Гибель микро- и макроорганизмов от фитонцидов цитрусовых

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

Съемка 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 съемку.

О чем же рассказывает нам кинофильм?

Трубач - одна из красивейших инфузорий, размер его достигает половины миллиметра и более. В расправленном состоянии длина его тела достигает даже двух миллиметров, а наш невооруженный 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 свое название. Своим удлиненным узким концом инфузория может прикрепляться к твердым предметам. Все тело ее покрыто ресничками, расположенными продольными рядами. Впереди, на головном поле, эти ряды проходят кольцами.

Строение стентора очень сложное. Многие ученые 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, яркую, динамичную картину изменений, происходящих при умирании стентора. Картина меняется буквально в течение каждой секунды и даже долей ее.

На рис. 20 представлены снимки с отдельных кадров этого фильма. Но они, к сожалению, могут дать лишь слабое представление о бурно разыгрывающихся событиях.

На рис. 20, а снят стентор в капле без воздействия фитонцидов (в вытянутом состоянии). От начала воздействия фитонцидами (рис. 20,б) до полного разрушения инфузории прошло 92,5 секунды.

Рис. 20. Последовательные этапы умирания стентора под влиянием летучих фитонцидов лимона (фотоснимки с микро- кинофильма)

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 еще не знаем. На рис. 20, б стентор снят через минуту после начала воздействия. Намечается явление лизиса (растворения), начинающегося с поверхности тела.

После этого стремительно развиваются бурные драматические события. Проходит полсекунды. В одном участке совершенно неподвижного шара - инфузории - вдруг делается заметным бурный распад тела. Одновременно инфузория, как ракетный снаряд, устремляется в направлении, противоположном бурно распадающемуся участку тела.

На рис. 20, в снят труп инфузории через 13 секунд после описанной картины. Объем трупа уменьшился по крайней мере в два раза. В окружности, на расстоянии более чем трех диаметров оставшегося шара, видны зернышки из распавшейся протоплазмы.

Проходит еще 14 секунд (рис. 20, г), 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 остается большее или меньшее количество микроскопических, величиной в несколько микронов¹, 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.

¹ (Один микрон равен одной тысячной миллиметра)

Несомненно, что эта загадка уже в ближайшее время будет решена. Пока же можно строить только различные предположения. Маловероятно предполагать, что сравнительно небольшое число молекул летучих фитонцидов, "бомбардирующих" воду с инфузориями, растворяет, да еще 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?

Любое явление в природе таинственно только до тех пор, пока оно научно не объяснено. 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 может быть, разыгрывающиеся процессы при действии фитонцидов связаны 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, приведем один пример их влияния на многоклеточные организмы.

Изберем для этой цели гидру. Гидры живут в прудах, озерах 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 (рис. 21).

Рис. 21. Гидра: слева - гидра прикрепилась своей подошвой к листу водного растения; на материнском организме растет почка; справа - гидра разрезана сверху вниз. Разрез прошел и через двое щупалец. Видно, что стенки тела гидры состоят из двух слоев клеток

Тело гидры имеет цилиндрическую форму. Конец, которым прикрепляется гидра к твердым предметам, называется подошвой. Подошвой заканчивается так называемый стебелек. Затем следует утолщенная часть тела с полостью, в которой переваривается пища. Эта часть тела носит название желудочного отдела. На верхнем конце желудочного отдела находится ротовое отверстие, окруженное 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 разнообразных клеток, нервных волоконец, образующих сложную сеть по всему телу. Короче говоря, гидра - животное сложное, хотя она наиболее просто устроена по сравнению с другими многоклеточными.

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

На рис. 22, а сфотографирована нормальная гидра. На рис. 22, б - снимок с киноленты через 2 минуты 1 секунду после начала воздействия летучими фитонцидами цитрусовых. Мы видиМ гидру в сокращенном состоянии. К этому времени концы щупалец начинают заметно распадаться, наружные клетки (так называемая эктодерма) умирают.

Рис. 22, в представляет фотоснимок той же гидры через 2 минуты 28 секунд после начала опыта. Здесь уже отчетливо виден распад щупалец: они превратились в какие-то махры. Погибшие клетки отторгаются от тела гидры.

На рис. 22, г (3 минуты 21 секунда от начала опыта) отчетливо виден распад всех щупалец. К нему присоединяется теперь и начинающийся распад подошвы стебелька. Далее физико-химические события разыгрываются еще более быстрыми темпами. Проходят новые 17 секунд. Отторгаются куски мертвых щупалец. Распадается стебелек, тело гидры разрыхлено, махрится, отторгаются отдельные клетки. Через 5 минут 31 секунду (рис. 22, д) и через 7 минут 17 секунд (рис. 22, е) после начала опыта распад гидры столь значительный, что взятые отдельно фотоснимки на этих стадиях посмертных изменений, вне связи с предыдущими, ничем не напоминают бывшую гидру.

Рис. 22. Последовательные стадии умирания гидры под влиянием летучих фитонцидов кожуры лимона (фотоснимки с микрокинофильма)

Лишь много изучавший гидру специалист под большим увеличением микроскопа обнаружит стрекательные капсулы и стрекательные нити. "Многоклеточный организм исчез"! Как будто это был кусок сахара в горячей воде.

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