Биология. В 3-х томах. Т. 1

Симбиозом называют любую форму тесной взаимосвязи между двумя живыми организмами. Такие два организма являются симбионтами. Примерами могут служить Rhizobium — бактерия-симбионт, способная фиксировать азот и живущая в корневых клубеньках таких бобовых растений, как горох и клевер, или Escherichia coli, обитающая в кишечнике и, по-видимому, поставляющая человеку витамины группы В и К.

Паразит — это организм, живущий внутри другого организма (хозяина) или на нем. Организм-хозяин обеспечивает паразита пищей и убежищем. Хозяином может быть любой организм, причем паразит, как правило, наносит вред своему хозяину. Паразитов, вызывающих различные заболевания, называют патогенами. Некоторые из них описаны в разд. 2.4. Одни паразиты могут жить и расти только в живых клетках и поэтому называются облигатными паразитами. Другие заражают хозяина, вызывают его гибель и затем питаются сапрофитно его остатками; такие паразиты называются факультативными. Один из признаков паразита — чрезвычайная взыскательность к составу пищи. Все паразиты нуждаются в "дополнительных ростовых веществах", которые они не могут сами синтезировать и находят их только в других живых клетках.

2.3. Бактерии, полезные для человека

Микроорганизмы имеют большое значение для человека: во-первых, потому, что они играют важную роль в биосфере, и, во-вторых, потому, что их можно преднамеренно использовать в нужных целях и при этом самыми разными способами. Человек все больше и больше использует бактерии. Это создает все предпосылки для происходящей сейчас перестройки промышленности и создания так называемой биотехнологии. При этом мы рассчитываем на коренное изменение способов получения многих товаров повседневного спроса, и в том числе пищевых продуктов и источников энергии. Своими успехами биотехнология во многом обязана генетикам. Накопление генетических знаний позволило свободно обращаться с генами любых организмов, в том числе и с нашими собственными. Так возникла генетическая инженерия. Какую пользу приносят нам бактерии, мы рассмотрим ниже (разд. 2.3.1-2.3.7).

2.3.1. Бактерии и плодородие почвы

Бактерии играют важную роль в плодородии почвы. Ниже мы вкратце перечислим самые основные моменты, а более подробно эти вопросы будут рассмотрены в других разделах.

Распад и образование гумуса. Образование гумуса из лесной подстилки и лежащих на ней гниющих растительных и животных остатках мы рассмотрим в гл. 12. Гумус — это слой разложившегося органического вещества, который не только содержит питательные вещества, но и обладает важными физическими и химическими свойствами, такими, например, как способность удерживать воду. Роль сапрофитных бактерий в разложении органических веществ мы рассмотрим в разд. 9.11.1. При разложении образуются двуокись углерода, аммиак, минеральные соли (например, фосфаты и сульфаты) и вода, которые снова вступают в круговорот веществ.

Биогеохимические циклы (круговороты биогенных элементов). Круговороты азота, серы и фосфора мы рассмотрим в разд. 9.11. В круговороте азота участвуют:

а) азотфиксирующие бактерии, такие, как свободно живущие сапрофиты, например Azotobacter, или симбионты, например Rhizobium;

б) нитрифицирующие бактерии, которые превращают азот, связанный в органических соединениях (например, в белках), в нитраты, например Nitrosomonas и Nitrobacter;

в) денитрифицирующие бактерии, например TJiiobacillus, которые превращают нитрат в свободный азот.

Более подробные данные, касающиеся различных бактерий, участвующих в круговороте азота, будут приведены в разд. 9.11.1.

2.3.2. Очистка сточных вод

В очистных сооружениях бактерии играют почти такую же роль, как в почве. И в том и в другом случае они расщепляют органические вещества, превращая их в безвредные растворимые неорганические соединения. Бытовые сточные воды предварительно разделяют в специальных отстойниках на жидкую часть и илистый осадок, которые затем перерабатывают в несколько этапов, используя аэробные и анаэробные бактерии. Метан, образуемый анаэробными бактериями, иногда используют как топливо для рабочих механизмов очистных сооружений. После очистки получают очищенную жидкость, которую обычно спускают в реки, и ил, состоящий из безвредных органических и неорганических веществ и микроорганизмов (в основном бактерий и простейших), который можно затем высушить и, если он не загрязнен тяжелыми металлами, использовать вместо удобрения.

2.3.3. Симбиотические бактерии