Микроорганизмы, микробы, обширная группа преимущественно

Микроорганизмы, микробы, обширная группа преимущественно одноклеточных живых
существ, различимых только под микроскопом и организованных проще, чем растения и
животные. К М. относятся бактерии, микоплазмы, актиномицеты, дрожжи,
микроскопические грибы и водоросли (иногда к М. причисляются простейшие и вирусы).
М. делят на прокариотов (примитивное ядро содержит одну хромосому, не имеет
оболочки и делится перетяжкой, в цитоплазме отсутствуют митохондрии, большинство
форм лишено хроматофоров) и эукариотов, сходных с клетками высших растений и
животных (ядро содержит набор хромосом, имеет оболочку; у многих нормальный
половой цикл, клетки их содержат эндоплазматическую сеть и митохондрии, у
фотосинтетиков — хлоропласты). К М.-прокариотам относят бактерии, микоплазмы,
актиномицеты, синезелёные водоросли, к М.-эукариотам — дрожжи, микроскопические
грибы и водоросли. Изучением М. занимается микробиология.
Морфология и жизненный цикл М. очень разнообразны. Так, большинство М. —
одноклеточные. Однако многие плесневые грибы имеют многоклеточный мицелий. М.,
как правило, не содержат хлорофилла, но пурпурные и зелёные фотоавтотрофные
бактерии, как и микроскопические водоросли, содержат фотосинтетические пигменты —
бактериохлорофиллы и хлорофилл. Бактерии размножаются делением, дрожжи и
микобактерии — почкованием, плесневые грибы — делением клеток и образованием
конидий и спор. Бактерии произошли от различных в систематическом отношении
организмов, актиномицеты родственны грибам, некоторые нитчатые бактерии близки к
синезелёным водорослям, спирохеты — к простейшим и т.д. Все М. делят на патогенные
(болезнетворные) и непатогенные. Возбудители большинства инфекционных заболеваний
— бактерии, значительно реже — дрожжи, плесневые грибы, актиномицеты.
Микроскопические грибы, образующие пушистые налёты (колонии) белого, зелёного
или чёрного цвета на пищевых продуктах, стали известны человеку раньше, чем дрожжи
или бактерии. Изучение дрожжей и бактерий с помощью микроскопа было осложнено
тем, что они выращивались на жидких питательных средах, что затрудняло получение
чистых культур. Введение в практику плотных питательных сред открыло возможности
для выращивания изолированных колоний определённого вида бактерий или дрожжей и
тем самым — для изучения их различных свойств. Разработаны методы характеристики и
определения систематического положения М. (см. Микробиологическая техника).
М. широко распространены в природе. В 1 г почвы или грунта водоёма может
содержаться 2—3 млрд. М. Полагают, что современной микробиологии известно не более
10% видов М., существующих в природе: ежегодно описываются всё новые роды и виды
М. (так, в 40—60-е гг. 20 в. число изученных видов актиномицетов возросло с 35 до 350).
В процессе эволюции М. адаптировались к самым различным экологическим условиям.
Известны бактерии, размножающиеся при 65—75 °С (см. Термофильные организмы),
психрофильные микроорганизмы, растущие при минус 6 °С, галофильные
микроорганизмы, размножающиеся в среде, содержащей до 25% NaCl, бактерии, которые
обитают в воде, охлаждающей атомные реакторы, и переносят облучение в 3—4 млн. р,
осмофильные дрожжи, живущие в мёде и варенье, ацидофильные бактерии,
размножающиеся в кислых средах при pH 1,0, баротолерантные бактерии,
выдерживающие давление в несколько сот атм. Необычайная устойчивость М. к
различным факторам внешней среды позволяет им занимать крайние границы биосферы:
их обнаруживают в грунте океана на глубине 11 км, на поверхности ледников и снега в
Арктике, Антарктике и высоко в горах, в почве пустынь, в атмосфере на высоте 20 км
и т.д.
Благодаря успехам биохимии М. и особенно развитию генетики микроорганизмов и
молекулярной генетики было выяснено, что многие процессы биосинтеза и
энергетического обмена (транспорт электронов, цикл трикарбоновых кислот, синтез
нуклеиновых кислот, белка и др.) протекают у М. также, как в клетках высших растений и
животных. Т. о., в основе роста, развития, размножения как высших, так и низших форм
жизни лежат единые процессы. Наряду с этим М. присущи специфические ферментные
системы и биохимические реакции, не наблюдаемые у др. существ. На этом основана
способность М. разлагать целлюлозу, лигнин, хитин, углеводороды нефти, кератин, воск и
др. Необычайно разнообразны у М. пути получения энергии. Хемоавтотрофы получают её
за счёт окисления неорганических веществ, фотоавтотрофные бактерии используют
энергию света в той части спектра, которая недоступна высшим растениям, и т.д.
Некоторые М. способны усваивать молекулярный азот (см. Азотфиксирующие
микроорганизмы), синтезировать белок за счёт самых различных источников углерода,
вырабатывать множество биологически активных веществ (антибиотики, ферменты,
витамины, стимуляторы роста, токсины и др.). Применение М. в с.-х. практике и
промышленности основано на этих специфических особенностях их обмена веществ. См.
также ст. Брожение, Микробиологический синтез и литературу при них.
А. А. Имшенецкий.
Дрожжи, сахаромицеты (Saccharomycetales), порядок одноклеточных грибов класса
сумчатых грибов. Размножаются, как правило, почкованием. Клетки Д. обычно овальные
или яйцевидные, длиной 8—10 мкм, шириной 2—7 мкм. Половой процесс у Д.
заключается в том, что обычно 2 внешне одинаковые (см. Изогамия), реже различные (см.
Гетерогамия), клетки сближаются и копулируют, при этом сливается их содержимое и
затем развивается сумка (аск), в которой формируются так называемые аскоспоры. У
видов рода Saccharomyces сумка возникает партеногенетически из одной клетки без
слияния клеток и содержит 1—4 аскоспоры; происходит копуляция аскоспор или
проросших из них клеток; дальнейший цикл развития осуществляется в диплоидной фазе
(см. Диплофаза). Для Д. рода Debaryomyces характерна гетерогамная копуляция с
образованием 1 аскоспоры, а для рода Zygosaccharomyces изогамная — с образованием по
4—8 аскоспор. У Д. рода Schizosaccharomyces размножение большей частью
осуществляется делением клетки надвое; при росте в неблагоприятных условиях клетки
попарно копулируют, образуя выросты навстречу друг другу, в которые переходят ядра из
обеих клеток, сливаясь в диплоидное ядро, впоследствии делящееся 3 раза на 8 ядер для
будущих аскоспор. Установлена возможность искусственной гибридизации Д. К Д.
нередко относят одноклеточные грибы, размножающиеся почкованием, но не образующие
аскоспор; их следует называть дрожжеподобными грибами и относить к несовершенным
грибам.
Д. широко распространены в природе, особенно там, где имеются сахаристые вещества
(ягоды, фрукты, нектар цветов, молочные продукты и т.д.). В связи со способностью Д.
производить спиртовое брожение сахаров их используют в хлебопечении, виноделии,
пивоварении, спиртовом и глицериновом производстве, в молочной промышленности, для
получения эргостерина (провитамин D2), нуклеиновых кислот и т.п. Д. содержат
высококачественный белок, углеводы, богаты витаминами группы В. Жидкие пивные Д.
улучшают секрецию желудочных и поджелудочной желёз, усиливают всасывание
пищевых веществ в кишечнике, повышают сопротивляемость организма к инфекциям. Их
назначают при анемиях, сахарном диабете, фурункулёзе, язвенной болезни, невралгиях
и т.п., а также при необходимости повысить содержание белков в пищевом рационе.
Употребляют также сухие медицинские Д. в таблетках. Среди Д. и дрожжеподобных
грибов встречаются и патогенные формы, вызывающие у человека и животных
заболевания — бластомикозы и кандидамикозы.
М. А. Литвинов.
Человек использовал Б., ещё не зная об их существовании. С помощью заквасок,
содержащих Б., приготовляли кисломолочные продукты, уксус, тесто и т.д.
Практическое значение. Б. служат излюбленными объектами для решения общих
вопросов генетики, биохимии, биофизики, космической биологии и др. Культуры Б.
применяются для количественного определения аминокислот, витаминов, антибиотиков.
Плодородие почв в значительной мере связано с жизнедеятельностью Б.,
минерализующих растительные и животные остатки с образованием соединений,
усваиваемых с.-х. растениями. Вместе с тем, синтезируя живое вещество клеток, Б.
накапливают большие количества органических соединений в почве. В верхних слоях
окультуренной почвы на площади в 1 га содержится несколько т бактериальных клеток.
Живущие в почве азотфиксирующие Б. обогащают почву азотом. Исключительно велика
роль клубеньковых бактерий, фиксирующих газообразный азот. Заражение семян бобовых
растений нитрагином — препаратом, содержащим клетки клубеньковых Б. (см.
Бактериальные удобрения), повышает урожай растений и накопление азота в почве. С
помощью Б., сбраживающих пектиновые вещества, осуществляют мочку льна, конопли,
кенафа и других лубяных культур. Разные виды Б. применяют при получении из молока
кисломолочных продуктов, масла и сыра.
В микробиологической промышленности с помощью соответстветствующих видов Б.
получают из крахмалсодержащего или другого сырья молочную кислоту, ацетон,
этиловый, бутиловый и иные спирты, кровезаменитель декстран, диацетил, антибиотики
(грамицидин и др.), витамины, аминокислоты и др. Особенно широко применяются Б. для
получения ферментных препаратов (амилазы, протеазы и др.). В результате размножения
Б., образующих молочную кислоту из углеводов, квашеная капуста, силос, солёные
огурцы не гниют, т.к. кислая реакция мешает развитию гнилостных Б. Окисляющие серу
Б. применяют для бактериального выщелачивания меди и ряда других металлов из
содержащих их пород. Помещая способные усваивать газоооразные углеводороды Б. в
сосуды, зарываемые затем в почву, можно на основании роста Б. заключать, имеется ли в
этой местности нефть или природный газ. С многими видами Б. приходится вести
серьёзную борьбу, предохраняя от порчи и разрушения ими зерно, овощи, фрукты, все
пищевые продукты, разные виды сырья, материалов и изделий (текстиль, картон, канаты,
рыболовные сети, изоляция кабеля и мн. др.). Многие болезни человека вызываются
патогенными Б. К таким болезням относятся различные эпидемического заболевания
(холера, брюшной тиф, паратифы, чума, дифтерия, туляремия, бруцеллёз), а также
туберкулёз, заражение крови (сепсис), проказа, сифилис и др. У животных Б. вызывают
сап, сибирскую язву, туберкулёз и др. Многие болезни как культурных, так и диких
растений вызывают т. н. фитопатогенные Б. (см. Бактериальные болезни растений).
Борьба с болезнетворными Б. основывается на асептике и антисептике, на применении
бактериостатических веществ и бактерицидных веществ (см. Антибиотики,
Химиотерапия).