Удивительные свойства раненых растений

Т о к и н Б. П.

 

 

Целебные яды растений

Повесть о фитонцидах

Печатается по постановлению Редакционно-издательского совета Ленинградского университета

 

УДК 581.573.4

Токин Б.П. Целебные яды растений. Повесть о фитонцидах. Изд. 3-е, испр. и доп.— 5 Изд-во Ленингр. университета, 1980.—280 с. Ил.—67, библиогр.— 31 назв.

Автор этой книги — заслуженный деятель науки РСФСР, доктор биологических наук, профессор Ленинградского университета имени А.А. Жданова, лауреат Государственной премии, Герой Социалистического Труда Борис Петрович Токин — хорошо известен читателям по предыдущим его печатным трудам о фитонцидах. Выпущенная Лениздатом в 1967 и 1974 годах книга Б.П. Токина «Целебные яды растений» была доброжелательно встречена читателями. Настоящее издание дополнено новыми материалами, полученными наукой о фитонцидах за последние годы.

Книга рассчитана на широкий круг специалистов сельского и лесного хозяйства, биологов, врачей, работников пищевой промышленности, а также для всех, кто любит и изучает природу.

 

 

© Лениздат, 1967 г.

© Лениздат, 1974 г., с изменениями

© Издательство Ленинградского университета, 1980 г., с изменениями

 

Оглавление:

От автора.................................................................................................. 5

Что такое фитонциды............................................................................ 8

Удивительные свойства раненых растений.............................................. 8

И не раненые растения выделяют фитонциды....................................... 15

Химия фитонцидов.................................................................................. 27

Продукция фитонцидов неотделима от жизни растения в целом.......... 32

Разнообразные реакции микроорганизмов на фитонциды................ 36

Картины смерти инфузорий под влиянием фитонцидов......................... 39

Гибель микро- и макроорганизмов от фитонцидов апельсина, лимона и мандарина 42

Хемотаксис.............................................................................................. 49

О взаимоотношениях растений и животных..................................... 53

Фитонциды, насекомые и клещи............................................................ 56

Интересные наблюдения практиков...................................................... 61

О тлях, бабочке и пчеле.......................................................................... 63

О ядовитых для человека растениях. Млекопитающие и фитонциды.... 67

Болезни растений и животных. Как использовать фитонциды в сельском хозяйстве 79

Защитные силы организмов. Фитонциды — один из факторов иммунитета растений 79

Д.Д. Вердеревский и молдавская школа иммунологов.......................... 90

Об исследованиях школы Л.В. Метлицкого............................................ 96

Фитонциды и защита растений от болезней........................................... 98

Взаимные влияния растений в природе............................................. 115

О любви, ненависти и о равнодушии растений друг к другу................. 115

Исследования А.М. Гродзинского и других учёных............................... 119

Опыты А.А. Часовенной......................................................................... 124

Медицина и фитонциды....................................................................... 131

Секрет «спящей красавицы». О народной медицине........................... 132

Как врачи используют фитонциды высших растений............................ 137

Надо улучшать защитные свойства нашего организма.......................... 159

Просьба к учёным-ветеринарам........................................................... 161

Немного о вирусах................................................................................. 168

Радости и тревоги врачей и биологов.................................................... 175

Загадки лесов, лугов и степей............................................................. 178

Фитонциды и пищевая промышленность......................................... 184

Фитонциды водных и прибрежных растений. Исследования Ф.А. Гуревича и В.П. Тульчинской          191

Так что же такое фитонциды?.......................................................... 199

Продуцирование низшими и высшими растениями фитонцидов — не случайная «игра природы»   199

Иммунитет бактерий............................................................................. 202

Фитонциды и вирусы............................................................................. 204

Почему организм человека не нейтрален в отношении фитонцидов высших и низших растений?    205

Замечание о поисках противоопухолевых антибиотиков..................... 206

О некоторых дискуссионных вопросах.................................................. 207

О классификации явлений фитонцидов................................................. 208

Просьба автора к своим единомышленникам....................................... 210

Вместо заключения.............................................................................. 211

Немного об истории проблемы фитонцидов........................................ 211

Перспективы исследований.................................................................. 218

Что читать о фитонцидах........................................................................ 222

От автора

Учёный сам обязан быть популяризатором своих открытий и изобретений. Так думал я при написании ещё первых очерков о фитонцидах, но осознал это глубоко лишь впоследствии. Уже первые наброски учения о фитонцидах связали меня зримыми и незримыми узами с тысячами читателей. В многочисленных письмах колхозников, рабочих, молодых учёных, служащих, врачей, учителей, студентов высказано много тёплых слов и дано много очень ценных советов.

Я благодарю исследователей в области фитонцидов, молодых и старых, профессиональных учёных и любителей природы — всех, кто своей мыслью и экспериментами, дружественными письмами и критикой содействовали развитию новой проблемы — фитонцидов. Благодарю в одинаковой мере и за похвалу, и за критику.

Десятилетия отделяют нас от момента открытия явления фитонцидов в растительном мире. Пройден длинный путь работы и борьбы. Мне хочется, чтобы читатели книги знали, что проблема фитонцидов, рождённая советской наукой, давно не принадлежит только автору книги. Своим развитием эта проблема обязана многим исследователям.

С волнением я вспоминаю первые шаги становления новой проблемы. Это было полстолетия назад, во времена моей юности. Благодарю судьбу за то, что уже в самом начале борьбы за новую проблему я не был одинок. Уже в первоначальных наблюдениях за действием растений на расстоянии приняли участие врачи А.Г. Филатова и А.Е. Тебякина.

С волнением вспоминаю я свою работу с А.Г. Филатовой, И.В. Торопцевым, А.В. Ковалёнок, Т.Д. Янович и другими врачами и биологами Томска. Мы пытались «мобилизовать» фитонциды на службу медицине, особенно в годы Великой Отечественной войны. С благодарностью вспоминаю я помощь Д.Д. Яблокова и других деятелей медицины. Особенно большую научную и нравственную поддержку в борьбе за новую проблему оказали уже ушедшие из жизни известный стране хирург академик Академии медицинских наук СССР Андрей Григорьевич Савиных и выдающийся биолог академик Алексей Алексеевич Заварзин.

Многие советские и иностранные учёные своими яркими оригинальными исследованиями подняли проблему фитонцидов на новую ступень. Особенно велика роль украинских учёных во главе с академиком Виктором Григорьевичем Дроботько и кишинёвских учёных во главе с профессором Дмитрием Дмитриевичем Вердеревским.

В первых очерках я рассказывал только о том, что делал собственными руками, видел собственными глазами или что делали сотрудники руководимых мною лабораторий и связанных со мною научных учреждений. Эта книга лишь наполовину моя. Она значительно дополнена исследованиями многих учёных.

Читатели знают, что я биолог и, конечно, не могу дать каких-либо практических медицинских советов или указаний по растениеводству и пищевой промышленности. Но я убедился в том, что новые факты о фитонцидах, обнаруживаемые биологами, и их соображения помогают специалистам проводить исследования практического значения, и они делают это, естественно, гораздо более интересно, чем я мог бы сделать сам. Вот почему я уверен, что врачи, растениеводы, животноводы и иные специалисты не осудят меня за «вторжение» в их области знания, а сочтут эту книгу выражением желания советского биолога быть теснее связанным с жизнью и служить своему народу. Я пытался писать так, чтобы новые биологические факты, закономерности и идеи были доступны для размышления и действия каждому врачу, агроному, студенту, каждому колхознику и рабочему.

Наряду с изложением результатов опытов, которые могут быть проведены лишь в специально оборудованных лабораториях, я пытался сообщить такие факты, которые доступны проверке в несложных условиях. Я горячо верю, что новые явления, обнаруженные во взаимоотношениях растений, микробов, животных и человека, удастся всё шире использовать в практике.

Развитие науки и задачи практики вызвали к жизни в последнее десятилетие много исследований фитонцидов, осуществлённых молодыми учёными и учёными старшего поколения — пионерами в науке о фитонцидах.

Много разных дополнений внесено в эту книгу по сравнению с первым её изданием.

Я решил, однако, воздержаться от изложения интереснейших и разносторонних открытий многих учёных о роли фитонцидов в жизни биоценозов — растительных сообществ. В последнее десятилетие в этой области знания сложились оригинальные научные направления. Особенно обширны исследования школы, возглавляемой А.М. Гродзинским. Много новых наблюдений провела и пионерка в исследовании фитонцидов во взаимоотношениях растений ленинградка А.А. Часовенная.

Следует учесть, что многое в открытиях учёных о химических взаимовлияниях растений далеко выходит за рамки учения о фитонцидах. Интересующиеся новыми исследованиями могут обратиться к источникам, перечень которых дан в конце книги. Приятно сознавать, что ни одно из них не вступило в противоречие с созданным в нашей стране биологическим учением о значении фитонцидов для самих растений, об их роли во взаимоотношениях между организмами.

Под флагом «антибиотики высших растений» и «фитоалексины» успешно развивается проблема фитонцидов и в других странах. Не будем огорчаться тем, что некоторые учёные, работая в области фитонцидов, желают казаться вполне независимыми от учения о фитонцидах. Сложное это дело — наука, особенно если учесть, что к бескорыстной жажде познания тайн природы могут примешиваться и чувства, и поступки, далёкие от науки, продиктованные излишним честолюбием. Конечно, грустно, что и среди советских биологов и медиков нет-нет да и появляются «Иваны, не помнящие родства», забывающие, что приоритет советской биологии в открытии фитонцидов и формулировании учения совершенно бесспорен.

Я писал уже, что проблема фитонцидов давно принадлежит не только мне, а большому коллективу энтузиастов, обнаруживших в растительном мире столь много интересного, что первоначальные мои исследования кажутся уже слабой тенью в свете современных исследований. Что касается гордости за своё открытие, то она, конечно, свойственна мне, но я могу считать себя счастливым, ибо открытие столь непоколебимо вошло в науку, что очень часто пишется о фитонцидах без всякого упоминания автора открытия. Это высшая победа исследователя. Как и при написании предыдущих книг, мои мечты связаны с волнениями девушек и юношей, только что вступающих на прекрасную тернистую дорогу науки.

Вам, молодые учёные, принадлежит всё прошлое науки, и от вас зависит её дальнейший победный путь.

С каждым уходящим днём остаётся всё меньше и меньше времени для жизни и творчества. Наука, однако, бессмертна: она — в преемственности фактов и борьбе идей, составляющих её содержание, в прогрессе и заблуждениях.

Читатели отнесутся, я уверен, снисходительно к тому, что некоторые страницы книги написаны, так сказать, не только мозгом, но и сердцем. Я очень люблю своё «незаконнорождённое дитя в науке». При написании книги я не раз увлажнёнными глазами всматривался в прошлое, вспоминая свои неудачи и успехи, и с оттенком лёгкой грусти и в то же время оптимистически вглядывался в даль. Теперь нельзя уже сомневаться в том, что проблема фитонцидов никогда не устареет, что усилиями новых и новых поколений молодёжи будет воздвигнуто такое научное здание, в фундаменте которого моё открытие останется лишь в виде одного из кирпичиков. Но всё же останется!

Преклоняюсь перед будущим науки и не стыжусь своего скромного прошлого.

Как и в первом издании книги, я передаю моё сердечное спасибо Елене Васильевне Захаровой. Елена Васильевна многие годы своей жизни отдала нашей лаборатории и явилась одним из самых энергичных и бескорыстных борцов за новую проблему. Благодарю сердечно Людмилу Николаевну Святогор за помощь при подготовке рукописи этой книги. Я искренне благодарю и редактора моей книги Валентину Михайловну Николаеву за многие критические замечания.

Б.П. Токин,

сентябрь 1978 г.

Факты — это воздух учёного.

И.П. Павлов

Что такое фитонциды

Нам с вами, читатель, предстоит вступить в новую, основанную нашей отечественной наукой область знания. В ней, как и во всякой другой отрасли науки, для того чтобы избежать неточных выводов, нужно запастись терпением и изучить много фактов. Так мы и поступим, а потом уже сделаем обобщения, создадим теорию.

Химия фитонцидов

Мы познакомились с некоторыми фактами мощного бактерицидного, протистоцидного и противогрибкового действия фитонцидов. Многое казалось на первых порах невероятным: бактерицидная сила фитонцидов, скорость распространения летучих фитонцидов в воздухе, быстрота их проникновения сквозь поверхностные слои клеток и т.д. Вспомним туберкулёзную палочку. В высохшей мокроте этот микроб остаётся жизнеспособным от 3 до 8 месяцев; такие испытанные антисептики, как карболовая кислота в 5-процентном растворе или сулема в 0,5- процентном растворе, убивают туберкулёзную палочку лишь через 12—24 часа. В течение 10—30 минут этот микроб не погибает в 10—15-процентном растворе серной кислоты. Конечно, удивительно, что столь стойкий микроб убивается вне организма в первые же пять минут фитонцидами... чеснока!

Нет ли в этом чего-либо таинственного, сверхъестественного? Пока явление до конца не разгадано, оно кажется таинственным. Но это не более мистично, чем, положим, действие синильной кислоты или гашиша на человеческий организм либо роль витаминов и т.д. Тысячелетия были известны не менее загадочные факты с луком и до открытия фитонцидов, только эти факты примелькались и не останавливали на себе внимания.

Разве те слёзы, которые проливает домашняя хозяйка при резании лука, менее таинственны, чем быстрота умерщвления луком каких-либо бактерий? «Плач» хозяйки вызывается тем, что летучие вещества лука исключительно быстро распространяются и вызывают ответную реакцию — выделение слёз. Или вспомним быстроту действия горчичников. Нас не удивляют эти обыденные факты. Известие же о быстром действии фитонцидов на первых порах вызвало сомнения даже у высококвалифицированных химиков. Между тем как раз химикам предстоит снять покров тайны, окутывающий новую главу науки — фитонциды, снять в интересах теории и практики здравоохранения, ветеринарии, растениеводства и иных областей человеческой деятельности.

Много опытов провели в последнее десятилетие учёные, что бы выяснить химическую природу фитонцидов, и всё же, надо признать, мы находимся лишь в самом начале исследований в этой области.

Более всего посчастливилось пенициллину и грамицидину. Без преувеличения можно сказать, что целая армия химиков атаковала плесневый грибок пенициллиум и микроскопическую почвенную бактерию бациллус бревис, из которой получен грамицидин. С большой достоверностью определена химическая природа этих целебных веществ.

Гораздо менее разработана химия фитонцидов высших растений, и особенно их летучих фракций. Пионерами в исследовании химии фитонцидов высших растений являются советские учёные. Обстоятельные работы проведены в отношении фитонцидов лука и чеснока. И.В. Торопцев и И.Е. Камнев в 1942 году выделили бактерицидный препарат из чеснока в виде порошка и растворов. Тогда же Т.Д. Янович получила препарат из чеснока — сативин, привлёкший внимание многих врачей. В 1967 году М.Я. Спивак получил препарат, названный им фитонцидином. Многие и другие препараты получены из чеснока.

Американские учёные в 1944—1945 годах извлекли из чеснока бактерицидный препарат аллицин и высказали предположение о его химической природе. В 1948 году в Швейцарии сделали попытку синтезировать действующие бактерицидные вещества чеснока.

Известно ещё не менее десяти попыток химиков разных стран узнать точный состав фитонцидов чеснока. Более десятка препаратов создали из чеснока, но каждый из них отличается от других по химическому составу и действию на микробов, а все они уступают ещё по своей противомикробной силе природному тканевому соку чеснока и его летучим фитонцидам.

Химический состав фитонцидов чеснока и лука пока точно неизвестен. Выяснено только, что действующие бактерицидные вещества — не белковой природы. По данным Торопцева и Камнева, фитонциды чеснока по своей химической природе близки к глюкозидам — веществам, широко распространённым в растительном мире. Из чеснока выделено вещество, подавляющее бактерии уже в разведении 1:250 000. Названо оно аллиином. Это маслянистая жидкость, растворяющаяся в спирте и эфире, но плохо растворяющаяся в воде. Состоит из углерода, кислорода, водорода и серы. Химики пишут её формулу так:

C3H5 – S – C3H5

II

O

Думать, однако, что это и есть фитонцид чеснока, неправильно. В лучшем случае аллиин — один из компонентов сложного комплекса веществ, являющегося фитонцидом. Учёным известно, что фитонциды чеснока и лука не представляют собой лишь одно соединение; они могут быть и комплексом веществ. Соки чеснока и лука, нелетучие при комнатной температуре, отличаются по составу от летучих фитонцидов этих же растений. Менее всего известна химия летучих фитонцидов. Хотя в отношении состава фитонцидов у нас имеются лишь более или менее обоснованные догадки, одно ясно: химия фитонцидов разных растений весьма различна. Мы судим об этом по их неодинаковому биологическому действию на микро- и микроорганизмы^[6].

Антимикробные вещества растений могут оказаться очень простыми соединениями. Так, Р.М. Каминская выделила из можжевельника фитонцидное вещество С₁₁Н₁₈. Оно убивает кишечную палочку, возбудителей тифа и паратифа А и В, возбудителя дифтерии, дизентерийную палочку. Натуральные фитонциды можжевельника, однако, навряд ли состоят только из названного вещества. Впрочем, это соображение относится и к хорошо изученным химиками фитонцидам низших растений. Так, возможно, что натуральные фитонцидные вещества типа пенициллина, содержащиеся в плесневых грибах, богаче, красочнее, чем извлекаемые из них лекарственные препараты.

Изучение состава летучих фитонцидов привело к заманчивой мысли: сравнить их с эфирными маслами растений. Я в первые годы исследований был уверен в необходимости отождествления летучих фитонцидов с эфирными маслами. Впоследствии оказалось, однако, что летучие фитонциды и эфирные масла нельзя отождествлять.

Многие опыты в нашей и других лабораториях убедили нас в том, что не только эфиромасличные растения, но и растения, не содержащие эфирных масел, обладают прекрасными фитонцидными свойствами; раненые листья дуба, например, очень хорошо на расстоянии убивают различных микробов. И в то же время некоторые эфиромасличные растения имеют весьма слабую способность убивать микроорганизмы. Так, фитонциды листьев всем известной герани очень плохо, лишь в течение часов, убивают простейшие одноклеточные организмы. Кстати сказать, совершенно необязательно, чтобы растительные вещества, имеющие запах, обладали фитонцидными свойствами.

Как получают эфирные масла? Главный способ — перегонка эфирных масел с водяным паром. Нам надо получить, например, эфирное масло из листьев эвкалипта или из кожуры плода лимона. Заготовим сырьё. Измельчим его и подвергнем действию горячего пара. Эфирное масло, в микроскопических частицах находящееся в особых вместилищах, называемых желёзками, выступает и извлекается паром. Масло собирают в особые сосуды, иногда очищают химическими веществами и вторично перегоняют с горячим паром. Получается маслянистого вида жидкость, почти нерастворимая в воде; на бумаге она, как и подсолнечное масло, оставляет пятно.

Допустим теперь, что у какого-либо растения, например у чёрной смородины, летучие фитонциды и эфирное масло являются одними и теми же совокупностями веществ. Для того чтобы понять химическую природу летучих фитонцидов, описанный способ перегонки эфирных масел следует признать очень плохим; при действии горячего пара некоторые составные части летучих фитонцидов изменяются.

Перегонка эфирных масел производится не только из свежего, но и из сушёного материала. Что же там остаётся от натуральных, естественных летучих фитонцидов? Ведь есть растения (лук и другие), которые в первые минуты после измельчения расходуют почти все свои летучие фитонциды. Ясно, что, перегоняя из таких растений эфирные масла, получаем не естественные фитонциды, а какие-то сильно изменённые продукты.

Учёные с помощью остроумных и кропотливых опытов убедились, что летучие фитонциды и эфирные масла необязательно являются одними и теми же веществами. Расскажем об исследовании на листьях чёрной смородины.

Тонкой металлической иглой или остро заточенной деревянной иголкой удаляются все желёзки с эфирными маслами. Для полного устранения следов эфирного масла можно протереть лист промокательной (фильтровальной) бумагой. Если такой лист растереть между пальцами, то запах эфирного масла не обнаружится. И вот лист без всяких следов эфирного масла всё равно продолжает выделять летучие фитонциды и убивать микробов на расстоянии.

Итак, совершенно ясно, что полученные различными способами эфирные масла, конечно, не являются в точности той совокупностью веществ, которые выделяются живым растением. Не случайно, что эфирные масла ядовиты в отношении тех растений, из которых они выделены. Например, анис, розмарин и лаванда погибают от паров собственных эфирных масел.

Точно так же полученные различными иными путями бактерициды из низших и высших растений вряд ли могут быть целиком отождествлены с той совокупностью бактерицидных веществ, которые вырабатываются в ходе жизнедеятельности растения. Всё это в большей или меньшей мере «изуродованные» фитонциды. Тем интереснее напомнить некоторые данные о бактерицидных свойствах эфирных масел растений.

Известны были бактерицидные свойства эвгенола, ванилина, розового, гераниевого и других масел. В России в 80—90-х голах прошлого столетия применялась стерилизация кетгута (нитки животного происхождения, используемые в хирургии) эфирными маслами хвойных растений. В нашей лаборатории проведены многочисленные опыты, выясняющие, действуют ли эфирные масла на микроорганизмы на расстоянии, то есть убираются ли микроорганизмы парами эфирных масел.

Опыты показали, что пары эфирных масел успешно убивают микроорганизмы. Пары эфирного масла растения душицы прекращают движение инфузорий в течение 1,5—2 минут. Пары эфирного масла серой полыни убивают инфузорий через 30—60 секунд, богородской травы — через 1—1,5 минуты, змееголовника и иссопа — в первые же секунды. Пары эфирных масел некоторых растений убивают тифозных и дизентерийных микробов.

Обнаружено уже много интересного в химии фитонцидов. Больше всего потрудились учёные Б.Е. Айзенман, С.И. Зелепуха, К.И. Бельтюкова и другие во главе с известным украинским микробиологом академиком Виктором Григорьевичем Дроботько. Как и следовало ожидать, в подавляющем числе случаев фитонциды — это не одно какое-либо вещество, а набор веществ, особый для каждого растения.

Противомикробными свойствами обладают вещества, часто встречающиеся в растениях и давно известные науке, — дубильные вещества, алкалоиды, глюкозиды, органические кислоты, бальзамы, смолы, синильная кислота и многие другие. Но, как уже сказано, фитонциды — это чаще всего сложный комплекс химических соединений. Приведём примеры.

Главным действующим началом фитонцидов черёмухи является синильная кислота, но, кроме того, в них имеются бензойный альдегид и неизвестные вещества. Фитонцидные свойства листьев дуба, казалось бы, легко объяснить тем, что в тканевом соке их всегда находятся дубильные вещества. Эти вещества действительно тормозят рост и убивают многих бактерий. На самом же деле фитонциды листьев дуба — это далеко не только дубильные вещества. Дубильные вещества почти не обладают свойством летучести, между тем листья дуба на расстоянии убивают многих бактерий. Как уже говорилось, в большинстве случаев фитонциды — это не белки и не нуклеиновые кислоты.

Много неразгаданного в химии фитонцидов. Одни растения при умирании постепенно теряют свои фитонцидные свойства, другие длительный период сохраняют их. Достойно удивления загадочное явление исключительной «живучести после смерти» некоторых деревьев. Лиственница живёт 400—500 лет, а после смерти древесина её сохраняется сотни и даже тысячи лет. В Государственном Эрмитаже в Ленинграде хранятся срубы могильных склепов, колесницы с колёсами, сплетёнными из корней лиственницы. Эти изделия пролежали более 25 000 лет, и бактерии и грибы не тронули их. Почему? Не примешаны ли к этому загадочному явлению фитонциды?

Не будем более углубляться в область химии. Может случиться, что у отдельных растений в составе фитонцидов имеются вещества, не известные ещё химии. Так думают, например, о некоторых составных частях фитонцидов чеснока. Впрочем, не станем заниматься излишними пророчествами: надо терпеливо ждать результатов исследований и проникнуться уважением к труду химиков, который нередко бывает героическим. Пусть нетерпеливые люди, требующие быстрого ответа о химическом составе фитонцидов, знают, что химический состав растений подчас крайне сложен. История науки показывает, что потребовались многие годы, даже десятилетия, для определения, и то неполного, химического состава эфирного масла некоторых растений. Химики, исследуя фитонциды, сделают много полезного для медицины, ветеринарии и сельского хозяйства.

Перед началом этой главы мы вспомнили замечательные слова великого естествоиспытателя Ивана Петровича Павлова: «Факты — это воздух учёного». Они звучат как заповедь для нынешнего и всех будущих поколений учёных. Можно быть совершенно спокойными и автору книги, и читателю за точность и обилие полученных многими исследователями фактов в области фитонцидов. Мысль читателя может спешить получить ответы на возникшие вопросы, связанные с пониманием роли фитонцидов в природе, со значением открытия фитонцидов для науки, медицины, промышленности. На некоторые из этих вопросов мы будем пытаться дать ответ уже скоро, но центральный биологический вопрос — о значении фитонцидов для жизни самих растений — мы обстоятельно обсудим лишь в конце книги, когда будем располагать гораздо большим количеством фактов о свойствах фитонцидов, чем располагаем сейчас.

Забежим вперёд и предварительно выскажем одно очень ответственное предположение о том, почему фитонцидные свойства появились в ходе эволюции растений и какова их роль в природе.

Любое растение, будь то плесневый грибок или берёза, бактерия или дуб, в ходе своей жизнедеятельности вырабатывает фитонциды, помогающие ему наряду с иными многочисленными приспособлениями бороться против бактерий, грибков и могущих оказаться для него вредными тех или иных многоклеточных организмов. Фитонцидами, образно говоря, растение само себя стерилизует.

Таким образом, под фитонцидами мы условимся понимать вещества растений разнообразной химической природы, обладающие свойствами тормозить развитие или убивать бактерии, простейшие, грибы и те или иные многоклеточные организмы; фитонциды имеют важное значение в предохранении растений от заболеваний, то есть играют важную роль в естественной невосприимчивости растений к заразным заболеваниям.

Хемотаксис

В опытах, о которых до сих пор шла речь, различные органы растений были сильно поранены. Но, как мы уже говорили, и в природных условиях могут возникнуть серьёзные повреждения от дождя, града, ветра, насекомых, грызунов, птиц и т.п. В поле, лесу, степи — везде, где есть растения, постоянно выделяются в атмосферу летучие фитонциды. Точно так же и в реках, прудах, озёрах, океанах — во всех водоёмах, где обитают растения, могут выделяться фитонциды.

Это ставит перед учёными много новых и новых вопросов. Обязательно ли и всегда ли в природе гибнут микроорганизмы под влиянием фитонцидов? Если на лист лимонного дерева или черёмухи, дуба или берёзы попадёт из воздуха та или иная бактериальная клетка, обязательно ли ожидать гибели её от выделяющихся фитонцидов? Если около стебля водного растения окажутся инфузории, обязательно ли их погубят фитонциды этого растения?

Конечно, нет и, может быть, даже в большинстве случаев этого не происходит.

Летучие фитонциды и фитонцидные тканевые соки могут тормозить размножение бактерий и грибков, создавать химические условия, препятствующие другим организмам усваивать питательные вещества. Возникают и иные, ещё более сложные, соотношения между организмами. Растение может выделять во внешнюю среду фитонциды, которые не только не убивают микроорганизмы, но и, наоборот, помогают им размножаться. Далеко не все бактерии и грибки вредны для данного растения, есть и полезные. Среди этих полезных имеются и такие, которые являются противниками других бактерий и грибков, болезнетворных для данного растения, врагами его врагов.

Совершенно очевидно, что деятельность фитонцидов, улучшающих питание, рост и размножение полезных для растений бактерий, играет такую же важную роль, как и деятельность бактерицидных и противогрибковых веществ.

Могут быть и иные, ещё более сложные отношения.

Мы давно предполагали, что в природе существует так называемый хемотаксис подвижных одноклеточных организмов (бактерий, простейших, зооспор грибков и других организмов) в отношении фитонцидов. Под словом «хемотаксис» разумеется явление определённо направленного движения организмов навстречу или в сторону от какого-нибудь химического вещества. Движение от химического источника называют отрицательным хемотаксисом, движение навстречу — положительным. Конечно, ни о каком сознательном действии, ни о каком выборе места одноклеточными организмами здесь не может быть и речи. Это физико-химические и биологические явления.

Представим себе, что на поверхности влажного листа оказалась подвижная бактерия или подвижные воспроизводительные клетки определённого грибка. Если на листе, на том микроскопическом влажном пространстве, где оказался подвижный микроб, выделяются в ничтожных дозах фитонциды, которые могут вызвать явление отрицательного хемотаксиса, то это хотя бы на очень короткое время помешает непосредственному соприкосновению паразита-микроба с клетками тканей листа. А затем могут вступить в действие и другие защитные механизмы растения; в последующие секунды или минуты ветер может сбросить микроскопического врага с листа.

Чувствительность бактерий ко многим веществам крайне велика. Так, одна двухсотмиллионная часть миллиграмма вещества, называемого пептоном, находящаяся в стеклянной трубочке с микроскопическим диаметром, может вызвать отчётливый хемотаксис у гнилостных бактерий в жидкой среде, в которую опущена трубочка.

Не требуется, конечно, да и невозможно сообщать здесь о многих фактах, касающихся хемотаксиса и его роли во взаимоотношениях микроба-паразита и растения-хозяина. Но всё же об одном явлении расскажем. Возбудитель наиболее страшной болезни винограда, называемой мильдью, это гриб плазмопара витиколя. Зооспоры, которыми он может размножаться, как ни странно, «находят» устьица на листе винограда и проникают внутрь тканей. Каким образом? Достаточно доказано: вследствие положительного хемотаксиса зооспор. Очень может статься, что не только этот гриб приспособился в ходе сопряжённой эволюции с растением винограда к его фитонцидам, но и выработался положительный хемотаксис зооспор гриба к фитонцидам винограда, скорее к их каким-то компонентам, связанным пространственно с устьицами листьев.

Правильность предположения о хемотаксисе микроорганизмов в отношении фитонцидов подтвердили опыты. Это ещё только лабораторные опыты и на основании их нельзя полностью решить вопрос о том, что происходит в природе; но они представляют большой интерес.

Работая с инфузориями, мы обратили внимание на любопытное явление: если поднести источник летучих фитонцидов к капле жидкости, то находящиеся в ней инфузории в очень короткий срок меняют направление своего движения — теперь они движутся не передним концом вперёд, а задним.

Поставим опыт с фитонцидами цитрусовых. Поднесём к капле воды с инфузориями гляукомы кашицу из листьев апельсинового, лимонного или мандаринового деревьев. Под микроскопом видно, как в первые доли секунды инфузории меняют своё движение на обратное. Последим за ними в течение минуты. Если источник фитонцидов не слишком мощный, если инфузории остаются живыми, все они совершают свои поступательные движения задним концом вперёд, вращаясь одновременно вокруг своей длинной оси и производя ещё третье движение, которое может быть названо воронкообразным.

Удалим теперь стекло с висячей каплей от источника фитонцидов. Через одну, две, три, четыре минуты все гляукомы снова начинают двигаться нормально, передним концом вперёд. Когда мы в этом убедимся, приблизим снова источник летучих фитонцидов. И вновь все гляукомы, как по команде, двигаются задним концом вперёд. Речь идёт буквально о долях секунды. Все инфузории моментально, словно по команде «назад!», изменяют своё движение.

Возникает вопрос: относится ли такое явление к хемотаксису? Опыты и наблюдения, сделанные не в природной, а в лабораторной обстановке, подтверждают это предположение.

Возьмём стеклянную чашку любого размера. На подставки положим стеклянную трубку около 10 сантиметров длиной, с любым внутренним диаметром, однако таким, чтобы жидкость с простейшими, которой заполняется вся трубка, не выливалась при её горизонтальном положении. Один конец трубки запаян, а другой оставляется открытым (рис.20).

Рис.20. Хемотаксис простейших. а — как ставится опыт: 1 — стеклянная трубка с водой, в которой находятся инфузории, 2 — кашица из растений — источник летучих фитонцидов; б — результат опыта через 2 минуты после его начала; в — результат опыта через 5 минут — все инфузории оказались у закрытого конца.

 

В каждом участке этой трубки видны под микроскопом плавающие инфузории. Поставим опыты с гляукомами. В зависимости от того, под каким увеличением микроскопа или лупы рассматривать трубку, будет видно большее или меньшее количество гляуком.

Подберём такую взвесь инфузорий и такое увеличение, чтобы в каждом поле зрения (то, что видишь под микроскопом, не передвигая трубку) было 10—20 экземпляров инфузорий. Положим теперь на дно чашки готовый для опыта источник фитонцидов, например измельчённые листья черёмухи, лавровишни, цитрусовых и т.п.

Мы обнаружим поразительное явление: инфузории, совершая, казалось бы, только беспорядочные движения, начинают плыть от источника раздражения, то есть от открытого конца трубки к закрытому. При удачных сочетаниях условий (удачно выбранные растения, количество источника, температура и т.п.) результаты таких опытов бывают очень наглядными. Можно добиться, чтобы вследствие отрицательного хемотаксиса к летучим фитонцидам уже в течение 30 секунд на расстоянии 2—3 миллиметров от источника не оказалось ни одной инфузории: все они уплывут по направлению к закрытому концу.

Вычисления показывают, что если бы инфузория всё время двигалась по прямой линии от источника фитонцидов, то за 30 секунд она проплывала бы расстоян