За порогом вражды

Как говорит русская пословица, «что имеем — не храним, потерявши — плачем». Всю пользу микросимбионтов начинаешь сознавать только тогда, когда их лишишься. Чаще всего это случается, когда, не спросясь совета врача, мы при первом же недомогании принимаемся глотать антибиотики. Для большинства микробов, поселившихся в животе, это яд, которого они не переносят. В результате вместе с вторгшимися носителями инфекции гибнут и наши друзья. Теперь проникшие в организм вредные микроорганизмы не встречают сопротивления и начинают усиленно размножаться. Так возникают разные осложнения, нередко оказывающиеся серьезнее основного заболевания.

Полезная микрофлора имеется и в кишечнике большинства зверей, птиц, рыб, насекомых и т. д., где она выполняет примерно те же функции. По результатам опытов на мышах и крысах лучше всего удалось убедиться в ее значении и для здоровья человека.

В одном из экспериментов, когда мыши были ограждены от возможности заразиться патогенными микробами, микрофлора их кишечника резко отличалась тем, что содержала много полезных молочнокислых бактерий, но в ней совсем не было потенциально хотя и болезнетворных (в случаях сильного размножения), но также обычных представителей кишечной флоры — кишечной палочки, бактерий родов протей и псевдомонас. Мыши быстро росли и проявляли большую устойчивость к бактериальным ядам. Стоило дать им пенициллин (или тетрациклин) и заразить чистой культурой кишечной палочки, как, судя по экскрементам, эти бактерии вместе с энтерококками очень быстро вытеснили молочнокислые бактерии. В результате мыши стали терять в весе.

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.