до березы или сосны, свойственны фитонциды.

Но для суждений по этому вопросу уже достаточно материалов и в наше время. Не будем прибедняться и насчет опытов с бактериями. Было бы скучно для неспециалистов излагать на многих страницах результаты сотен опытов разных исследователей. В одной только лаборатории профессора К. И. Бельтюковой (Киев) поставлены тысячи опытов. Изучались бактерицидные свойства фитонцидов роз, георгина, мака, дельфиниума, лилии, пиона, петуньи, настурции. Испытуемых бактерий было также немало - десятки видов.

По силе действия фитонциды, естественно, оказались различными, но одно, ясно: многие фитонциды сильно подавляют жизнь бактерий. К. И. Бельтюкова и ее товарищи по науке исследовали также влияние фитонцидов травянистых и древесных растений на фитопа- тогенные бактерии (болезнетворные для растений). Они изучили фитонциды малины европейской, бузины черной, осины, ореха грецкого, дуба обыкновенного, черемухи, сосны обыкновенной, клена обыкновенного, лимонника китайского, граба обыкновенного, щавеля конского, горчака, молочая лозяного, полыни полевой, осота обыкновенного. Испытывали фитонциды коры и листьев древесных пород. Под опытом было 38 разных бактерий, в том числе и возбудителей очень опасных болезней сельскохозяйственных растений. Эти бактерии легко убиваются, например, фитонцидами щавеля конского. Фитонциды сосны очень действенны против возбудителей бактериальных болезней фасоли, хлопчатника, помидоров, картофеля и люцерны.

Киевские ученые А. С. Бондаренко, В. А. Приходько, Г. Т. Петренко, А. А. Мещеряков, Т. И. Скоробогатько исследовали на десятках видов бактерий антимикробные свойства фитонцидов. 600 видов кормовых растений произрастает на природных пастбищах и сенокосах Украинской и Туркменской республик, и фитонциды всех этих растений убивали те или иные бактерии.

Многие тысячи исследований проведены в разных странах за истекшие после открытия фитонцидов десятилетия. Этими исследованиями в той или иной мере охвачены представители всех растительных семейств. Наверное, обследовано не менее 20 тысяч высших растений. Изучались и противогрибковые свойства.

Сибирский ученый Е. П. Лесников на основании собственных исследований и работ других ученых подсчитал, что уже в 1967 году доказано противогрибковое действие фитонцидов 879 видов высших растений, принадлежащих к 128 растительным семействам.

Приведем примеры фитонцидов, убивающих те или иные бактерии. Туберкулезная палочка (в опытах вне организма) убивается фитонцидами чеснока и гречихи. От фитонцидов пихты погибают дифтерийная и коклюшная палочки, стафилококки и другие бактерии. Фитонциды почек березы бородавчатой губительно действуют на дезинтерийную и кишечную палочки. Фитонциды черной смородины, черемухи, эфедры, укропа и многих других растений убивают золотистый стафилококк. От фитонцидов люцерны погибает возбудитель болезни хлопчатника - гоммоза. Паратифозные бактерии нестойки в отношении фитонцидов полыни, зверобоя и калужницы. Фитонциды бархатцев убивают стафилококки, возбудителя черной ножки картофеля, бактериального заболевания огурцов. И так далее, и так далее.

В этой книге читатель найдет много интереснейших фактов об антимикробной активности фитонцидов высших растений. Трудно сомневаться во всеобщности явления фитонцидов. Но, спрашивается, почему же не всегда ученым удается обнаружить выделение растениями фитонцидов во внешнюю среду? По многим причинам. Во-первых, не обязательно всегда, в любой период своего развития, при любом жизненном состоянии растение выделяет во внешнюю среду фитонцидные вещества. Во-вторых, вообще не обязательно думать, что всякое растение выделяет именно во внешнюю среду вещества, губительные для других организмов. Составные части клеток растений, так называемая протоплазма (в целом), могут обладать свойствами убивать или тормозить рост и размножение тех или иных бактерий, если они входят в соприкосновение с ними. Что же касается тех растений, которые выделяют фитонциды во внешнюю среду, а таких подавляющее большинство, то при изучении их могут быть самые разнообразные ошибки у исследователей.

Изучая фитонцидные свойства того или иного растения, исследователи интересуются ими в связи с какой-либо теоретической или, чаще, практической задачей. Врач - специалист по желудочным и кишечным заразным заболеваниям, исследуя какое-либо растение на фитонцидные свойства, интересуется, не убивает ли это растение дизентерийную палочку или другого подобного микроба; если бы заинтересовался этим растением, положим, специалист по болезням картофеля, он не обратил бы внимания на дизентерийную палочку, а посмотрел бы, не убивают ли фитонциды этого растения грибок фитофтору.

Если при испытании на фитонцидные свойства какого-нибудь растения в отношении определенной бактерии или грибка получен положительный результат, исследователь может быть спокоен. Но если бы испытуемое растение, например плесневый грибок пенициллиум нотатум, оказалось небактерицидным в отношении дизентерийной палочки, то это еще не означало бы, что оно лишено бактерицидных свойств. Так ведь и оказывается на деле. Предположим, что еще не известны изумительные фитонцидные свойства лука. Ученый пытается убить этим растением бактерию, которая называется сенной палочкой, и... решает: лук не бактерициден или почти не бактерициден, так как получен слабый или отрицательный результат при опыте с сенной палочкой. Этот вывод был бы совершенно неосновательным, так как фитонциды лука великолепно убивают многих других бактерий.

Очень многое зависит, далее, от условий опыта. Как увидим впоследствии, выделение летучих фитонцидов у большинства растений очень быстро прекращается после измельчения растения. Поэтому нужно опыты ставить с возможно большей быстротой: нельзя терять не только часы, но даже минуты и секунды после срывания растения и получения растительной кашицы. Дело может доходить до курьезов, если забыть об этих и многих других обстоятельствах.

Продукция фитонцидов неразрывно связана с их жизнью. Не безразлично, в какой сезон года ставить опыты, в какую часть дня срывать листья. Очень важно, больное или здоровое растение испытывается и т. д. Если на все это не обращать внимания, то, конечно, легко впасть в ошибку.

При получении в лабораторных условиях фитонцидных веществ, выделяемых теми или иными бактериями и грибками, приходится сталкиваться с вопросом: в какой питательной среде лучше всего выделяет исследуемый микроорганизм антимикробные вещества? К тому же мы еще не знаем, как в разных случаях химическим путем извлекать фитонцидные вещества из растений. Еще неизвестно, тождествен ли в химическом отношении пенициллин натуральному фитонциду плесневого грибка, из которого он получается.

Возможно, что фитонцидные вещества плесневых грибков богаче, красочнее, мощнее, чем определенным образом извлекаемые из них те или иные лекарственные вещества. Пенициллин может оказаться лишь частью совокупности фитонцидных веществ, имеющихся в живом растении, притом сильно измененной химически.