Микробы вырабатывают красящие вещества

Интересно наблюдать колонии микроорганизмов в чашке Петри. Пытливый глаз человека различит здесь множество разнообразных цветовых оттенков. Колонии грибов, например, могли бы быть поставщиками красящих веществ, как самая совершенная фабрика по производству красителей. Мельчайшие черные головки, словно зернышки мака, покрывают колонию гриба, названного из‑за своей черной окраски Aspergillus niger (niger по‑латински значит черный). Другой гриб – A. flavus (что значит желтый) – образует колонии красивого желтого цвета, а колонии Penicillium chrysogenum, вырабатывающего пенициллин, окрашены в ярко‑зеленый цвет (фиг. IV, вверху справа).

Колонии дрожжей бывают самой различной окраски – желтые, оранжевые, красные, белые, кремовые, розовые, фиолетовые, черные или коричневые (фиг. IV, вверху слева и внизу справа).

Не уступают грибам и бактерии. Окраска их колоний очень разнообразна: Staphylococcus albus образует белые колонии, Bacterium violaceum – фиолетовые, Bacillus janthinus – цвета индиго, Pseudomonas aeruginosa – голубые, Bacterium fluorescens – зеленые, Sarcina lutea – желтые, Serratia marcescens – красные (фиг. IV, внизу слева).

Из микроорганизмов были выделены многие красящие вещества и изучен их химический состав. Некоторые из них, улавливая световую энергию, принимают участие в фотосинтезе. У зеленых водорослей это зеленый хлорофилл, а у сине‑зеленых водорослей – голубоватый фикоциан.

В клетках нескольких видов микробов было установлено присутствие красящего вещества крови – гемоглобина! Некоторые из этих красящих веществ являются антибиотиками, как, например, желтый хлортетрациклин или красный актиномицин.

Бактерии в истории человечества

Древнеримский историк Квинт Курций Руф в своей «Истории Александра Македонского» так описал одну из его побед при покорении Малой Азии. При осаде города Тироса в 332 году до н. э. в армии Александра Македонского произошло неприятное событие – в хлебе появились большие красные пятна, напоминающие пятна крови, и солдат охватил страх. Они посчитали это за плохое предзнаменование. Хитрый придворный мудрец Александра истолковал это «знамение» так: «Кровавые пятна действительно знак богов, но поскольку они находятся внутри запеченного хлеба, это означает гибель войск, находящихся внутри осажденных стен города. Боги указывают на свою благосклонность войскам Александра и дают понять, что его победа обеспечена». Толкование мудреца так подняло дух армии, что солдаты с воодушевлением атаковали стены города и в скором времени захватили его.

Схожие случаи известны и из истории Средних веков. В VI веке «кровавые пятна» в хлебе появлялись во французском городе Тур.

Подобные же пятна вызвали сильное волнение в 1819 году в итальянском селе Леньяро близ Падуи. В одном из домов на кукурузных лепешках появились красные пятна. Вскоре «эпидемия» охватила всю деревню и потребовалось вмешательство властей, поскольку волнение населения приняло характер паники. Комиссия специалистов исследовала загадочный случай. Все указывало на то, что «кровавые» пятна вызваны какими‑то микроорганизмами. Один из членов комиссии перенес некоторое количество «зараженного» хлеба на свежий, и пятна очень скоро появились и на этом хлебе. Это было верное доказательство того, что возбудитель «эпидемии» – живой организм. После дезинфекции зараженных продуктов распространение красных пятен прекратилось. В честь мореплавателя Серрати эту «чудотворную» бактерию назвали Serratia marcescens (marcescens означает гниющий). S. marcescens синтезирует в своих клетках кроваво‑красное красящее вещество продигиозин. Теперь мы уже не только знаем химический состав этого вещества, но и научились получать его искусственным путем. Этого впервые добились в 1962 году американские химики Г. Раппопорт и К. Г. Холден.

Микробы и витамины

Хорошо известно, что для нормального роста и развития человека и животных недостаточно пищи, содержащей только источники энергии и «строительного» материала. Животному организму необходимо еще небольшое количество веществ, названных польским врачом Казимиром Функом (1912) витаминами. К ним относятся соединения, создать которые сам организм не в состоянии и должен усваивать их с пищей. Недостаток витаминов в пище обычно вызывает различные болезненные симптомы.

Большая часть витаминов растительного происхождения. Некоторые из них (витамин А и витамин D) принимают свой окончательный химический облик лишь в организме животных, где они создаются из близких по составу провитаминов, содержащихся в пище.

Витамины очень тесно связаны с ферментами и, как правило, входят в состав последних в качестве так называемых коферментов. Такие ферменты состоят в основном из двух частей: апофермента, соединения белкового характера, и кофермента, представленного обычно одним из витаминов. В качестве примера сложного фермента можно привести карбоксилазу, которая при разложении сахаров освобождает углекислоту из пировиноградной кислоты. Кофермент карбоксилаза (или кокарбоксилаза) и есть витамин В₁ который связан с молекулой фосфорной кислоты.

Такие ферменты бывают активными только в тех случаях, если обе их составные части – апофермент и кофермент – соединены между собой. Недостаток витамина приводит к ослаблению активности соответствующего фермента.

Зеленые растения, как уже было сказано, сами производят необходимые витамины. Животные же получают витамины с пищей, так как неспособны образовывать их из основных элементов. Раньше считалось, что микробы не нуждаются в витаминах. Такая точка зрения была основана на том факте, что плесневый гриб Aspergillus niger, о котором мы уже не раз упоминали, размножается на питательных средах в отсутствие витаминов. Однако позднее от этого мнения пришлось отказаться, поскольку многие другие микроорганизмы не могли развиваться в средах, лишенных витаминов.

Известно, что гриб Phycomyces blakesleeanus не растет без витамина В₁. Для выращивания 1 мг сухого вещества этого гриба необходимо 5 мкг витамина В₁. Доза ничтожная, но совершенно необходимая для его развития.

Помимо витаминов многие микробы требуют для своего существования и не‑которых других соединений, в том числе аминокислот. Такие «дополнительные» соединения, включая витамины, необходимые для роста микробов, мы называем ростовыми веществами.

Особенно нуждаются в ростовых веществах молочнокислые бактерии. Молоко как естественная среда их обитания содержит и витамины и аминокислоты, однако в течение длительного периода развития эти микроорганизмы как бы «избаловались» и перестали вырабатывать ростовые вещества. Другие же микробы, напротив, сами синтезируют витамины из основных питательных веществ и откладывают их в своих клетках. Дрожжи, например, очень богаты витаминами из группы В.