Борис Александрович Трофимов

Различные виды микроорганизмов

1 Ф. Энгельс. Диалектика природы. М., ГосПолитиздат, 1955, стр. 13.

Архей и протерозой, по современным данным, охватывает период примерно в 1500 миллионов лет, то есть отрезок времени, втрое больший, чем от начала палеозоя до наших дней.Жизнь была на Земле уже в начале архея, и за это время, то есть за 1500 миллионов лет, она прошла значительный путь своего развития.Первые организмы Земли не были ни растениями, ни животными. Однако по способу своего обмена веществ, питанию они приближались к животным, то есть питались сложными органическими веществами. Ф. Энгельс, посвятивший много труда изучению развития жизни, писал: «Прошли, вероятно, тысячелетия, пока создались условия, при которых стал возможен следующий шаг вперед и из этого бесформенного белка возникла благодаря образованию ядра и оболочки первая клетка. Но вместе с этой первой клеткой была дана и основа для формообразования всего органического мира» 1.

Бактерии, вероятно, были первыми устойчивыми организмами, которые занимали главенствующее положение на древнейших этапах истории жизни. Без них не могут существовать многие более высоко развитые организмы, которые питаются ими и в свою очередь служат пищей для других. Крупнейшие бактерии имеют размеры до 1 сантиметра в длину, мельчайшие 0,002— 0,005 миллиметра.

Гигантская серобактерия (длина — около 1 см) беггиатоа с большим количеством зернышек серы

Характерным признаком бактерий является отсутствие у них настоящего ядра, типичного для более сложно устроенных одноклеточных организмов, например амеб. Но основное ядерное вещество, так называемая тимонуклеиновая кислота, у бактерии имеется. Другая примитивная особенность, характерная для многих бактерий, — способность жить за счет усвоения весьма простых неорганических веществ из почвы, воды, воздуха.Типичным примером подобным образом питающихся бактерий служат серобактерии и железобактерии. Как показали исследования выдающегося русского микробиолога С. Н. Виноградского, серобактерии окисляют серу и сероводород, превращая их в более сложные соединения, например в серную кислоту. Много их в морях. В Черном море, например, они живут на глубине около 200 метров и перерабатывают сероводород в серную кислоту. Глубже 200 метров в Черном море из-за скоплений там сероводорода жизни нет.Железобактерии, остатки которых известны из древнейших отложений, играют большую роль в химических процессах на Земле, принимая участие в образовании железных руд. Они живут в водах, которые содержат соли (закиси) железа, и окружены тончайшими нитевидными трубочками, возникающими из выделяемой ими слизи. Железобактерии перерабатывают закиси железа в своих трубочках в соли окиси железа. Когда трубочки станут целиком пропитанными железом, они спадают, а бактерии строят новые трубочки. В результате такой жизнедеятельности железобактерий за миллионы лет скопляется железо в виде залежей так называемых болотных железных руд.Большинство серобактерий и железобактерий превращает простые соединения в более сложные при помощи кислорода (окислительные реакции). Но у многих бактерий подобные превращения идут без доступа кислорода. Эти так называемые анаэробные бактерии содержат пигменты — красящие вещества, воспринимающие солнечные лучи, под воздействием которых и происходит синтез сложных соединений.Эти бактерии, вероятно, были уже в древнейшие времена, когда в атмосфере Земли было мало кислорода.Позднее, когда возникли различные растения и животные, разнообразие бактерий увеличилось. Достаточно сказать, что в комке плодородной почвы, в стакане грязной прудовой воды число их превышает количество людей на всем земном шаре. Возникли такие бактерии, приспособившиеся жить за счет растений, животных или их трупов. Возникли бактерии брожения, гниения, болезнетворные. Совсем недавно возникли бактерии, которые паразитируют на человеке и домашних животных. Велик мир бактерий. Они играют огромную роль в изменении лика Земли, в развитии жизни на ней. Ими наполнены почва, вода, воздух.В теле высокоразвитого млекопитающего животного, например жвачного или хищного, их содержится сотни миллиардов особей.Много общего с бактериями имеют сине-зеленые водоросли — самые древнейшие микроскопические растения, содержащие в своем теле пигмент, по которому они и получили свое название. Но между ними и бактериями имеются существенные различия. Сине-зеленые водоросли содержат ядерное вещество в виде зернышек, распыленных в протоплазме. Но самое главное — у них имеется хлорофилл. Хлорофилл — это то замечательное вещество зеленых растений, при помощи которого они, как писал К. А. Тимирязев, консервируют солнечные лучи и образуют сложные химические превращения веществ. Хлорофилл поглощает энергию солнца и использует ее на то, чтобы расщепить углекислый газ и освободить из него кислород.Значение хлорофилла не только в расщеплении углекислого газа на углерод и кислород. Из освобожденного углерода и воды при его посредстве образуются сложные органические соединения: сахара, крахмал, жиры, белковые вещества. Все эти сложные вещества образуются в теле растений из неорганических веществ благодаря деятельности хлорофилла. К. А. Тимирязев считал, что эти свойства хлорофилла (фотосинтез) дают возможность зеленым растениям играть огромную, как он говорил, космическую, роль. Она заключается в том, что, поглощая энергию Солнца и переводя ее в химическую энергию органических веществ, зеленые растения «скопляют», аккумулируют ее на Земле. Освобожденные при фотосинтезе частицы кислорода попадают в воздух и обновляют его состав.Развитие зеленых растений на Земле, которое началось с водорослей, все более очищало атмосферу Земли от углекислого газа и сделало ее способной поддерживать дыхание животных.

Сине-зеленые водоросли

Колонии сине-зеленых водорослей

Известно, что животные питаются только готовыми сложными органическими веществами — углеводами, жирами и белками. В основе их питания лежат бактерии, водоросли и другие растения. Кроме того, им нужно для дыхания содержание в воздухе значительного количества кислорода. В настоящее время его содержится в воздухе около 21%.Наш знаменитый геохимик академик В. И. Вернадский показал, что основной производитель кислорода на Земле — растения. Животное население земного шара выдыхает ежегодно около триллиона тонн углекислого газа, и примерно столько же тонн его выделяется в воздух при сжигании топлива в домах, на фабриках, заводах и т. д.Уместно отметить, что в связи с возрастающим потреблением кислорода и выделением углекислого газа в конце XIX века учеными овладело беспокойство. Один английский физик в 1898 году вычислил, что через 500 лет будет поглощен весь кислород. Другие считали, что «кислородный голод» наступит раньше, когда углекислого газа в атмосфере будет около 1 %.

Жгутиковые

К. А. Тимирязев выступил со статьей «Точно ли человечеству грозит близкая гибель?», в которой доказал, что человечеству нечего беспокоиться потому, что на Земле существуют растения. Он напомнил при этом об открытии английского химика Джозефа Пристли. «18 августа 1772 года, — эта дата стоит того, чтоб ее запомнить, — писал К. А. Тимирязев, — он ставит свой знаменитый опыт, который раскрывает взаимное отношение... двух миров, растительного и животного».Количество поглощаемого в течение года углекислого газа растениями земного шара равно примерно 86 500 000 000 тоннам. В атмосфере содержится его 1 530 000 000 000 тонн. Кроме того, человеком, животными, при горении, разложении органических веществ выделяется огромное количество углекислого газа. Если бы не было растений, неминуемо погибли бы животные и человек. Прогресс в мире животном невозможен без развития растений.Есть основания предполагать, что в архейскую эру климат Земли был значительно теплее благодаря большому содержанию углекислого газа в воздухе, а также потому, что сама Земля была теплее, а Солнце посылало на нее более горячие лучи. Жизнь все более и более расцветала в теплых водоемах того времени. Создавались новые формы растений, а атмосфера очищалась от углекислого газа и обогащалась кислородом.Растения и животные произошли от одного корня. Об этом говорят организмы, которые стоят на границе обоих царств органического мира. Ботаники их причисляют к растениям, зоологи — к животным. Эти интересныеорганизмы называются жгутиковыми. Их насчитывается около трех тысяч видов. Жгутиковые, как правило, — одноклеточные организмы, снабженные подвижными жгутиками, ударяя которыми по воде, они передвигаются. Одни из них имеют зеленый пигмент и питаются, как водоросли. Другие лишены пигмента и переваривают пищу, как животные. Широко известным представителем жгутиковых является эвглена, населяющая многие водоемы.Некоторые биологи считают, что от зеленых жгутиковых возникли растения, а от бесхлорофильных — животные.Так на заре истории жизни возникли две линии, два царства организмов. Одно из них — растительное — характеризуется способностью питаться простыми неорганическими веществами (автотрофное), другое — животное, — питающееся сложными органическими соединениями (гетеротрофное).Первыми обитателями Земли были бактерии, сине-зеленые водоросли и различные простейшие одноклеточные животные вроде корненожек, к которым относится известная амеба.