Вся электронная библиотека      Поиск по сайту

 

Виноградский. МИКРОБИОЛОГИЯ ПОЧВЫ

МОРФОЛОГИЯ БАКТЕРИЙ

 

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

 

УЧЕНИЕ О ПЛЕОМОРФИЗМЕ В БАКТЕРИОЛОГИИ

 

Плеоморфизм как учение появился на заре развития микробиологии. В этой статье мы рассмотрим всю литературу, начиная с самой ранней, для того, чтобы показать, как развивалось это учение и какова его научная ценность.

 

Следуя морфологическим принципам, установленным Левенгуком и развитым в дальнейшем Эреибергом, Фердинанд Кон [5] разработал в 1872 г. свою классификацию бактерий. Он пытался внести порядок в эту темную область, для того чтобы сделать возможным ее дальнейшее изучение. В 1875 г. он сформулировал свою точку зрения в следующих словах [6, стр. 142]:

 

«... в семействе бактерий следует различать большое число родов и видов, но я не могу не указать на то, что чрезвычайно трудно отличать отклонения, возникающие под влиянием изменившихся условий питания или каких-либо других условий существования от постоянных природных,, наследуемых свойств; только последними можно руководствоваться при определении вида. Я думаю, все же, что "предложенная мною систематика должна рассматриваться как естественная классификация».

 

Для того времени было большим достижением признание того, что эту группу элементарных организмов, как и любую группу из тайнобрачных, можно классифицировать согласно ботаническим принципам. За этим последовал целый ряд исследований, проводившихся главным образом ботаниками (Врефельд, Ван Тигем, Пражмовский). Они описали большое количество видов бактерий, отличающихся характерными признаками. Роберт Кох, один из первых последователей Ф. Кона, применил эти взгляды в медицине к патогенным микробам. Блестящие успехи его в этой области общеизвестны.

 

Классификация Кона встретила сразу же резкую критику. Бильрот (Billroth) [3] пытался доказать в своем объемистом труде, что все бактериальные формы, найденные в различных гниющих веществах, принадлежат плеоморфному микроорганизму Coccobacteria septica. Негели [12] полагал, что нет никаких оснований подразделять тысячи бактериальных форм, наблюдавшихся им, хотя бы на два вида. Он предполагал, вероятно, что один и тот же вид может вызывать любое разложение, любое брожение, любой вид болезни.

 

В подробных морфологических исследованиях, посвященных группе серобактерий, появившихся к тому времени, авторы высказывали взгляды, противоположные взглядам Кона. Благодаря своей характерной формег своим специфическим свойствам и способности обильно развиваться в сероводородных водах, эта группа организмов больше всего подходила для проверки классификации Кона.

 

Рей-Ланкестер [15] считал, что все различные виды, встречающиеся в сероводородных источниках, входят в цикл развития одного изменчивого вида; все они окрашены красным пигментом, являющимся «эмблемой их общего происхождения, их расовым признаком». Тем не менее,, добавляет он, «мои замечания только тогда представляют интерес, если справедливо допущение, что пурпурная окраска указывает на последовательное развитие вида».

 

Кон [6, стр. 157] по этому поводу справедливо замечает следующее: «именно эта окраска вводит в заблуждение, так как многие микроорганизмы, обитающие совместно, хотя и совершенно генетически не связанные, обладают сходной пурпурной окраской».

Это возражение не помешало Вармингу [20] впасть в ту же самую ошибку. Его наблюдения над той же микрофлорой, которую он рассматривал как один вид, названный им Bacterium sulfuratum, привели его к общему выводу, что бактерии «обладают безграничной пластичностью». Следовательно, классификация Кона, так же как и классификации других исследователей, определяющих роды и виды по форме, должны быть отвергнуты.

 

Выдающемуся ботанику де Бари мы обязаны тем, что он дал должную оценку всей этой путанице и применил к бактериям принцип разделения на виды, принятый в общей биологии, характеристику их свойств, их изменчивость и плеоморфизм.

Его «Введение в бактериологию» [2] оказало глубокое влияние на развитие современных бактериологических исследований; остается пожалеть,, что его трактат об основах проблемы морфологии и о главных принципах метода морфологических исследований почти забыт молодыми поколениями микробиологов.

 

Считаю, как автор, на которого эти труды оказали благотворное влияние еще 50 лет назад, что приведенные ниже цитаты (из главы IV, стр. 23 — 28) будут содействовать устранению тех недоразумений, которые все еще существуют.

 

«... мы приходим к спорному, много раз обсуждавшемуся вопросу — существуют ли у бактерий формы, различающиеся как роды и виды по своим природным свойствам. Виды различаются по процессу своего развития. Видом называют совокупность отдельных особей и их генераций у которые за все время наблюдений проходят одинаковый процесс развития, периодически повторяющийся в пределах эмпирически установленной изменчивости. О процессе, развития мы судим по последовательному появлению форм. Они являются признаком для распознавания и различения видов...

 

Опыт учит, что отдельные виды различаются по формам, последовательно образующимся в процессе развития. У некоторых видов они всегда повторяются с незначительными индивидуальными колебаниями или изменениями. Их можно назвать постоянными видами. Большинство обычных высших растений, а также животные, могут служить примером этого, точно так же, как и многие низшие.

 

Другие виды характеризуются многообразием форм — плеоморфизмом. Они могут принимать различные формы на одних и тех же стадиях разви- т ия, что объясняется или влиянием известных;, произвольно выбранных экспериментальных внешних условий, или внутренними причинами, не поддающимися изучению в настоящее время...

 

Относительно видов бактерий существует два совершенно противоположных взгляда...

Многолетнее исследование, как это можно утверждать, говорит в пользу того, что в данной области виды должны определяться так же, как и в других областях естествознания.

 

Вид можно определить, когда изучено в должной мере его развитие. Некоторые виды, описанные Брефельдом, ван Тигемом, Кохом и Праж- мовским, характеризуются однообразием форм. Их фазы роста, как правило, не отличаются по форме или по группировке форм. Другие проявляют себя в этом отношении иначе...

 

Сравнительно большее разнообразие форм наблюдается у высокоразвитых видов бактерий — Sphaerotilus, Crenothrix... Тем не менее и здесь ставится вопрос не о плеоморфизме в собственном смысле слова, а о более отчетливом расчленении стадий, следующих одна за другой в процессе развития. Нельзя же назвать подсолнечник плеоморфным потому, что он в своем естественном цикле развития проходит через ряд форм, следующих одна за другой — семя, зародыш растения, растение в цвету и плодоносящее растение. Нужно твердо придерживаться того, что только те растения являются плеоморфными, которые... в одноименных фазах развития принимают весьма различные формы.

 

Люди, стоящие вдалеке от этих исследований, могут спросить, как могли возникнуть столь разные мнения — отрицание и признание вида. Ответ гласит, что причина разногласия заключается в изменчивости, с одной стороны, и в недостатках методов исследования, с другой. Слову метод я придаю не обычное значение в смысле навыков и приемов исследования, а в смысле постановки вопросов и суждения о наблюдаемых явлениях.

 

Виды... определяются по процессу развития, который характеризуется последовательным образованием форм — одна за другой. Позднее возникшие формы развились из предшествующих как части их; поэтому они являются как бы их продолжением, хотя бы впоследствии и отделились от них. Если будет установлено, что одна форма переходит в другую, то это послужит доказательством, что они генетически связаны в процессе развития. Всякая другая попытка выяснить это, например, тщательное наблюдение за сменой форм в одном и том же месте и построение гипотетической схемы развития, как бы точна и остроумна она ни была, — несет в себе логическую ошибку.

 

Такой взгляд кажется тривиальным. Каждый будет считать его само со- °ой разумеющимся; он таков и есть. Но его никогда не лишне повторять, потому что и так слишком много грешат против логики. Вследствие этих недоразумений происходит много ошибок».

 

Вся морфологическая проблема не могла бы быть лучше изложена.

Бактерии, несмотря на их простое строение, характеризуются, подобно Другим организмам, как морфологические типы, которые могут и должны быть систематизированы по родам и видам.

 

Вид определяется на основании изучения его развития; оно выражает- Ся в последовательном превращении одной формы в другую, причем по- РяДок последовательности почти не изменяется. При характеристике видов следует учитывать, что они до известной степени изменчивы и обладают некоторыми индивидуальными особенностями.

 

В Цитированных строчках, написанных 50 лет назад, спор по поводу видов сам по себе не может возбудить.такой жгучий интерес, как это было тогда. Но другие положения остаются столь же животрепещущими, как и тогда, когда они были сформулированы, в особенности понятие о плеоморфизме.

 

Этот термин не имеет теперь того биологического значения, какое придавал ему де Бари. Он просто-напросто обозначает, что бактерия может образовать большее количество форм, чем было установлено ранее. Противоположное явление обычно называют мономорфизмом, термином, выработанным значительно позднее; он звучит довольно абсурдно — застывшее однообразие форм немыслимо у живых организмов. Последовательное развитие форм всегда можно заметить, как бы слабо оно ни выражалось. Если это так, то вряд ли можно провести резкую грань между развитием, заключающимся в последовательном появлении немногих форм, с одной стороны, и развитием, которое характеризуется появлением многих последовательных форм,— с друтой. Тем более, что и то п другое подвергается изменчивости и индивидуальным отклонениям. Таким образом, оба термина не имеют ясного биологического значения и употребляются довольно условно.

 

Для того чтобы составить себе ясное представление о проблеме, лучше всего последовать примеру де Бари, оставив на время в стороне бактерий,и посмотреть, чем отличаются один от другого виды высших организмов, в частности растений, обладающих более бросающимися в глаза признака- м т. Возьмем ли мы подсолнечник, как он это делает, или пшеницу, или дуб и пр., мы видим, что, несмотря на их многочисленные стадии развития, сильную изменчивость, они представляют собою постоянный биотип, легко распознаваемый ботаниками, которые никогда и не пытались применить здесь термин плеоморфизм. Но бывают и другие категории организмов, которые обладают иным, им только свойственным циклом развития, появляющимся под влиянием сезонных и других воздействий — классический пример грибы Uredineae. Но'такие примеры все еще неизвестны среди бактерий.

 

Возвращаясь к истории учения о плеоморфизме, мы подходим теперь к работам Цопфа [26, 27], которые привлекли большое внимание бактериологов. Объектом изучения и на этот раз являлись пурпурные и бесцветные серобактерии. Автор рассматривает их как вегетативные формы только двух плеоморфных видов нитчатых бактерий. Он описывает и иллюстрирует их «последовательное развитие»; оно начинается со стадии микрококков, которые превращаются затем в короткие палочки (bacterium), далее в длинные палочки (bacillus), затем в длинные нити (leptothrix) и спиральные формы (vibrio, spirillum, spirochaetae). Иногда они образуют всевозможного рода зооглеи, заключающие в себе различные группировки клеток. И вновь эти выводы распространяются на весь класс бактерий, и вновь подчеркивается неудовлетворительность классификации Кона.

 

Два года спустя после опубликования сообщения Цопфа, автор настоящей статьи начал изучение физиологии серобактерий в лаборатории Де Бари. Ему удалось вскрыть своеобразие их энергетики и без труда культивировать в накопительных культурах и в каплях сероводородной воды *юд покровным стеклом [22]. В процессе исследования он ознакомился с их морфологией и полагал, что тщательное изучение их представляет большой интерес.

 

В 1888 г. он писал [23, Введение] следующее:

«... Плеоморфизм, приписываемый этим бактериям, более всего побуждал меня выяснить запутанные генетические отношения, а для этого требовалось установить цикл развития отдельных форм. Таким путем я надеялся подойти ближе к плеоморфизму бактерий вообще. В этом трудном случае особенное внимание должно быть обращено на точность и надежность метода наблюдения. Опыт показал, что только продолжительное, по мере возможности, наблюдение над процессом развития единичных форм (особей) в микрокультурах может привести к цели...»

 

Благодаря тому, что они прикрепляются к стеклу, удавалось наблюдать за развитием отдельных клеток или групп в культуре под покровным стеклом в течение многих дней и недель, если только часто менять минеральную сероводородную воду, в которой они хорошо растут. Так, например, наблюдения над группами нитей Thiothrix велись в течение 56, 64 и 51 дня; за развитием отдельной колонии Thiocystis — 65 дней, за Lamprocystis — 60 и 20 дней, за Thiothece — 11 дней, за Thiodyctioa также И дней и пр.

 

Таким образом, плеоморфные виды Цопфа оказались смесью различных форм — специфической микрофлорой, состоящей из двух родов бесцветных серобактерий и 12 родов пурпурных. Плеоморфизм этого автора, хотя и более умеренный, чем в своем первоначальном виде, снова является результатом применения неправильного метода. Он совершенно не прибегал к продолжительным наблюдениям в своих исследованиях, заменяя их «сравнением форм в ассоциациях и построением гипотетического цикла развития», по выражению де Бари. Правда, Цопф полагает, что ему удалось провести опыты на «свежей болотной воде», но на этой среде серобактерии не растут, чего он не знал, так как физиология этих организмов была совершенно ему незнакома.

 

Подводя итоги исследований, автор настоящей статьи пришел тогда к следующему заключению [23, стр. 115]:

«...В неоднократно упоминаемой работе Цопфа нашли свой последний отклик плеоморфистские воззрения уже в более ограниченной области, но и здесь они должны отступить перед определенной постановкой вопроса и более точным методом исследования. Длительный спор но поводу видов бактерий должен рассматриваться как окончательно разрешенный».

 

И действительно, за 30 лет — с 1888 по 1915 гг.— учение о плеоморфизме не давало себя знать, несмотря на блестящее развитие бактериологии во всех ее отраслях. Представление о морфологии бактерий оставалось неизменным в пределах так называемых тезисов Кона — Коха. Такое положение создалось не столько вследствие правильных биологических концепций о свойствах вида, сколько вследствие применения стандартных сред. Нет ничего удивительного в том, что с увеличением числа исследователей, применявших различные способы культивирования, появились отклоняющиеся формы, поражавшие наблюдателей.

 

Не цитируя и не останавливаясь специально на работах медицинских бактериологов, которые выдвинули новые доказательства в пользу плео- морфизма, ограничусь только общим замечанием. Наблюдения могли быть правильными, но толкование значения различных наблюдавшихся форм не может быть принято серьезно. Они указывают только на отдаленное сходство с грибами; в правильности этих данных, наверное, усомнился бы каждый миколог. В такого рода морфологии главную роль играет соображение.

 

По многим соображениям автор настоящей статьи не может ироити мимо работ Лёниса и др. о цикле развития азотобактера, не подвергнув их основательной критике [9, 10, И].

Предмет исследования является одним из наиболее важных при изучении почвенных микроорганизмов. Работа чрезвычайно трудоемкая; нельзя отрицать влияние этих работ на изучение азотобактера в настоящее время. Наконец, допущенные ошибки представляют интерес с методологи ческой точки зрения. Произвольная интерпретация становится еще более возможной, вследствие массы ошибок, как это будет видно из дальнейшего.

 

Мы не будем перечислять подробно все якобы происходящие превращения и регенерации азотобактера. Хорошо известная диаграмма [9, И], изображающая четыре цикла на четырех углах страницы, из которых каждый включает несколько форм, соединенных различными линиями и стрелами, с центральным темным пятном, представляющим симплазму, говорит уже многое о теории жизненных циклов. Предполагается, что эта сим- плазма является исходным источником жизни организма — «все бактерии, живущие in vivo или in vitro, находятся попеременно в стадии организованной формы и в аморфной стадии». В дальнейшем все формы сливаются и смешиваются, а затем регенерируют в различные стадии роста. Кроме этого общего слияния форм, существует еще одно — предположительно нечто вроде половой конъюгации. Описано пять форм регенерации, фильтрующаяся стадия и др.

 

Но как же обстоит дело с методом, при помощи которого можно обнаружить такой беспорядочный и маловероятный плеоморфизм? Прямые длительные наблюдения над стадиями развития этого действительно изменчивого организма объявлены излишними. Правильное применение обычного метода выделения и обычного метода культивирования было бы достаточным, для того чтобы проверить выводы, на которые претендуют авторы. Однако вряд ли бы хватило всей жизни этих исследователей проследить непосредственно все превращения, указанные стрелами. Вместо этого Лёнис пытается подкрепить свои аргументы подавляющей массой критических статей, опубликованных в отдельной книге in quarto на 250 страницах с 18 таблицами с 89 рисунками и 23 таблицами, на которых представлены 297 фотографий. Книга озаглавлена: «Изучение жизненного цикла бактерий. Часть I. Обзор литературы с 1838 по 1918 гг.». Книга имеет целью показать, что почти все исследователи действительно наблюдали плеоморфизм, но их чрезмерная близорукость помешала им изменить свой образ мыслей и отказаться от мономорфической догмы. Нужно отдать должное автору за трудоемкий библиографический труд, но вследствие его чрезмерной пристрастности работа далеко не представляет той ценности для исследователей, как могло бы быть.

 

Наиболее интересны упомянутые здесь ошибки, которые следует здесь же подробно обсудить. Источник их лежит в том, что культуры азотобактера, выделенные lege artis и считавшиеся чистыми, со временем превращались в нечистые. Причину этого досадного свойства нетрудно понять. Она связана с несовершенством стандартного метода выделения разливкой в чашках Петри. Метод пригоден только в том случае, если расселяемые виды растут почти одинаково хорошо на употребляющейся среде. Если же имеется заметная разница в скорости роста колоний на пластинках, выделение становится все менее и менее надежным вследствие присутствия неактивных клеток. Хотя они и неспособны расти на поверхности среды, но их присутствие приводит к тому, что вся процедура выделения становится крайне сомнительной. Одним из ярких примеров ненадежности метода могут служить нитрифицирующие бактерии, при выделении которых так часто происходили ошибки в течение почти 50 лет.

 

Среди многих других пример азотобактера является сдним из наиболее поучительных, так как нетрудно установить причины ненадежности метода.

 

Если для выделения пользуются накопительной культурой на среде Эшби, как это делается обычно, то исследователь имеет дело со смесью азотобактера. и анаэробных споровых форм. Кажется, что от последних очень легко освободиться посевом на чашки, но даже после многократных последовательных разливок нельзя быть уверенным, что споры полностью удалены. При микроскопическом исследовании материал кажется безупречно чистым, пригодным для заражения агаровых пластинок. Однако в слизи пышно развивающегося азотобактера немногие оставшиеся споры могут быть достаточно защищены от воздуха и, размножаясь, привести к образованию первоначальной смешанной культуры.

 

Если применяют более совершенный метод — кремнекислый гель, пропитанный этиловым спиртом или солями бензойной кислоты, зараженный частичками почвы, то в этом случае анаэробные формы не появляются, но развиваются мелкие бактерии — кокки и палочки размером не больше 0,5—0,6 JJL . Они являются обычными «сотрапезниками» азотобактера или, пожалуй, их лучше назвать пожирателями трупов азотобактера в почве и в культурах. Иногда можно найти палочки изогнутые или ветвящиеся, сходные с клубеньковыми бактериями, иногда короткие нити, изогнутые, как вибрионы. Все они, очевидно, используют азот аммиака, который выделяется в виде следов, но может быть они живут и за счет слизи и веществ, образующихся при автолизе. Следовательно, они не размножаются в молодых культурах азотобактера, но пребывают в так сказать латентной фазе до тех пор, пока с возрастом культуры не начнет выделяться больше аммиака и слизи. Их можно выделить, прибавляя небольшие количества аммиака к агару или кремнекислому гелю. Одна из них образует желтый пигмент. Рост всегда чрезвычайно слабый, колонии редко достигают 1 мм в диаметре. Посев штрихом дает рост в виде тонкой, не разрастающейся полосы. Даже в старых культурах азотобактера их немного.

 

К сожалению, Лёнис вместо того, чтобы обратить внимание на некоторые недостатки метода, включил, не колеблясь, всех спутников в жизненный цикл азотобактера, несмотря на резкое различие их и полное отсутствие переходных форм между ними.

 

Найдя спорообразующую форму в своих «чистых культурах», он немедленно заявляет [10]: «... Теперь уже точно установлено, что крупные неспоровые клетки азотобактера являются формами роста стройной спо- рообразующей бациллы. Этот вид следует назвать Bacillus Azotobacter».

 

В своей совместной работе со Смитом (Smith) [11], иллюстрированной семью таблицами с фотографиями, он описывает и представляет на рисунках и фотографиях азотобактер в виде именно тех тонких форм, которые были упомянуты выше. Они прекрасно воспроизведены на его таблице у (фотографиями 13—18).' Соответственно их виду, они называются Azotobacter 24, Az. 1, Az. 15, Az. 17 и Az. 7. Наиболее же обычное загрязнение—мелкая коккобактерия — изображена на фотографиях 16 и 17. 1 очно так же обычно встречается кокк, изображенный на фотографии 13.

 

Кроме того, вряд ли можно сомневаться в том, что фильтрующаяся Стадия, которую Лёнис, а за ним и другие бактериологи приписывают азотобактеру, есть не что иное, как эти мелкие трупопожиратели.

 

Такое поведение культур азотобактера — появление загрязнения с возрастом, несмотря на тщательную очистку культуры, автор настоящей статьи наблюдал неоднократно на своих собственных опытах и на культурах, любезно предоставленных коллегами бактериологами.

 

Примерно 30% из них и даже более становились нечистыми, хотя не возникало ни малейшего сомнения относительно безупречного выполнения стандартных методов.

- Еще 10 лет назад автор ясно видел причину заблуждения Лёниса. В своей статье, посвященной азотфиксирующим бактериям, он писал следующее [24, стр. 500]:

«Любопытно, что это обычное явление — запоздалое размножение спутников, послужило отправным пунктом экстравагантной теории, лишенной всяких экспериментальных оснований. Согласно этой теории, азотобактер, а вслед за ним и все бактериальные виды вообще, проходят чрезвычайно сложный цикл развития, включающий большое число различных форм».

 

Автор предпочел бы воздержаться от дискуссии по поводу столь очевидного заблуждения, но появление серии статей, вызванных, очевидно, данными Лёниса, заставило его изменить свое мнение. И действительно, Нимейер [13], Петченко [14], Вильк [21], Красильников [8], де Регель [16], Бачинская [1] взялись за тщательное изучение морфологии азотобактера с целью воспроизвести данные Лёниса в условиях строгого контроля.

 

Подробное обсуждение всех вопросов, касающихся морфологии азотобактера, затронутых в этих новых работах, потребовало бы специальной статьи. Здесь же будет дано только краткое заключение относительна главных общих пунктов.

 

Все согласны с тем, что развитие видов азотобактера в стандартных условиях протекает закономерно. Молодые подвижные клетки имеют форму палочек с закругленными концами; с возрастом палочка укорачивается, округляется и переходит в стадию кокка, претерпевая ряд последовательных делений, и в конечном итоге инкапсулируется. Эта стадия является стадией покоя и клетки называют цистами (или клетками, заключенными в капсулы). По общему мнению такой цикл развития является нормальным. Этой точки зрения придерживаются не только в последних работах, но и в классических сообщениях Бейеринка, Омелянского и Пражмовского.

 

Но кроме форм, установленных в нормальном процессе развития, отмечалось большое количество разнообразных отклоняющихся форм. Одни из них, несомненно, являются уродливыми и указывают на вырождение или автолиз, другие, повидимому, не дают указаний на это. Пытались найти им место в цикле развития организма, но в этом вопросе остается еще много неясного; еще более темный вопрос — о регенерации и о репродуктивных формах. Эта неясность объясняется тенденцией и направлением работ этих новых исследователей, навеянными предположениями Лёниса.

 

Предполагалось, что употребление возможно более разнообразных по составу сред дает возможность получать максимальное количество отклоняющихся форм. Это и было сделано, не считаясь совершенно с образом жизни видов в их естественных местах обитания. Так, например, Петченко использовал 38 сред, Бачинская удовольствовалась 10, среди них, между прочим, мясопептонный агар и бобовый отвар, к которым азотобактер несомненно не приспособлен. Нет ничего удивительного, что этот весьма чувствительный организм реагировал на это образованием большого количества отклоняющихся форм.

 

Возможно также, что организм был вынужден образовать не только отклоняющиеся вегетативные формы, но и ненормальные формы регенерации, которые ^получили название регенеративных единиц, гонидий и артроспор. Описание этих последних форм далеко не ясно. Было, бы неправильно думать, что каждый способ воспроизведения является нормальным и должен рассматриваться как закономерная стадия в развитии вида. Оставляя снова в стороне бактерий, вспомним способ размножения растений посредством побегов и черенков, играющий такую большую роль в садоводстве. Но нельзя допустить, что такой способ размножения встречается в природе, так как он требует от садовника искусственных приемов. Нельзя отрицать неестественных явлений в бактериологии: необычный способ размножения (отклоняющийся) есть результат искусственных приемов бактериологов.

В итоге можно сказать, что новый плеоморфизм есть воспроизведение старого, поскольку он основывается на методических ошибках и на произвольном толковании микроскопических картин; однако в нем появилась новая черта, которую можно было бы охарактеризовать, как погоню за отклоняющимися формами и как провокацию бактериальной изменчивости. Это направление не лишено некоторого интереса, хотя оно, собственно, мало относится к истинной морфологии, так как морфология живых существ никогда не может основываться на тератологии,— она основывается на нормальном цикле развития в нормальных условиях существования.

За исключением некоторых довольно темных мест относительно репродуктивных форм, эти новые исследования азотобактера не добавили ничего существенно нового к классическим исследованиям, посвященным его морфологии. Основанные на длительных непрерывных наблюденияхг они не могли подтвердить сенсационных и невероятных данных Лёниса относительно четырех жизненных циклов, симплазмы, превращения «в стройную спорообразующую бациллу» и во множество других бактериальных форм. Тем не менее, авторы воздержались, в общем, от прямой критики Лёниса.

Не обсуждался основной вопрос в морфологии азотобактера, который поражал всех старых и новых исследователей, со времен его открытия: почему этот организм образует такую массу отклоняющихся форм?

Это явление вероятнее всего объясняется тем, что состав стандартной среды, на которой выращивался организм с самого начала, не подходил для его нормального развития. Автохтонные почвенные и водные микроорганизмы весьма чувствительны к концентрации органических веществ в лабораторной среде. Можно думать, что перенесение микроорганизма из почвы в 2%-ный раствор глюкозы, не говоря уже о содержании в среде белка, может легко вызвать отклонение от нормального развития. И действительно, более подходящие условия культивирования значительно уменьшают количество отклоняющихся форм. Однако этот вопрос будет Рассматриваться в другом месте.

Автор хотел бы еще раз подчеркнуть, что морфология каждого организма, включая и бактерий, может основываться только на его естественном Цикле развития. Задача морфолога заключается прежде всего в том, чтооы отличить биотип от его отклоняющихся форм и найти условия, в которых он может развиваться нормально. Если это удается ему, он может составить биологически верное представление о морфологии организма п уое- Диться в том, что внешние условия согласуются с его способностью к адаптации.

Наилучшими условиями обычно считаются те, в которых данный вид даст обильный рост. Эти условия принимаются за стандарт при его культивировании. AjiTop, однако, обращал уже ранее внимание на то, что обильный рост не есть еще нормальный рост. Нельзя забывать, что дистрофия приводит не только к атрофии, но и к гипертрофии. Хотя в этом случае живое вещество и образуется в изобилии, но тем не менее процесс носит явно патологический характер.

Рблофсен (Roelofsen) [17] приводит любопытный пример такого рода дегенерации, которая может быть названа гипертрофической дегенерацией. Сравнивая штаммы Thiorhodaceae, выращенные на среде с пептоном и на минеральной среде, он заметил, что на первой среде рост «гораздо более обильный» и «количество бактерий значительно выше», чем в последней. Микооскопическое исследование «пептонных бактерий» показало присутствие «крупных и необычайных форм», значительно менее подвижных. «Отсюда следует заключить,— прибавляет он,— что эти бактерии анормальны как в физиологическом, так и в морфологическом отношениях» (стр. 54).

Эти взгляды не имеют, может быть, особо важного значения в медицинской и промышленной микробиологии. Но агробиолог,* изучающий активность природных почвенных агентов, должен, очевидно, позаботиться о том, чтобы морфология и физиология почвенных микроорганизмов не изменялись. Длинный перечень употребляющихся стандартных сред играет скорее отрицательную роль в агробиологии. Наши представления об активности почвенных микроорганизмов значительно уточнились бы, если бы для их изучения употреблялось лишь несколько сред, тщательно проверенных и найденных пригодными для данных видов. С этой целью автор предложил экспериментальный метод, который, повидимому, не привлек большого внимания [25].

Исходя из всех этих соображений, автор не может понять, почему этот новый плеоморфизм был так благосклонно, даже радушно принят некоторыми американскими бактериологами.

Герберт С. Уорд (Herbert С. Ward) [19] полагает, что «многие из наших лрежних представлений относительно морфологии бактериальных клеток должны быть подвергнуты строгой проверке, а новые, недавно выдвинутые теории, если они подтвердятся, изменят в корне нашу точку зрения на эти микроскопические организмы».

Пауль Кларк (Paul Clark) [4] указывает на то, что «каждый, кто исследовал обычно окрашенные препараты каких-либо бактерий, выращенных на различных средах, отмечал такое большое количество морфологически отклоняющихся форм, что понятие о закрепленной морфологии должно быть отброшено».

Артур Т. Генричи (Arthur Т. Henrici) в своей интересной монографии [7, стр. 1 ] высказывает следующую точку зрения на проблему морфологической изменчивости бактерий:

«Хороший признак, что в последние годы, благодаря небольшой, но настойчивой группе современных плеоморфистов, бактериология окончательно порвала с традициями Кона — Коха и возобновляет дискуссии и исследования в области старой проблемы — о морфологической изменчивости бактерий».

После снисходительной критики работ современных плеоморфистов — Алмквиста, Хорта, Лёниса, Меллона и Эндерлейна — он, тем не менее, высказывает следующее заключение: «все эти работы поражают скудостью наблюдений и их случайным характером по сравнению с широкими и важными выводами». «Большинство типов клеток, описанных как необыкновенные репродуктивные тела», он встречал «только в фазе смерти»; можно думать поэтому, что они представляют собою клетки, подвергающиеся регрессивным изменениям, а не клетки, вступающие в какой-то новый процесс развития (стр. 147). Наконец, он говорит, что сложный цикл развития бактерий еще никогда не был доказан. Как можно видеть, критика доказательств, выдвигаемых современными плеоморфистами, v Генричи и у автора во многом согласуются. Однако общий взгляд Генричи на новый плеоморфизм, которому он определенно симпатизирует, не обосновывается данными критики ни с той, ни с другой стороны.

В конце концов возникает вопрос, как же могли современные морфологи совершенно забыть прежние ботанические работы, посвященные морфологии бактерий, — работы, которые автор стремился напомнить в своем труде. Возможно, что причиной такого пренебрежения является встречающееся иногда мнение, будто бы бактериология начала практически свое существование с Коха и с метода культивирования на желатине. Все же более ранние работы или работы, чуждые этому направлению, рассматривались как доисторические или незаслуживающие внимания. Автор надеется, что ему удалось показать, что такое положение суживает точку зрения на проблему морфологии и на учение о плеоморфизме. Более внимательное изучение в историческом аспекте, несомненно, способствовало бы гораздо лучшему пониманию проблемы.

Далее автор полагает, что обычный метод чистых культур, совершенно необходимый при изучении суммарного действия микробиологического агента, далеко не безупречен при морфологическом исследовании. Как было видно на примере азотобактера, исследователь был введен в заблуждение верой в совершенство этого метода и находился под влиянием созданных им теорий до такой степени, что, не сомневаясь, включил всех спутников в один и тот же цикл развития. Во всяком случае иногда очень трудно проверить чистоту культуры и это не всегда требуется от исследователя — его утверждение считается достаточным. Таким образом, перед каждым исследователем, не получившим широкой морфологической школы, открывается ненадежный путь.

Сравнивая метод чистой культуры со старым ботаническим методом, в основе которого лежит длительное наблюдение за отдельными клетками или за группой их в микрокультуре, можно видеть, что последний, несомненно, дает преимущества при изучении нормального развития. Он позволяет шаг за шагом следить за развитием культуры и сравнивать стадии развития с ростом в естественных местах обитания. При работе с чувствительными почвенными и водными микроорганизмами этот метод лучше, чем какой-либо другой, предостережет исследователя от заблуждений, вызываемых появлением отклоняющихся форм.

В связи с этими соображениями, для морфологов особенно поучительны современные исследования над серными бактериями. Автор отсылает к действительно замечательным исследованиям Ван-Ниля [18], которому удалось получить безупречно чистые культуры этих организмов и осветить их физиологию. Но когда он пробовал изучать морфологию своих чистых культур, он получил «совершенно обескураживающие» результаты. Чем длительнее велись тщательные наблюдения над ними, тем очевидней становилась невозможность удовлетворительно идентифицировать их с родами и видами, установленными ранее (стр. 66, 67). И, действительно, каждый штамм Chromatium или Thiocystis давал в чистой культуре нечто сходное со смесью микроорганизмов из всех родов и видов, установленных автором данной статьи, Бавендаммом и другими. Это* намек на то, чго абсолютная таксономия должна быть оставлена, так как она не согласуется с результатами, полученными методом чистых кудьтур.

Автор настоящей статьи упрекнул бы скорее метод чистых культур* в том, что он приводит к результатам, не согласующимся с естественным, развитием этих бактерий.

Аргументы в пользу этого мнения кажутся неопровержимыми. Все исследователи единодушно отмечали, что в естественных местах обитания Chrdmatium й Thiocystis имеют обычно круглую или овальную- форму.

Автор длительно, неделями и месяцами, следил за развитием каждого видь^и мог установить, что каждый из этих микроорганизмов проходит- свой собственный короткий цикл развития в строго одинаковых условиях часто под одним покровным стеклом. Таким образом, влияние различных внешних факторов исключается.

Описание ван Ниля, а еще более его рисунки, говорят нам о том, что- после процедуры выделения чистой культуры от этих обычных форм уже ничего не остается: культура состоит почти исключительно из чрезвычайно разнообразных, искривленных, раздутых, странных форм, анормальная природа которых вряд ли подлежит сомнению.

Единственное объяснение такого рода изменению заключается в том,, что культуры помещены в ненормальные условия, которые каким-то образом влияют на их формообразующую функцию. Цветущее по виду состояние культуры не говорит против того, что она ненормальна, как на это- указывалось уже ранее.

Этот случай аналогичен тому, который описан с азотобактером, но on более отчетливо выражен в том отношении, что в первом случае нормальный процесс развития можно ясно различить, несмотря на то, что он протекает среди отклоняющихся форм, а в последнем отклоняющиеся формы* повидимому, целиком вытесняют нормальные.

В общем, весьма возможно, что старая классификация серобактерий^ предложенная автором данной статьи,— продукт сравнительно кратковременного изучения — имеет недостатки и должна быть пересмотрена. Тем не менее автор убежден, что прямой метод,, примененный 50 лет назад, дает, повидимому, более правильное представление о нормальной морфологии серобактерий, чем метод чистых культур.

 

 

 

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