> Энциклопедический словарь Гранат, страница 49 > Бактерии

Бактерии

Бактерии. Воззрения, согласно которым целый ряд процессов и явлений, наблюдаемых в природе, как, например, брожение, гниение, заразные заболевания и так далее, обязаны своим развитием деятельности мельчайших невидим. существ,—высказывались уже в глубокой древности. Впервые увидеть эти существа удалось, однако, лишь в XVII столетии ученому иезуиту Афанасию Кирхеру, открывшему с помощью сильной лупы мельчайших „червячковъ“ в различных гниющих веществах. Вслед за ним голландец А. Левенгук описывает и изображает (1683) мелких животных (animalcula), найденных им в застоявшейся воде, в различных настоях, в зубном налете и так далее, а сто лет спустя (1786) датский естествоиспытатель О. Мюллер делает попытку систематического описания и классификации известных тогда микроорганизмов. В XIX ст. (1838) Эренберг в своем известном сочинении и атласе, посвященном инфузориям, дает место и Б., причем вводит общепринятия теперь названия „спирилла, спирохета, бактерия“. Касаются этих существ и многие другие исследователи и ученые; однако, все сообщаемые ими факты и данные носят разрозненный характер, не дают определенного понятия ни о природе вышеуказанных микроорганизмов, ни об их роли в общей экономии жизни.

Основателем науки о Б., бактериологии, является великий франц. ученый Луи Пастер, которого по справедливости считают не только отцом бактериологии, но и преобразователем медицины, введшим в нее новое, этиологическое направление. Он решил вопрос о микробной природе брожений — молочн., масляного, уксусного,—и о специфическом их характере, показавши, что каждая форма брожения вызывается своим определенным микробом; он доказал несостоятельность учения о самопроизвольном зарождении, чем установил окончательно- положение omne vivum ex vivo; нашел живых возбудителей болезней пива и вина и способы лечения их; установил причину и весь ход развития пебрины—болезни шелковичных червей, которая и является первой заразной болезнью, точно и всесторонне изученной; описал нескольких возбудителей болезней у человека и, наконец, ввел новые специфические способы предупреждения и лечения болезней: вакцинацию и прививки против сибирской язвы, куриной холеры, лечение бешенства и так далее Успехам бактериологии много способствовали затем немецкие ботаники Негели и Кон и, особенно, Роб. Кох. Кох своими работами о сибирской язве окончательно утвердил в правах гражданства в науке учение о микробном характере заразных заболеваний, ввел твердия питательные среды для разводки микробов, чем упростил бактериологическую технику и сделал ее легко доступною, открыл возбудителей туберкулеза и холеры и так далее Между прочим, он установил схему требований, которые должны быть выполнены, чтобы признать с несомненностью того или иного микроба возбудителем данной болезни. Согласно Коховской триаде, для признания какого-либо микроба возбудителем определенной болезни, надо обнаружить его во всех случаях данной болезни, причем он не должен встречаться при других болезнях и у здоровых; затем микроб этот долзкен быть вырощен вне организма на питательных средах, получен и изучен в чистой разводке, т. е. без примеси других микробов; эта чистая разводка у здорового животного должна

Бактерии.

Рисунок I. Шаровидные бактерии. 1. Отдельные шаровидные бактерии и большая кучка шаровидных бактерий (зооглея). 2. Диплококки и тетрады. 3. Стафилококки (колония, похожая на гроздь винограда). 4. Стрептококки.

Рисунок II. Палочковидные бактерии (бациллы). 1. Очень крупные и очень мелкие бациллы. 2. Бациллы различной формы. 3. .Нитевидный рост бацилл. 4. Отмершия бациллы (инволюционные формы).

Рисунок III. Извития бактерии. 1. Спириллы из мокроты и зубной слизи. 2. Холерные вибрионы. 3. Спириллы возвратного тифа (рекуррента). 4. Различные спириллы из стоячей воды.

Рисунок IV. Ресничные бактерии. 1. Большия водяные ресничные бактерии. 2. Холерные вибрионы с ресничками (очень сильное увеличение). 3. Тифозные бациллы с множеством ресничек. 4. Водяные бактерии с кустами ресничек.

„

ОБbЯСНЕНИЕ Кb ТАБЛИЦАМb

БДТЕРЩ.

Таблица 2.

(По атласу Цеттнова.)

Рисунок 1. Препарат из культуры сибиреязвенной палочки на агаре. Видны споры внутри палочек.

Рисунок 2. Препарат сока из селезенки мыши, зараженной сибирской язвой.

Рисунок 3. Препарат из культуры палочки столбняка на агаре. Видны споры на концах палочек.

Рисунок 4. Препарат из культуры сапной палочки на картофеле.

Рисунок 5. Препарат из чистой культуры палочки инфлуэнцы.

Рисунок 6. 48-часовия колонии чумной палочки на агаре.

Рисунок 7. Препарат сока из селезенки крысы, больной чумой.

Рисунок 8. Препарат из чистой культуры дизентерийной палочки.

Таблица 3.

(По атласу Френкеля.)

Рисунок 1. Препарат мокроты при туберкулезе. Видны палочки туберкулеза и, кроме того, кокки и клеточные элементы.

Рисунок 2. Препарат из чистой культуры туберкулеза на глицериновом агаре. Большое увеличение.

Рисунок 3. Проказа. Препарат сока, выдавленного из лепрозного узелка; видны палочки, частью свободные, частью в клетках.

Рисунок 4. Препарат из чистой культуры дифтерийной палочки на кровяной сыворотке.

Рисунок 5. Колонии холерного вибриона на желатине через 30 часов после посева.

Рисунок 6. Трехдневные колонии тифозной палочки на желатине.

Рисунок 7. Препарат из крови сердца кролика, погибшого от впрыскивания пневмококков. Ясно видны капсулы.

Рисунок 8. Препарат гноя при гоноррее. Видны большия количества гонококков внутри лейкоцитов.

вызвать при соответственном способе введения заболевание, одинаковое или во всяком случае близкое с тем, какое наблюдалось у животного или человека, от которых культура выделена. Для целого ряда болезней, как, например, для туберкулеза, сибирской язвы, дифтерии и др., эта триада в настоящее время удовлетворена уже полностью.—В дальнейшем успехи бактериологии связаны с именами Беринга, Ру, Мечникова, Эрлиха, Виноградского и целого ряда других ученых.

Б. суть микроскопически малия существа, относимия в систематическом смысле к безхлорофилльным водорослям; всего ближе оне стоят к группе синезеленых водорослей, Cyanophyceae, хотя мнения ученых на этот счет значительно расходятся, и некоторые склонны относить Б. к низшим грибам (отсюда и предложенное Негели название Schizomycetes, дробящиеся грибы, дробянки), к инфузориям и так далее

Морфология бактерий. Организм каждой Б. состоит из одной клетки, могущей существовать отдельно или сохраняя связь с другими себе подобными и образуя т. н. колонии.—Величина Б. черезвычайно мала, вследствие чего их называют еще микробами ((JLtxpoе—малый, рио;—жизнь); величина эта измеряется микронами (1/1000 миллиметра) и даже долями их, так что простым глазом они невидимы, и для наблюдений над микробами требуется микроскоп с сильными иммерсионными (погружными) системами, дающий увеличение до 1000 раз и более. Число различных видов Б. черезвычайно велико, и хотя бы для удобства изучения их необходимо как-нибудь классифицировать. Научной естественной системы Б. пока не существует, и их делят на основании морфологических признаков, а именно, по форме взрослых особей, на 3 группы: на шаровидные формы— кокки; палочковидныя—бактерии (короткие палочки) и бациллы (длинные), и извития формы—вибрионы (с одним изгибом), спириллы (с несколькими изгибами) и спирохеты (извития на подобие пробочника со многими тесными завитками). Де-Бари сравнивает эти формы с биллиардным шаром, карандашом и пробочником.—Система эта, помимо своей односторонности, неудовлетворительна еще и в том смысле, что формы Б. черезвычайно непостоянны, что Б. относятся к многоформенным (полиморфным) существам; изменения условий жизни Б. быстро отражаются на их форме и величине. Полиморфизм этот однако ограничен, и при нормальных условиях каждый вид снова приобретает свою типичную форму, так что вышеуказанной классификацией для практических целей пользоваться можно, и ей в самом деле пользуются,—тем более, что переходов из одной основной формы в другую не наблюдается: может меняться число завитков у спирилл, длина, толщина и форма палочек у бацилл, но спирилла не может сделаться палочкой или кокком, равно как невозможно и обратное превращение. Есть только одна группа, т. н. котобактерии, которые в зависимости от условий имеют вид то настоящих шариков, то—бактерий. Размножаясь путем деления, Б. могут при этом отделяться друге от друга или оставаться в связи между собою. Мало того, у шаровидных форм деление может происходить в 1 или в 2 и 3 различных плоскостях и притом в правильной последовательности или без таковой (у палочковидных оно происходит всегда перпендикулярно к длиннику). Сообразно с этим получающияся колоти будут представлять различный вид; этот признак может также служить для классификации. Так, среди шаровидных форм мы различаем целый ряд разновидностей. Шарики, у кот. при размножении связи между отдельными особями не остается, называются просто кокками. Скопления шариков, напоминающия гроздья винограда,—стафилококками или гроздекотами; деление у них происходит в различных плоскостях без определенной последовательности, причем связь между отдельными особями сохраняется, что достигается здесь, как и во многих

10

других случаях, тем, что микробы выделяют склеивающее их слизеподобное вещество, образуя слизистия колонии, т. и. зооглеи. Если деление совершается перпендикулярно длин-нику колоти, и связь между особями остается, то получаются цепи шариков—стрептококки. Шарики, соединенные по два, называются диплококками; связь сохраняется после первого деления, но при втором образующаяся колония из 4 особей распадается на 2 и так далее У Tetragenes деление совершается в двух перпендикулярных плоскостях, каждая отдельная группа состоит из 4 микробов; при наступлении 3-го деления материнская колония распадается на дочерния. У Sarcina (от sarcio—соединяю)—деление происходит в 3 перпендикулярных плоскостях; колония из 8 особей имеет вид куба или тюка; ход деления тот же, что и у Tetragenes, но образование дочерних колоний происходит при 4-м, а не 3-м делении. Если палочки при размножении сохраняют связь, то получаются стрептобациллы, цепи палочек. Может быть и так, что одна из особей, разделившись раз в направлении нити, дает при последующем делении как-бы отросток в сторону, причем благодаря оболочке связь все-таки сохраняется, и получается разветвленная форма. Раньше думали, что это зависит от дихотомического, или истинного разветвления тела микроба, но в настоящее время мы знаем, что это ложное ветвление, т. е„ что мы имеем дело с древовидной колонией, состоящей из простых, не ветвящихся палочек. При росте на различных питательных средах Б. образуют скопления, состоящия из миллиардов особей,—колонии, видимия простым глазом. Сообразно со свойствами микроба, эти колонии представляют целый ряд особенностей. Одне, выделяя слизеподобное вещество, приобретают влажный, слизистый вид,—другия представляются сухими; если данная Б. выделяет тот или иной пигмент, то и колотя будет окрашена в соответственный цвет—красный, желтый, фиолетовый и так далее Подобные признаки,

само собой разумеется, могут служить для различения и распознавания микробов. Предлагались даже системы классификации по виду колоний, но оне еще не разработаны и пока не имеют практического значения.

По своему внутреннему строению Б. представляют собой растительные клетки, но без ясно выраженной дифференцировки протоплазмы и ядерного вещества; присутствие и той и другого доказано, однако, с несомненностью при помощи особых приемов окраски. Тот же прием позволяет обнаружить в теле микробов различные зернистости, значение которых пока еще не выяснено.

Оболочка у различных Б. далеко не одинакова: очень тонкая, трудно обнаруживаемая в одних случаях, в других она резко выражена, двуконтурна, состоит из двух слоев, причем наружный, более толстый, образует как бы капсулу вокруг тела Б. Образование капсул зависит от условий, в которых происходит развитие Б., и особенно от состава питательной среды. В целом ряде случаев капсульные формы оказываются гораздо более стойкими, нежели без-капсульные, так что капсулу можно с известным основанием рассматривать, как защитительное приспособление.

Кроме типичных форм, Б. способны при изменении условий существования и главным образом при изменении состава питательной среды, на которой оне растут, давать и целый ряд других, так называемым инволюционных форм (от involutio—обратное развитие), или, правильнее, форм вырождения. При этом увеличиваются, иногда очень значительно, размеры, развиваются всякого рода неправильности, вздутия, образуются отростки и так далее; при возврате к нормальным условиям типичная форма восстано-вляется.

Физиология бактерий. Б., как и все живия существа, требуют для жизни определенных условий—химических, физических и биологических и, прежде всего, соответственной питательной среды Тело Б. состоит по преимуществу из белковых веществсоставляющих 63,4 — 87,5% сухого остатка, из небольшого количества целлюлезы и некоторых других углеводов, как крахмал и гликоген, из жиров и неорганических солей; количественные отношения всех этих веществ черезвычайно изменчивы, в зависимости от условий роста Б. Строит Б. свое тело, главным образом, из веществ, заимствуемых в органическом мире, причем одне Б. живут и питаются исключительно или преимущественно на счет других живых существ, это т. н. паразиты; другия живут на мертвом органическом материале—сапрофиты. Некоторые виды строго приспособлены к одному определенному роду питания, являются обязательными (оолиггшммлш) паразитами (или обязательными сапрофитами), другие оказываются способными вести и тот и другой образ жизни, являются факультативными паразитами (или сапрофитами). Существуют еще и микробы, строющие свое тело за счет соединений неорганических, как впервые показал Виноградский. Сообразно этому разделяют Б. по способу питания на про-тотрофных, с простейшим питанием, живущих на неорганических веществах, иногда с небольшой примесью органических; метатрофных, т. е., нуждающихся в готовом органическом веществе (это самая обширная группа, к которой относятся все сапрофиты и факультативные паразиты); и, наконец, паратрофных, обязательных паразитов. Последния добывают азот из белковых тел, первия и втория из аммиака и его производных, из которых наиболее подходящими для питания Б. оказываются соединения, заключающия амидную (NH2) группу, и из солей азотной и азотистой кислоты (нитро- и нитрозобактерии Виноградского). Углерод получается из углеродных соединений, причем самыми подходящими (в нисходящем порядке) оказываются такия, в которых углерод входит в группировки СН2, СН и СО, т. е., сахары, алкоголи, органические кислоты. Из углекислоты воздуха могут заимствовать углерод только нитро-и нитрозобактерии. По отношению к минеральному литанию Б. следует заметить, что оне довольствуются самыми ничтожными количествами неорганических солей, содержание которых в их теле черезвычайно мало.

В высшей степени интересно отношение микробов к кислороду, и в этом отношении их делят со времен Пастера на аэробов, требующих для своей жизни присутствия кислорода, и анаэробов, для которых свободный кислород является ядом, убивающим их. В этом последнем случае, однако, дело идет не о жизни без кислорода в полном смысле этого слова: в кислороде нуждаются и анаэробы, но они или усваивают его в связанном виде или же требуют очень малого частичного давления этого газа. Аэробы и анаэробы также бывают облигатными и факультативными, причем в последнее время относительно некоторых облигатных анаэробов доказано, что их можно постепенно приучить к присутствию кислорода. Водород получается Б. по преимуществу из воды.

Все служащия для жизни Б. вещества должны находиться в окружающей среде в определенных количествах, причем следует заметить, что сильные концентрации вообще не благоприятны для них; среда должна также иметь определенную реакцию,— для болыпинстваБ. наилучшейявляется слабощелочная. В бактериологии для искусственного выращивания микробов применяется огромное количество различных питательных сред, и бактериологическая кухня по своему разнообразию едва-ли уступит нашей; изучение состава и способа приготовления этих сред составляет предмет бактериологической техники.Важно помнить, что изменения состава пищи отражаются на всех свойствах Б., и что, культивируя Б. на различного рода средах, можно видоизменять морфологические и биологические свойства их.

Границы приспособляемости Б. к изменениям состава среды черезвычайно широки; Б. в большинстве случаев могут питаться очень разнообразными веществами, оне являютсяполитрофными, но па-ряду с этим есть, однако, особенно ехзеди обязательных паразитов, и очень требовательные в этом смысле, монотрофные, которые способны жить лишь в живых организмах и притом в некоторых случаях только в принадлежащих к одному определенному виду. Таковы, например, возбудители венерических болезней, развивающиеся только в организме человека и некоторых обезьян. Есть и сапрофиты, отличающиеся огромным избирательным сродством и потребляющие не только определенное химическое соединение, но даже иногда лишь один определенный изомер, например, только правую виннокаменную кислоту (Пастёр).

Размножение В. происходит путем деления, причем деление это совершается черезвычайно быстро: каждые 20 мин.—1 час. Один микроб, если бы только процесс деления шел беспрепятственно, способен дать в сутки-до 1.600 триллионов особей, и микробы быстро переполнили бы весь мир, если бы не существовало ряда условий, ограничивающих это размножение (смотрите ниже). Помимо этого, у многих Б. нам еще известно и спорообразование. При спорообразовании каждая бактерийная клеточка способна образовать лишь одну спору, следовательно, она по существу не размнолсается, но процесс этот, однако, служит, наряду с делением, для сохранения вида, так как споры обладают способностью противостоять различным вредным воздействиям, к которым сами Б. очень чувствительны, как-то: действию высокой температуры, высыханию, действию ядовитых веществ и так далее Споры суть стойкие формы, благодаря которым спорообразующие виды способны сохраняться и выживать там, где не имеющие спор погибают. Если мы, например, будем нагревать в течение известного времени какую-либо разводку микробов градусов до 60-ти, то мы ее убьем, так как обыкновенные формы от такой температуры погибают; если же разводка содеряшт споры, то, чтобы наьерняка убить ее, надо нагревать до 100°, а в некоторых случаях и выше, до 110—115°.

Споры не всегда образуются одинаковым образом, что тоже может служить распознавательным признаком; так, например, палочка сибирской язвы образует спору посередине тела, не изменяя своей формы; микроб масляно-кислого бролгения при спорообразовании принимает веретенообразную форму, так называемым clostrydium; палочка столбняка образует спору на одном из концов, причем этот конец булавовидно вздувается, получается форма, напоминающая гвоздь или барабанную палочку, и так далее Споры образуются обычно при неблагоприятных для жизни микроба условиях, особенно при недостатке питательного материала; при изменении условий в благоприятном смысле оне проростают, давая обычные (вегетативные) формы. Болезнетворные микробы не образуют спор в организме, а только вне его, во внешней природе и в искусственных средах. Спорообразование является почти исключительно свойством форм палочкообразных; извития формы спор не образуют.

Многия Б. обладают подвижностью, благодаря присутствию особых органов движения, ресничек или жгутиков. Распололиение этих ресничек различно у разных видов, и это опять является одним из распознавательных признаков: есть Б. с одной ресничкой на одном из кон-цев (monotricha), например, холерный вибрион; с 2-мя, по одной на каждом конце (amphitricha); с целым букетом на одном из концов (lophotricha); наконец, с большим количеством жгутиков, расположенных по всей окружности (peritricha), например, тифозная палочка и так далее Подвижность Б. изменяется в зависимости от внешних условий, как-то: присутствия или отсутствия кислорода, температуры и так далее; она более энергична у молодых особей. При движении Б. обнаруживают нередко, так называемым химиотаксис, т. е. способность направляться к определенным химическим веществам, например, к растворам сахара, и удаляться от других, например, от растворов молочной кислота. Очень резко выралген этот таксис но отношению к кислороду: аэробы устремляются к нему, анаэробы—наоборот.

Некоторые микробы (фотобактерии) обнаруживают способность свечения; наблюдаемое иногда свечение моря, гниющих веществ и т. и. зависит именно от развития таких Б. Свечение Б. обусловливается освобождением энергии, происходящим внутри тела Б. при окислительных процессах, и потому фосфоресценция тем сильнее, чем больше приток воздуха: в разводках свечение усиливается при встряхивании, море всего сильнее светится там, где волны, ударяясь, образуют пену, или где какое-либо постороннее тело, например, винт корабля, взбивает поверхность воды. Очень многие Б. образуют пигменты; так, например, золотой стафилококк— желтый пигмент, палочка синезеленого гноя—зеленовато-синий, Prodigiosus—пурпурнокрасный и так далее

Из внешних условий, влияние которых на Б. представляет теоретический и практический интерес, необходимо указать прежде всего на температуру. Большинство Б. живет и размножается при температуре от 10° до 38°, но есть и такия, которые способны жить даже в снегу, и, наоборот, есть и так называемия термофильные, которые растут и размножаются при 70°, т. е. при температуре, сворачивающей и убивающей всякую другую живую протоплазму. Отклонение температуры от нормальных пределов (для каждой Б. в этом смысле есть свой минимум, оптимум и максимум) отзывается вредно на Б. и может убивать их. Действием высоких температур пользуются, как известно, на каждом шагу при дезинфекции теплом. При этом, помимо того, что было сказано выше о различном отношении Б. и спор к высокой температуре, надо еще иметь в виду, что влажное тепло действует сильнее: пар уже при 110° — 115° безусловно убивает все споры, тогда как при сухом жаре для достижения того же результата надо доводить температуру до 170°— 180°, т. е. до предела, при котором начинается возгонка органическоговещества. Низииия температуры переносятся Б. лучше, и нужно повторное, нередко многократное, замораживание и оттаивание, чтобы убить микробов. Вредно действуют на Б. высыхание, особенно повторное, свет, особенно прямые солнечные лучи (этим отчасти объясняется известное оздоравли-вающее действие солнца), и, наконец, целый ряд химических веществ, которыми пользуются для химической дезинфекции (смотрите) или стерилизации. Химические вещества, смотря по степени разведения, либо оказывают только задерживающее действие на рост и размножение, либо же окончательно убивают микробов. Вот в каких разведениях (по Берингу) действуют задерживающим образом некоторые вещества: азотнокислое серебро — 1 : 30.000, сулема — 1 : 10.000, карболовая кислота—1: 500, спирт— 1 : 15 и так далее