Вся электронная библиотека      Поиск по сайту

 

Виноградский. МИКРОБИОЛОГИЯ ПОЧВЫ

АЗОТОБАКТЕР

 

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

 

О СИНТЕЗЕ АММИАКА АЗОТОБАКТЕРОМ

 

Какова природа того процесса, который делает некоторые почвенные микроорганизмы способными усваивать газообразный азот атмосферы?

 

Эта проблема возникла со времени открытия анаэробных фиксаторов азота, и в этом случае выделение ими водорода в течение их развития делало вероятным, что аммиак является первичным продуктом фиксации азота (Виноградский, 1898). Эта гипотеза, имеющая уже вековую давность, была высказана впервые Соссюром и после него снова выдвигалась многими учеными.

 

Но случай с азотобактером, открытым позднее, казался другим. Здесь никакого выделения водорода не наблюдалось, и обращали на себя внимание скорее окислительные процессы. Указывали также на окисляющие каталитические свойства протоплазмы азотобактера как<аа возможное объяснение явления азотфиксации. Однако, продукты Окисления азота — нитриты и нитраты — не обнаруживались. Теоретические же соображения делали гипотезу гидрогенизации азота более вероятной [путем синтеза, сравнимого с синтезом Габера (Виланд, 1922)]. Таким образом, последняя гипотеза стала преобладать, несмотря на то, что не удавалось констатировать постоянное выделение аммиака культурами азотобактера.

 

В 1925 г. Костычев  , работая с чистой культурой Azotobacter agilis, заметил присутствие аммиака и аминокислот в жидких культурах с маннитом или сахаром; через 10—15 дней питательная среда, освобожденная центрифугированием от микробных тел и подвергнутая перегонке нод уменьшенным давлением в присутствии СаО, дала в дистилляте заметные количества аммиака и аминокислот.

 

Этот факт интересно отметить, но достаточно ли этого, чтобы сделать общие выводы о природе процесса, выдвинутые автором? Действительно, никакого нового метода культивирования автором применено не было, так же как не было сделано попытки уловить этот гипотетический первичный продукт фиксации. Таким образом, нельзя понять, почему аммиак в этом единственном случае был обнаружен экспериментаторами в заметных количествах, между тем, несмотря на то, что он так легко выделяется и так легко поддается учету в ничтожных дозах, он не был найден в огромном большинстве остальных опытов. Совершенно ясно, что никакие заключения общего характера не были возможны раньше, чем была выяснена причина такого расхождения между самими фактами.

 

В настоящее время к большому числу прежних опытов присоединяются отрицательные результаты наших недавних исследований. А именно: на наших пластинках из кремнекислого геля, пропитанных маннитом и покрытых толстым слоем слизи азотобактера, аммиак не обнаруживался ни в геле, ни в самой слизи при помощи чувствительных проб, о которых будет речь позднее. Бывали иногда исключения, но они были слишком редки, чтобы влиять на конечные выводы, тем более, что их всегда можно было объяснить процессом автолиза и распада бактериальных клеток. Факты, наблюдавшиеся Костычевым, представляют собой скорее исключение из того правила, что культуры азотобактера на манните не выделяют в среду аммиака.

 

Само собой разумеется, что одно отсутствие выделения аммиака еще не может служить доказательством несостоятельности гипотезы гидрогенизации молекулярного азота. Достаточно представить себе состояние идеального равновесия между процессом синтеза аммиака, с одной стороны, и его усвоением, с другой, чтобы понять его полное отсутствие в среде. Следовательно, при разрешении как настоящей проблемы, так и других, касающихся механизма микробной деятельности, важно находить условия, которые позволили бы вывести изучаемое явление из состояния равновесия, для того чтобы стало возможно уловить первичный продукт. Именно по этому пути были направлены наши исследования.

 

Для нарушения равновесия можно было попробовать пойти по двум направлениям, а именно: или сделать аммиак более подвижным, менее способным входить в соединения, или затормозить ассимиляционные процессы внутри клеток. При таких условиях, если гипотеза гидрогенизации азота в результате деятельности микроорганизмов верна, неизбежно должно было бы начаться накопление аммиака в культурах.

Чтобы удержать аммиак в свободном состоянии, необходимо было повысить щелочность среды, насколько это возможно, чтобы не подавить значительного роста микроорганизма. Азотобактер, мало чувствительный к изменению реакции среды в пределах величины рН от 6,4 до 8,0, позволял поднять и поддерживать щелочность выше 8,0—до 9,0 и даже еще немного более.

 

Самая простая и самая верная методика, позволяющая достигнуть этого, состоит в том, чтобы предоставить азотобактеру возможность самому вызвать такую чрезвычайно щелочную реакцию, культивируя его на кислой среде (кремнекислый гель или агар), пропитанной какой- либо органической солью натрия, лучше всего солью молочной или янтарной кислоты, с прибавлением сверх того лишь обычных минеральных солей и, конечно, без связанного азота. В этих условиях разрушение кислотных ионов идет настолько быстро, что начальная величина рН—6,8 через день повышается до 8,0, а через два дня до 9,0 и больше. Применяя индикаторы Кларка и Лебса мы выработали очень простой метод, который позволяет следить за изменением реакции в одной и той же культуре, не разрушая и не тревожа ее. В результате этого стало возможным легко уловить связь между повышением величины рН и началом выделения аммиака.

 

Последнее всегда имело место в этих условиях. Неуловимый, пока величина рН меньше 8,0, аммиак тотчас же обнаруживается, как только реакция среды приблизится к 9,0. К этому времени красная лакмусовая бумажка, помещенная с внутренней стороны крышки чашки Петри, на- члнает синеть, а маленькие кусочки геля, очищенные от колоний и брошенные в несколько капель реактива Несслера, окрашиваются в желтый цвет. Наконец, удаляя при помощи небольшого количества дважды дистиллированной воды, свободной от аммиака, маленькие капельки воды, конденсирующейся на внутренней стороне крышки чашки Петри, и добавляя к собранной воде реактив Несслера, обнаруживают в ней определяемые количества аммиака. Такая, так сказать, самопроизвольная возгонка аммиака особенно демонстративна.

 

Пользуясь указанным -выше приемом, можно несколько раз в день собирать аммиак в количествах, более чем достаточных для колориметрических определений: от нескольких сотых до двух десятых миллиграмма. Если после этого определять его отгонкой без прибавления щелочи, то, несмотря на эти потери, пластинка, диаметром 20 см, с 120 г кремнекислого геля, пропитанного 2— 2,5 г молочно- или янтарнокислого натрия, за пять дней дает от 3'до 4 мг азота. Эти данные показывают, что такое выделение аммиака начинается довольно рано, что оно значительно и с определенного момента длится в течение всего периода роста азотобактера.

 

Тот факт, что выделение аммиака зависит от щелочности среды, а не от природы энергетического вещества, доказывается тем, что, если заменить соль натрия солью кальция — мы выбрали лактат,— то величина рН поднимается лишь незначительно и открыть аммиак в среде невозможно.

 

Переходя к способам, дающим возможность воздействовал^» на. ассимиляционную деятельность клеток азотобактера с целью вывести процесс фиксации азота из равновесия, можно убедиться, что эта задача более тонкая и сложная, так как необходимы многочисленные опыты, для того чтобы найти правильный путь для подавления этой деятельности. Подвергая культуры на пластинках с лактатом кальция действию паров эфира, мы, однако, достигли в этом смысле положительного результата.

Мы считаем, что с этого времени изучение азотобактера в качестве микроорганизма, синтезирующего аммиак, становится на первое место при исследовании проблемы фиксации атмосферного азота.

 

 

 

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