БАКТЕРИИ

БАКТЕРИИ, мельчайшие по размерам растительные организмы, видимые только в микроскоп. Вместе с дрожжевыми грибами, простейшими ж-ными (протозоа) и нек-рыми др. мельчайшими организмами Б. составляют группу микробов, или микроорганизмов. Подавляющая часть Б. - одноклеточные организмы.

Формы бактерий: 1 - микрококки; 2 - стрептококки; 3 - диплококки; 4 - сардины; 5 - собственно бактерии; б - бациллы; 7 - вибрионы; 8 - спириллы; 9 - бактерии жгутиковые

Бактериальная клетка состоит из протоплазмы, построенной из различных коллоидных веществ (гл. обр., белков) и покрытой тончайшей бесцветной оболочкой. Ядерное вещество обычно распределено во всей массе протоплазмы; лишь у нек-рых Б. в отдельные периоды их жизни ядро принимает более определённую форму и структуру.

Форма Б. По внешнему виду Б. делятся на 3 группы: шаровидные (кокки), палочковидные (собственно бактерии и бациллы) и извитые (вибрионы, спириллы и спирохеты) (рис.). Шаровидные Б. имеют форму правильного или слегка сплюснутого шара. В зависимости от расположения клеток шаровидные Б. носят различные названия. Б., располагающиеся изолированно или образующие бесформенные группы, называются микрококками 1. Шаровидные Б., образующие цепочки, называются стрептококками 2. Короткие цепочки из 2 кокков носят название диплококков 3, Иногда шаровидные Б. располагаются своеобразными группами, напоминающими собой упакованные тюки; такие формы получили название сарцин 4. Палочковидные Б. имеют форму цилиндра с ровными, закруглёнными или заострёнными концами. Дл. палочковидных Б. обычно значительно превышает их толщину. Нередко, однако, дл. лишь очень немногим отличается от толщины, это - формы, переходные между кокком и палочкой. Палочковидные Б., не образующие спор, называются собственно Б. 5, а образующие споры -бациллами 6. Извитые Б. делят на 3 группы: 1) слегка изогнутые - вибрионы 7; 2) имеющие 1 или 2 правильных завитка - спириллы 8; 3) имеющие многочисленные правильные завитки - спирохеты. Спирохет относят к простейшим животным.

Размеры Б. По размерам Б. принадлежат к числу самых мелких организмов. По длине (шарообразные по диам.) Б. не превышают 0,3 - 3 μ. На площадке, равной 1 см², может поместиться в 1 слой 100 млн. коккообразных Б., имеющих в поперечнике 1μ. В 1 см³ может поместиться до 1 триллиона таких Б. Встречаются также настолько мелкие Б., что их можно обнаружить только при помощи ультрамикроскопа или электронного микроскопа.

Движение Б. Многие Б. лишены способности к самостоятельному передвижению. Они могут переноситься с места на место током воды или ветром вместе с частицами пыли. Значительная же часть Б. имеет особые органы движения - жгутики, или реснички, с помощью к-рых Б. могут весьма быстро плавать в жидкости. Нек-рые Б. имеют всего 1 жгутик, др.- пучок жгутиков на одном из концов клетки. Весьма распространены также Б., несущие жгутики на всей поверхности своего тела (рис., 9). Отдельные группы Б., напр. спириллы, передвигаются ритмичным сокращением своего тела. В газообразной среде Б. самостоятельно передвигаться не способны.

Размножение бактерий. Б. размножаются чаще всего простым делением (пополам).

Размножение Б. происходит необычайно быстро. Каждое новое поколение при благоприятных условиях возникает, примерно, через 20-30 мин. При такой скорости размножения через 15 час. потомство 1 Б. может превысить 1 млрд. В естественных условиях размножение Б. происходит не так быстро, т. к. тормозится внешними условиями, неблагоприятными для Б.; их в огромном количестве потребляют др. организмы - инфузории, амёбы и т. д.

Споры Б. (бацилл) обычно не проявляют внешних признаков жизни, но очень устойчивы к различным неблагоприятным воздействиям. Они могут сохраняться годами в высушенном состоянии, выдерживать многочасовое кипячение, действие сильных ядов и т. Д. Такая устойчивость спор делает чрезвычайно трудным их уничтожение. При наступлении благоприятных условий спора прорастает и вновь превращается в размножающуюся бактерию.

Питание бактерий. Б. одеты сплошной оболочкой; поэтому они могут питаться только растворёнными в воде веществами, проникающими вместе с водой через оболочку. Нек-рые бактерии, подобно высшим р-ниям, могут питаться простыми минеральными соединениями, напр., углекислотой и минеральными солями. Из этих простых веществ Б. строят сложные органические вещества своего тела: белки, углеводы, жиры и т. д. Сюда относятся нитрифицирующие, серные, железные и нек-рые др. почвенные Б. Большинство же Б. питается готовыми органическими веществами. Для их питания необходимы белки (нек-рые Б. могут довольствоваться и более простыми азотистыми соединениями - пептонами, аминокислотами и даже аммонийными солями), углеводы (сахар, крахмал, клетчатка и др.) или жиры, органические кислоты и др. углеродистые вещества. Имеются Б., приспособившиеся к питанию тканями и соками др. организмов. Эти Б. (паразиты) живут в тканях и клетках человека, ж-ных и р-ний и являются возбудителями различных болезней.

В питании Б. принимают деятельное участие особые вещества - ферменты, вырабатываемые бактериальной клеткой, к-рые вызывают разложение сложных органических веществ на более простые продукты, а также образование сложных веществ из более простых соединений. Проникшие в бактериальную клетку вещества подвергаются воздействию ферментов и затем частью усваиваются, т. е. превращаются в составные части тела Б., а частью разлагаются; продукты их распада через оболочку выделяются в окружающую среду.

Многие из необходимых для питания Б. сложных органических веществ не растворимы в воде, поэтому они не могут проникнуть через оболочку Б. и служить для них пищей. Усвоение таких веществ происходит с помощью эктоферментов, т. е. ферментов, выделяющихся из клетки наружу. Под их действием огромные количества органических веществ (белков, крахмала, жиров, клетчатки и т. д.) подвергаются быстрому разложению. При этом образуются более простые растворимые в воде вещества. Таким именно путём идёт разложение трупов ж-ных, пожнивных остатков, древесной листвы, перепревание навоза и т. д. Только небольшая часть веществ, образующихся при разложении, поступает внутрь бактериальной клетки и служит для её питания непосредственно и снова превращается в сложные органические вещества тела Б. Значительная же часть продуктов распада остаётся неиспользованной. Деятельность таких Б. имеет огромное значение в превращении веществ в природе. Благодаря их деятельности в почве накапливаются питательные для с.-х. р-ний вещества (см. Почва).

Дыхание Б. Процесс дыхания для Б. имеет то же значение, что и для всех др. живых организмов, - получение необходимой для их жизнедеятельности энергии. Б., нуждающиеся для своего дыхания в свободном кислороде, носят название аэробных. Не все Б. обязательно нуждаются в свободном кислороде. Известно большое количество Б., к-рые получают необходимую для своей жизнедеятельности энергию, не окисляя, но лишь разлагая сложные органические вещества (чаще всего углеводы) на более простые продукты. Вызываемые ими превращения органических веществ известны под названием брожений. Б., могущие жить без свободного кислорода, называются анаэробными. На собственно процессы жизнедеятельности Б. тратят только часть энергии, выделенной в процессах дыхания (от 6 до 35%). Большая часть энергии теряется или в форме тепла или в нек-рых случаях даже света (светящиеся бактерии).

Б. и среда. Для развития Б. требуют наличия определённых условий. Деятельность Б. в сильной степени зависит от темп-ры. Большая чacть Б. лучше всего развивается при темп-ре 25 - 35°. При 10° их деятельность сильно замедляется. При темп-ре 50* развитие Б. обычно приостанавливается. Наряду с этими, широко распространёнными Б. известны и такие, к-рые лучше развиваются при более низкой темп-ре (10-20°). Их развитие продолжается, правда, очень медленно, даже при 0°. Нек-рые же Б. (т. н. термофильные) лучше развиваются при 50 - 60°, прекращая свою деятельность только ок. 70°. При темп-ре 60 - 70° большая часть Б. погибает через неск. мин. Бактериальные же споры часто сохраняют жизнеспособность при длительном кипячении. Уничтожить споры Б. можно только путём нагревания перегретым паром при 120° ок. получаса или сухим жаром при 160 - 170° ок. часа. На этом основана техника горячего консервирования.

Большое значение для Б. имеет реакция среды. Большая часть Б. может развиваться только при нейтральной или слабощелочной реакций среды. Кислые подзолистые почвы содержат поэтому гораздо меньше Б., чем чернозёмы или др. почвы с нейтральной или слабощелочной реакцией. По этой же причине хорошо сохраняются: квашеная капуста, силосованный корм и др. продукты, т. к. образующаяся при квашении молочная кислота препятствует развитию гнилостных Б., портящих продукт. Однако на кислых квашеных продуктах могут развиваться различные плесени. Они разлагают молочную кислоту до углекислоты и открывают возможность для развития гнилостных бактерий. Плесени растут только при хорошей аэрации. Поэтому квашеные продукты следует хранить без доступа воздуха (силосованный корм и др.). В этом случае они будут лучше сохраняться.

Б. очень чувствительны к влажности. В сухом состоянии Б. не могут расти, и многие из них погибают через неск. часов. Нек-рые же Б. в сухом состоянии могут сохраняться довольно долго (до 10 лет). Молочнокислые Б в сухом виде пересылают на маслодельные заводы.

Развитию Б. препятствует также высокая концентрация солей, напр., в присутствии больших количеств поваренной соли Б. перестают развиваться. Это широко используется для целей консервирования (засолка пищевых продуктов).

Распространение бактерий. Б. очень широко распространены в природе. Они встречаются буквально всюду: на поверхности нашего тела и одежды, в пищевых продуктах, в воде, в воздухе, почве и т. д. и притом в огромных количествах. Так, в 1 см³ рыночного молока редко бывает меньше 25 млн. Б.; в 1 см³ простокваши или 1 г сыра насчитываются миллиарды Б. Десятки млрд. Б. насчитываются в 1 г навоза или почвы, и если принять вес пахотного слоя 1 га почвы в 3 тыс. т, то живой вес Б. на 1 га составит ок. 10 т.

Наибольшее значение в с. х-ве имеют след. группы и виды бактерий.

I. Почвенные бактерии. 1) Азотусвояющие Б. способны переводить азот воздуха в азотистые соединения, пригодные для питания как самих этих Б., так и с.-х. р-ний. Из числа усвояющих азот Б. наиболее важен азотобактер(см.), живущий в почве, преимущественно в зоне распространения корней р-ний. Не менее важное значение имеют клубеньковые Б., развивающиеся в клубеньках на корнях бобовых р-ний (см. Клубеньковые бактерии). 2) Гнилостные Б. разлагают белковые вещества отмерших р-ний, трупы ж-ных и т. д. В результате деятельности гнилостных Б. в почве из белков образуются аммонийные соли, необходимые для питания р-ний. Гнилостные Б. вызывают также быструю порчу пищевых продуктов - мяса, рыбы, овощей. Из числа гнилостных Б. в почве наиболее распространены: сенная палочка (Вас. subtilis), картофельная палочка (Вас. mesentericus), флуоресцирующие Б. (Bact. fluorescens) и многие др. 3) Нитрифицирующие Б. - две группы Б., окисляющие аммонийные соли. Б. первой группы - нитрозобактерии - окисляют аммонийные соли в соли азотистой кислоты. Б. второй группы - нитратобактерии - окисляют азотистую кислоту в азотную. Совместная деятельность обеих групп Б. приводит к образованию в почве селитры (см. Нитрификация). Успешная деятельность их осуществляется в хорошо обрабатываемых почвах. 4) Денитрифицирующие В., вызывающие восстановление солей азотной кислоты до азотистой, аммиака, иногда с образованием газообразного азота. Деятельность денитрифицирующих Б. может привести к потерям азота из почвы. Наиболее распространены Bact, denitiofluorescens, Bact. denitrificans. 5) Б., окисляющие серу и сероводород; они превращают серу и сероводород, образующиеся при гниении белков, в соли серной кислоты. Наиболее важен в почве Thiobacillus thioxydans. 6) Б., разлагающие клетчатку, разрушают клетчатку отмерших р-ний, вызывают перепревание соломы. В почве распространены различные аэробные виды: Cytophaga, Cellvibrio и др. В заболоченных местах чаще находятся анаэробные виды: Вас. cellulosae hydrogenicus, Вас. cellulosae methanicus. 7) Б., разлагающие крахмал и пектиновые вещества, разрушают ткани (семена, клубни) отмерших р-ний в почве; вызывают порчу овощей. Наиболее распространён в почве Вас. amylobacter. Порчу овощей часто вызывает Вас. carotovorus. Кроме перечисленных групп, в почве встречается много др. Б., разлагающих различные органические вещества и имеющих большое значение в превращениях азотистых и минеральных веществ (cepы, фосфора, железа).

II. Бактерии, вызывающие брожения. 1) Молочнокислые Б. превращают сахар в молочную кислоту, вызывают скисание молока, имеют большое значение при изготовлении кисломолочных продуктов (простокваши, сметаны, кефира, кумыса и др.), сливочного масла, сыров. Очень велика роль молочнокислых Б. при силосовании. Образуемая в силосе молочная кислота консервирует корм. Наиболее важны Streptococcus lactis, Bact. bulgaricum, Streptobacterium plantarum. Ацидофильные молочнокислые Б. (Bact. acidophilum) применяются в виде ацидофилина (ацидофильная простокваша) для борьбы с поносами молодняка (телят, поросят, цыплят). 2) Маслянокислые Б. превращают сахар и др. углеводы в масляную кислоту и газы - углекислоту и водород; вызывают порчу многих продуктов и консервов. Наиболее распространён Вас. amylobacter. 3)Пектинразлагающие Б. вызывают разложение пектиновых веществ. Играют большую роль при мочке льна и др. лубоволокнистых р-ний, т. к. разрушают пектиновые вещества, склеивающие пучки лубяных волокон с др. тканями р-ний. Наиболее важны Вас. ielsineus, Bact. macerans, Granulobacter pectinovorum. 4) Уксуснокислые Б. превращают спирт в уксусную кислоту, вызывают порчу вина. Применяются для изготовления уксуса. Представители: Bact. aceti, Bact. xylinum, Bact. orleanense (используется при приготовлении виноградного уксуса) и Bact. scntitzenbachii (используется при производстве уксуса).

III. Бактерии, вызывающие болезни с.-х. р-ний (см. Бактериозы).

IV. Бактерии, вызывающие болезни с.-х. ж-ных (см. Микроорганизмы болезнетворные).

Литература: Курс микробиологии, 3 изд., под ред. А. Ф. Войткевич, М., 1940; Научный отчёт Всесоюзного научно-исследовательского института сельскохозяйственной микробиологии, М" 1945; Фёдоров М., Микробиология, 4 изд., М., 1949.