Какую пользу приносят микробы
Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком
Вы съели бутерброд с сыром и запили его стаканом кефира. И, конечно, не подумали о том, что при этом воспользовались результатами труда по меньшей мере трех видов микробов. Дрожжевые грибки подняли вверх румяную корочку батона, молочнокислые бактерии превратили молоко в сыр, а кефирные грибки — в кефир. Слышали вы, наверное, и о микробах-виноделах. Но микробы по кругу профессий не только «пищевики». Они еще — строители, оружейники, металлурги, химики… Поговорим же об этих менее известных их специальностях.
Давным-давно, более чем 200 лет назад, произошла Великая французская революция. Вражеский английский флот во главе с Нельсоном блокировал Францию с моря. Исчезли в стране американские ситцы и восточные шелка. Но больше всего напугало французов то, что к ним перестали ввозить селитру. Ведь это из нее изготовлялся дымный порох (бездымного тогда не было). Кончатся старые запасы — и нечем будет стрелять во врагов.
Но выход был найден. Во всех концах Франции стали собирать хворост и всякий мусор в большие компостные кучи. Получились своеобразные химические «заводы» по выработке селитры. Одни микробы здесь разрушали органические соединения, выделяя из них пахучий аммиак; другие делали из аммиака азотную кислоту. А селитра — это как раз и есть соль азотной кислоты.
Правда, французские ученые в ту пору не подозревали, что в их оружейном деле замешаны микробы. Но это было не главное. Революционная армия получила порох.
И кстати: такой метод изготовления селитры был не открыт, а воскрешен. Так селитру получали, когда еще не были известны ее природные залежи. В средневековой Руси, кроме податей деньгами и хлебом, часто собирали еще и селитряную подать. Каждый хлев превращался в цех пороховой фабрики.
Природные залежи селитры тоже созданы бактериями. Хотя бы знаменитая залежь в пустыне Агакама в Южной Америке, где микробы превратили в драгоценную соль плодородия многие миллионы тонн птичьего помета. Не зря из-за этой пустыни, самой бесплодной на свете, много лет воевали три страны — Перу, Боливия и Чили. Чили победила — и до сих пор селитра составляет одну из важнейших статей дохода этой республики.
На карте мира неподалеку от Кубы вы найдете длинную узкую цепочку Багамских островов, сложенных из соединений кальция. А эти соединения изготовляют микробы-строители. Ученые считают, что труд этот здесь еще не закончен, острова медленно, но верно растут.
Однако за примерами работ такого размаха незачем отправляться именно в Центральную Америку. Две большие партии микробов многие тысячи лет ведут борьбу за наше Черное море. Только до глубины в 125—150 метров опускаются здесь рыбы, рачки и медузы. Ниже — мертвая зона, отравленная растворенным в воде сероводородом. Произвели и производят этот сероводород бактерии, разлагающие органические и неорганические соединения серы. Но почему же яд не поднимается выше! Одни ученые считают, что этому мешают происходящие в море химические процессы. Другие видят причину в живущих на границе мертвой зоны серобактериях, которые окисляют сероводород, не пропускают его вверх.
Серобактерии распространены по всему земному шару. Из триллионов погибших бактерий образовались девять десятых серных месторождений мира. Микробы ежегодно вырабатывают в природе больше серной кислоты, чем все химические заводы мира. Это из-за них раньше времени ржавеют опоры мостов, шахтное оборудование, днища кораблей. Но не надо быть неблагодарными. Тех самых микробов, которые порою оказываются вредными, можно поставить на службу человеку. Часть их уже используют сейчас.
Есть микробы, которые в результате эволюции стали «металлургами». Многие из них носят даже соответствующее название, например железобактерии.
Железо встречается в природе в виде двух типов соединений — закисных и окисных. Бактерии превращают закись железа в окись. При этом выделяется тепло, энергия. Ради нее-то они и стараются. Чтобы прибавить в весе всего один грамм, микробам приходится проделать операцию окисления с несколькими сотнями граммов соединения железа.
Закисное железо растворимо в воде, оттуда бактерии его и извлекают. Окислившись, железо становится нерастворимым и оседает на дно. Так образовались болотные железные руды, а может быть, и озерные и морские.
На океанском дне миллионы квадратных километров устланы небольшими металлическими комочками. Их называют железомарганцевыми конкрециями. Но конкреции сверх железа и марганца содержат еще и другие ценные металлы. Что было причиной возникновения этих мельчайших залежей! Ни одна гипотеза не одержала здесь решающей победы. Но многие ученые считают, что дело не обошлось без микробов. Недаром же все элементы, входящие в конкреции, накапливаются в живых организмах. Нам известны и совершенно конкретные виды бактерий и микроскопических грибков, «собирающих» титан, марганец, ванадий и другие ценнейшие элементы.
«Нельзя ли воссоздать на мелких участках океана условия, в которых возникли конкреции!» — задумались ученые. А пока люди приступили к добыче уже созданных природой морских залежей.
В Мексике из воды извлекают медь, растворенную в ней благодаря работе микробов. Созданы проекты использования микробов для обогащения железных, титановых, молибденовых руд. Но больше всего служат нам микробы-нефтяники. Они способны питаться углеводородами нефти и горючих газов. С одной стороны, эти микробы уже показали, что если запустить отдельные виды их в скважину, то она может дать больше нефти. Разлагая часть нефти, превращая ее в газ, бактерии словно газируют нефть в скважине, и газ подгоняет нефть вверх. С другой стороны, микробы превращают углеводороды в белки собственных тел. Этот белок может стать если не пищей для людей, то, во всяком случае, кормом для животных.
С помощью микробов стали очищать от вредного парафина дизельное топливо. При этом из 10 тонн получилось 9 тонн высокосортного горючего и одна — белка. Причем белок по содержанию ценных аминокислот превосходит растительный.
Микробам может найтись и иное, порой самое неожиданное применение. Их заставляют, например, производить электрический ток в так называемых биоэлементах. Некоторые виды бактерий используют для борьбы с коррозией, говоря попросту — с ржавчиной. Оказалось, что, отнимая у морской воды кислород, микробы замедляют окисление в воде стали. Словом, микробам найдется дело всюду или почти всюду.
Хотелось бы немного поговорить и о вездесущности микробов. На дне морей, на вершинах гор, во льдах полярного океана и даже Антарктиды, обитают эти невидимые существа. Мало того, один и тот же вид бактерий, грибков, микроскопических водорослей может встретиться ученому и на экваторе и у полюса. А ведь если вдуматься, это не менее странно, чем если бы в наших карпатских лесах обитали носороги, а в джунглях охотились на северных оленей. И все-таки факт налицо.
Причин тому много. Прежде всего, конечно, к услугам микробов «великолепные виды транспорта дальнего следования» — ветер, вода, одежда и тело человека, шерсть и тело животных.
Отдельные единицы представителей микробов есть всюду. Но не всюду они размножаются и заполняют воздух, воду, почву. За Полярным кругом, например, нет одного из самых важных для человека микробов — азотобактера. А он очень нужен, специальные заводы выпускают его в качестве удобрений.
Что же, в этом виноват климат! Оказывается, главное не в нем. Стоит распахать землю, и бездействовавшие в ней микробы азотобактера начнут бурно размножаться, снабжая почву азотом. Выходит, на севере азотобактеру размножаться мешают не столько погода, сколько «квартирные», почвенные условия. В черноземе он неплохо проживет и без человека. А на севере нуждается в нем. Впрочем, как и мы в азотобактере. Это только один из многих сотен «союзов с микробами», которые человек заключил, сам не подозревая о том, еще на заре своей истории.
И продолжает заключать все новые и новые. Сколько специальностей микробов мы еще не умеем использовать! А скольким новым специальностям, нужным человеку, их еще можно обучить!
Автор: Р. Подольный.