Самая примечательная черта одноклеточных существ — их невероятная прожорливость и неразборчивость в пище. Они не пренебрегают даже ядами. Воск, нафталин, бензол, серная кислота и карболка (тот самый фенол), которая, казалось, убивает все живое, — все им годится. Если в минеральный раствор карболовой кислоты бросить комочек почвы, то через несколько дней жидкость замутится. На ней появится пленка. Капля ее, помещенная под микроскоп, покажет множество бактерий. Карболка пошла им впрок!
Естественный вывод: применить бактерии для очистки. Так и делают. На металлическом комбинате в Темиртау я видел установку для биохимической очистки сточных вод. Сотни тысяч кубометров ядовитой жидкости, поступающей в отстойники, быстро перевариваются микробами. Вода эта негодна для питья, но достаточно чиста, чтобы возвратиться в производство.
Карлики-ассенизаторы ежеминутно осуществляют свое благо и в природе. Зеленые водоросли морей, океанов, рек и озер — это настоящие фабрики кислорода. Ежегодно они выбрасывают в окружающее нашу планету пространство 3,6 · 1011 тонн кислорода. Практически они и формируют воздух, которым мы дышим. Девять десятых кислорода, поступающего в атмосферу с поверхности листьев зеленых растений и из океана, поставляются в нее зелеными водорослями.
Особый класс микроорганизмов — кормовые дрожжи. Они помогают обогатить пищу животных жизненно важными кислотами, которых недостает в растительных кормах. Производство дрожжей базируется тоже на отходах лесной и бумажной промышленности. В ближайшие пять лет оно должно возрасти в 10 раз.
Умение микробов использовать для своего питания и синтеза необходимых вам веществ отходы позволяет включить в повестку дня вопрос о создании микробиологической индустрии. Это молодая промышленность станет со временем конкурентом химической и пищевой промышленности.
Сегодня мы знаем до 1000 индивидуальных химических реакций, осуществляемых микроорганизмами. Важнейшие типы этих реакций — окисление, восстановление, аминирование, образование гликозидов, ацетилирование, этерификация, гидролиз, конденсация. Этот перечень не очень понятных названий говорит очень многое специалисту. И прежде всего о возможности сочетания микробиологических и химических методов.
Вещества, выработанные микробами, могут послужить материалом для дальнейшего химического синтеза. Скажем, из сброженной сорбозы можно синтезировать витамин C.
Коллекции живых культур перестанут быть музейной редкостью. В каждом крупном микробиологическом институте будут собраны тысячи образцов микробных культур. Для разных надобностей, для осуществления разных биохимических реакций. Каждая такая коллекция будет складом живых химреактивов. Отсюда станут черпать исходное сырье для выполнения очередного заказа синтетической промышленности.
Отчего киснут коровы?
Мы пока почти не касались проблем приложения современной физики, химии, биологии к миру животных. А ведь здесь ученых волнуют те же самые проблемы, что и в мире растений.
Если мы начнем перечислять их, то волей-неволей повторим многие заголовки и темы этой книги.
Защита животных от их врагов — насекомых, болезнетворных бактерий и вирусов. Их лечение и поиски средств, предупреждающих заболевания.
Применение стимуляторов роста и плодоношения.
Антибиотики, гормоны, ферменты, витамины и микроэлементы на службе животноводства.
Регулирование биологических процессов в живом мире.
Выведение новых пород скота, птицы и других организмов путем отбора и гибридизации.
Проблемы те же. И наука занимается ими с такой же настойчивостью и размахом, как и в мире растений. Но исследования в этой области — и у нас в стране и за рубежом — начались много позже, по существу только в последние годы. Число «белых пятен» на этой карте науки так велико, что проложить по ней точный маршрут пока довольно трудно.
Наибольший эффект человек пока получает, когда активно и разумно вмешивается в процесс кормления сельскохозяйственных животных. Не случайно, скажем, говорится, что у коровы молоко на языке. Потому и экспериментальная биология прежде всего стремится разработать стройную теорию кормления. Вроде бы здесь многое ясно. Опыт животноводства насчитывает тысячи лет. Однако при глубоком проникновении в суть дела наука на каждом шагу и в этой области делает новые открытия.
Некоторых уточнений потребовала и приведенная выше поговорка.
Отступление шестое. Из микромира — в космос, из космоса — в микромир.
Середина XX века — время трех великих штурмов.
Атомное ядро. Космос. Живая клетка. Вот три крепости, три фронта, перед которыми развернуты армии современной науки.
Человечеству стало тесно в своей колыбели — на своей планете. Оно рвется в космос, не забывая, конечно, о земных делах. На карте Земли почти не осталось «белых пятен». Но сверху виднее. И всегда полезно посмотреть на знакомые вещи сторонним взглядом. Увидеть их целиком, а не по частям.
Почти не осталось «белых пятен» и на карте атома. Но штурм микромира продолжается, ибо и его мы знаем пока по частицам.
А знание микромира человеку совершенно необходимо именно в космосе. Его встречают там пояса радиации, космические лучи. Не опасен ли для человека поток этих лучей — частиц микромира, несущихся в космосе с убийственной скоростью? Как велик он? Достаточно ли надежна защита? Выяснить эти вопросы космической науке помогают все остальные земные науки. В том числе микробиология. Вспомним первые искусственные спутники. На них находились высокочувствительные бактерии — так называемые лизогенные, способные реагировать на малые дозы ионизирующей радиации (до 1 рентгена) путем образования и выделения бактериофагов. Под влиянием даже небольших доз рентгеновского или ультрафиолетового облучения лизогенные бактерии приобретают способность к повышенной продукции бактериофагов. С помощью специальных методов можно затем точно определить число пораженных бактерий, образующих эти фаги. Так устанавливается наследственная реакция (повышенная лизогенность) бактерий в ответ на действие внешних факторов. Вот почему эта модель была использована в качестве биологического индикатора, по которому можно судить о вредности и генетических последствиях радиации в малых дозах во время пребывания живого существа в космическом пространстве.
Космос не остается в долгу. Он помогает земной науке разрешать ее проблемы — перспективные и весьма будничные.
Космонавт Герман Титов брал с собой в полет некоторых представителей живого микромира. Среди них была скромная водоросль хлорелла, которая пока мало привлекала внимание исследователей.
Хлорелла! Мир сразу запомнил это слово в день, когда одноклеточная водоросль впервые взлетела в космос. Ученые возлагают большие надежды на это крошечное растение. И вот почему. Хлорелла интенсивно поглощает углекислоту, выделяя взамен кислород, — свойство, очень важное для будущих космических кораблей и современного городского хозяйства. При желании, меняя температуру, свет, условия питания водорослей, можно заменять их состав. Можно, к примеру, увеличить процент жира в хлорелле до 85! Или же сделать ее сахарной на 40 процентов. Но разве только в космосе могут пригодиться эти свойства?
— Приземлить хлореллу! Использовать ее для нужд рыборазведения, животноводства и даже… ассенизации — вот проблемы, которые волнуют нас сегодня, — говорил мне академик Академии наук Узбекской ССР А. Музаффаров. — Речь идет о культуре, которая приносит урожай непрерывно и круглый год. О культуре, которая содержит все необходимые для живого организма питательные вещества — белки, жиры, углеводы, минеральные соли и полный комплект витаминов — от А до PP. О культуре, которая может давать до ста тонн зеленой массы с гектара, а при определенных обстоятельствах еще больше.
Институт ботаники Академии наук Узбекской ССР разработал метод массового культивирования зеленых водорослей в специальных бассейнах. На откормочном пункте под Ташкентом проведены испытания хлореллы на корм животным. Результат? Отличный! Привес крупного рогатого скота увеличился на 22 процента, прирост свиней — на треть. В чем же секрет? Ученые считают, что хлорелла — корм не простой, а белково-витаминный.
Возьмите очень острую для животноводства проблему белков. Их не хватает. В кукурузном силосе, например, белок вообще-то есть (в виде протеина), но он почти непереварим. А протеин хлореллы состоит как раз из тех десяти аминокислот, которые обязательно должны присутствовать в пище.
