Вся электронная библиотека      Поиск по сайту

 

Виноградский. МИКРОБИОЛОГИЯ ПОЧВЫ

О РАЗРУШЕНИИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ В ПОЧВЕ

 

С.Н. Виноградский

С.Н. Виноградский

 

Смотрите также:

 

Биография Виноградского

 

Микробиология

 

Почва и почвообразование

 

Почвоведение. Типы почв

 

растения

 

Геоботаника

 

 Биографии биологов, почвоведов

Биографии почвоведов

 

Эволюция

 

Биология

 

Эволюция биосферы

 

Геология

геология

Основы геологии

 

Геолог Ферсман

 

Геохимия - химия земли

 

Гидрогеохимия. Химия воды

 

Минералогия

минералы

 

Химия почвы

 

Круговорот атомов в природе

 

Книги Докучаева

докучаев

 

Происхождение жизни

 

Вернадский. Биосфера

биосфера

 

ПРЕДИСЛОВИЕ (1945)

 

До 1926 г. сведения о возбудителях аэробного разрушения целлюлозы еще почти совершенно отсутствовали. Уже 40 лет были известны некоторые спороносные бациллы, способные разлагать волокна целлюлозы без доступа воздуха и имелись значительные работы по анаэробному процессу.

 

Что касается аэробного разрушения, об активности которого мы знаем из повседневной жизни, то исследования возбудителей этого процесса не подвигались вперед и приносили лишь недостоверные сведения; то не удавалось получить чистые культуры (Итерсон, Бояновский, Меркер), то были получены чистые культуры, но они не действовали или почти не действовали на целлюлозу (Келлерман и сотрудники). Причину неудач следует искать в методике, применявшейся исследователями,— это была классическая методика.

 

Исследование начиналось с накопительной культуры, где разрушение бумаги имело место. Далее пытались изолировать соответствующего микроба путем посева на стандартный агар. Но напрасно — бактерии из появившихся колоний не действовали на волокна, однако последние энергично разрушались после посева комочком разрушающихся волокон. Некоторые формы определенно преобладали на целлюлозе, но попытки выделить их не удавались. Исследователь бросал работу, довольствуясь неясными результатами.

 

Большие усилия в этом направлении были сделаны Келлерманом с сотрудниками, выделившими из почвы большое количество бактериальных видов, колонии которых на агаре, содержащем целлюлозу, образовывали маленькие зоны просветления. Но их действие на волокно было слабым или совершенно отсутствовало.

 

В общем можно сказать, что вопрос, один из наиболее важных в почвенной микробиологии, почти не продвигался вперед в течение более 30 лет. Если искать причину этого, то мы ее найдем в принципах обычной методики и в способе работы, которым пользовались. Выделить микроб в чистую культуру, культивировать его на ряде бактериологических сред, чтобы установить его культуральные признаки, это всегда бывает первой целью исследований. Но большинство видов, специализировавшихся в разрушении целлюлозы, неспособно развиваться на стандартных агаровых средах, рекомендуемых обычно для выделения. Засевая их активной смесью микробов, выросших в так называемой накопительной культуре, получают только неактивные культуры.

 

Что касается меня, то я всегда предпочитал отнести на второй план процедуру выделения и старался прежде всего возможно более углубленно изучить естественные явления, что должно привести к обнаружению таких условий, при которых процесс идет наиболее интенсивно и правильно. Тогда работу можно считать наполовину сделанной, так как активного возбудителя в этом случае легко бывает обнаружить уже простым микроскопическим наблюдением. Далее остается подавить спутников, которых можно с полным основанием считать неактивными вследствие ничтожного количества их в среде.

 

При применении целлюлозы мы имеем элективную среду столь совершенную, что культуры очищаются сразу же, так что специальные методы изолирования делаются ненужными. При этом особенно важно то, что мы не рискуем получить вместо естественного вида лабораторный артефакт в результате всех тех искусственных приемов, которые необходимо применять при выделении культуры.

 

Открытие Гэтчинсоном и Клейтоном строго специфичного организма, «растворяющего» клетчатку, не оказало никакого непосредственного влияния на обычную методику работы. Толчком для дальнейших исследований послужила новая, простая методика: я имею в виду чашки с кремнекислым гелем, покрытые кружком фильтровальной бумаги и засеянные комочками почвы. Чтобы выделить микробов, разрушителей волокон целлюлозы, наиболее интересных, если речь идет о естественных условиях, то наилучшей средой, которую только можно пожелать для работы, являются пластинки, пропитанные питательными минеральными солями с определенным количеством нитратного азота, с круглым бумажным фильтром на поверхности. Уже через 48 часов вокруг комочков почвы можно видеть окрашенные пятна, которые и являются колониями. Их свойства разрушителей волокон целлюлозы сразу же не оставляют никаких сомнений (см. часть шестую). Можно различить два очень характерных биотипа: Cytophagai&Cellvibrio. Легко обнаружить многие виды той и другой группы. Их форма, их культуральные признаки на бумаге или на ткани, их способ воздействия на волокна—они проникают внутрь волокна или покрывают его налетом, или одевают своего рода чехлом, сотканным из тел микробов, превращая волокно в слизь,— их различная окраска, все это делает их ясно очерченными видами, легко распознаваемыми, часто с первого взгляда.

 

Я подчеркиваю, что все эти формы были выделены и культивировались только на вышеупомянутой элективной среде. Достаточно нескольких пассажей, чтобы загрязнения исчезли из микроскопической картины и больше не появлялись. Многочисленные фотографии, которые приведены в работе, иллюстрируют сказанное. Нет сомнений, что их найдут характерными и в большинстве случаев однородными. Действительно, эти формы, легко идентифицируемые, всегда находили, где бы их ни искали (Верона, Кржеменевская, Имшенецкий, Исаченко; последний — исследователь в арктических районах).

 

До этих успехов долго обсуждался вопрос о том, какие организмы являются возбудителями разрушения целлюлозы в природе. Какое из трех семейств, населяющих почву,— грибы, актиномицеты, бактерии — наиболее активно в этом отношении?

 

Ваксман и многие другие ученые показали, что многочисленные виды почвенных грибов способны энергично воздействовать на целлюлозу. Актиномицеты также способны к этому, но в более слабой степени, их действие более медленное. Что касается бактерий, то число видов, воздействующих на фильтровальную бумагу в аэробных и анаэробных условиях, весьма велико, особенно, если придерживаться обычной тенденции переносить на природу те данные, которые получены в лаборатории с чистой культурой, тенденции неосновательной, так как способность, обнаруженная вне соревнования между видами, ничего не говорит о том, может ли выделенная форма давать отпор своим соперникам, столь многочисленным в естественном местообитании. Можно думать, что виды, охарактеризованные как разрушающие целлюлозу, особенно описанные Калнинсом, Симола и др., приспособленные потреблять преимущественно сахара и крахмал, не воздействуют в природе на целлюлозу; их деятельности всегда предшествуют специализированные виды, которые их вытесняют (см. по этому поводу критический обзор IV, стр. 523).

 

Трудно найти более быстрый организм среди всей этой группы, чем Cellvibrio ochracea. Он не теряет времени на образование колонии в месте, где произведен посев, но, обладая большой подвижностью, захватывает почти весь кружок фильтровальной бумаги за 48 часов. Целый кружок, диаметром в 15 см, становится как бы колонией вибриона, где слой вибрионов покрывает сплошь все волокна клетчатки.

Чтобы овладеть культурой организма, который разрушает целлюлозу в природе, я не знаю лучшего способа, чем применение этих самых чашек с кремнекислым гелем, засеянных комочками почвы. Здесь удобно проследить способ разрушения волокон микрофлорой почвы. Первыми появляются желтые пятна вибриона, далее следуют ярко окрашенные слизистые пятна Cytopkaga. Черные или темные пятна грибов появляются обычно значительно позже, особенно, когда имеют дело с возделываемой] почвой. Таким образой, возможно, что они могут использовать не целые нетронутые волокна, а только уже затронутые и измененные бактериями. Методика, несмотря на свою простоту, более точная, чем методика, применяемая Ваксманом. Последняя состоит в определении размножения всевозможных микробов в пробе почвы или песка, к которому добавлена размолотая бумага, и в подсчете колоний, выросших на стандартной среде, которой является альбуминный агар (альбумин-агар). На этой среде, конечно, специфические бактерии не развиваются.

Можно отметить специфический характер обмена веществ Cytophaga и вибрионов. В то время как у бактерий, аэробных и анаэробных, способных в той или иной степени воздействовать на целлюлозу, устанавливают гидролитическое воздействие, образование глюкозы, целлобиозы, жирных кислот, следов спирта, в интересующем нас случае идет интенсивное окисление с образованием оксицеллюлозы . У Cytophaga фибролиз полный.

 

-Можно видеть, что кружок бумаги или ткани превращается в слой довольно плотной слизи, которая не затрагивается никакими микробами. Эта слизь, растворимая в слабых щелочах, осаждающаяся кислотами и устойчивая против микробного воздействия, напоминает классические свойства «гуминовой кислоты», за исключением темной окраски. Ее химические свойства не были изучены. Но можно предполагать, что деятельность этих организмов является источником наиболее важных органических коллоидов в почве. Есть ли это продукт прямого действия микроба на клетчатку, или это продукт обмена самого микроба, как это предполагает Ваксман, заключение остается одинаково законным, и трудно не признать роль специфических возбудителен разрушения целлюлозы в образовании так называемых гуминовых веществ, о которых столько спорили.

Последнее замечание касается-техники опытов. Чаще всего, чтобы обнаружить искомое свойство у выделенного вида, его засевают на полоску бумаги, частично погруженную в соответствующий солевой раствор. Достаточно, чтобы полоска стала более рыхлой или разорвалась на уровне поверхности жидкости, чтобы опыт считался положительным. Фильтровальная бумага, повидимому, всегда или очень часто содержит следы редуцирующих веществ, которые обусловливают некоторую величину «медного числа», правда, очень низкую, но определяемую. Предполагают, что воздействие на клетчатку стимулируется присутствием вещества, которое, возможно, является редуцирующим сахаром. Более надежно в этом случае пользоваться для испытаний хлопчатобумажной или льняной тканью, которая обычно не дает никакого «медного числа». К тому же для определения степени разрушения гораздо удобнее употреблять ткани, чем бумагу.

 

 

 

К содержанию книги: Сергей Николаевич ВИНОГРАДСКИЙ - МИКРОБИОЛОГИЯ ПОЧВЫ. ПРОБЛЕМЫ И МЕТОДЫ

 

 

Последние добавления:

 

Ферсман. Химия Земли и Космоса

 

Перельман. Биокосные системы Земли

 

БИОЛОГИЯ ПОЧВ

 

Вильямс. Травопольная система земледелия

 

История русского почвоведения

 

Качинский - Жизнь и свойства почвы

 

Вернадский - ЖИВОЕ ВЕЩЕСТВО