Гриб разумный?
Абсурд, не правда ли? Это человек может быть разумным, или дельфин, или собака в крайнем случае… Но гриб-микромицет? Да, разумность – понятие относительное. Можно спорить, является ли разумным животное или оно строго выполняет программу вида. И являются ли разумными муравей и пчела вне своего вида.
Но то, что микромицеты используют и всегда использовали разумную тактику для выживания вида и расширения своих пищевых предпочтений, – несомненно.
Да, растения и насекомых поражают разные виды микромицетов, но, может быть, они тоже изменяются и приспосабливаются к новому питанию?
Вполне вероятно, потому что тактика микромицетов весьма разумна. Я неслучайно подчеркнула в предыдущей главе фразы – это не случайные фразы.
Гриб-энтомофтора попусту заряды не расходует – он выжидает именно свою жертву – насекомое, на вибрацию которого гриб и реагирует.
На брюшной поверхности погибших насекомых вырастают корнеподобные присоски, которыми гриб прикрепляет пораженную жертву к какой-нибудь поверхности!
Зеленому яблоневому клопу внедрившийся гриб позволяет довольно долго и активно двигаться (!). Попутно гриб щедро осыпает все новые и новые участки массами спор, заставляя тем самым своего хозяина исполнять роль ходячего очага болезни.
Пораженные особи саранчи взбираются на верхушки растений или кустарников, погибая там в характерной позе, зацепившись передними и средними лапками за стебель, всегда вверх головой (!).
Говорящие фразы, не так ли? Колония патогенных микромицетов не только выбирает объект для питания и изобретательно на него охотится. Эта разумная колония позаботилась еще и о дальнейшем питании, после того как жертва будет полностью "утилизирована". И в последние минуты жизни насекомого "грибы разумные" управляют… его сознанием и поведением. Они заставляют жертву принять именно то положение перед смертью, какое им удобно, чтобы отстреливать заряды на последующие объекты питания. Каково? А специально выросшие присоски, фиксирующие уже мертвый заряд-жертву на стебле растения? Программа или разум?
Что напоминает? Не фильм ли ужасов под названием "Чужие"? Там тоже внедряющийся и убивающий свою жертву паразит управляет ее сознанием.
А ведь колония микромицетов руководит поведением и сознанием не только насекомых, но и высокоорганизованных животных. В этом уже сомнений нет.
Например, "пьяная болезнь" у рыб – ихтиоспоридиоз – вызывается грибком Ictiosporidium hofen. Это очень опасное и неизлечимое заболевание. Грибок поражает практически все внутренние органы рыб. Течение болезни долгое (иногда несколько месяцев) и всегда заканчивается гибелью рыбы. Симптомами являются потеря аппетита, нарушение координации движений, пучеглазие, ерошение чешуи, язвы на теле – все зависит от того, какой орган поражен грибком.
Нарушение координации – последняя стадия, это происходит, когда грибок уже обеспокоен поиском новой жертвы. Вот тогда он и заставляет рыбу… тереться о своих соратниц. Рыба, как пьяная, тычется в жаберные щели, бока и плавники здоровых рыб, здоровые особи так никогда себя не ведут. А грибок находит нового хозяина-жертву.
Неужели раньше не подозревали, что онкологию вызывают низшие грибы?
Конечно, у ученых были наблюдения в этом направлении, но никто из них не увидел взаимосвязи между низшими грибами и раком. Хотя в Матенадаране – знаменитом хранилище древнеармянских рукописей – имеются книги, в которых говорится, что причиной опухолей является плесень (то есть грибки-микромицеты). Там же указывается, что кормление птиц пораженными плесенью картофелем, зерном и другими кормами приводит к заболеванию опухолями.
Впервые патологические грибки были обнаружены в человеческом организме южноафриканским врачом Джефри Дином, работавшим в госпитале в Порт-Элизабет. Он установил, что хламидоспоры (грибковые споры) различны при доброкачественном и злокачественном опухолевых процессах. К сожалению, работы Дина в этом направлении не опубликованы и, скорее всего, утеряны после его смерти.
Нужно ли бояться "убивающей" плесени?
Что такое плесень? Почему она получила определение "убивающая"? И почему в нашумевшем фильме дама с ужасом держит в руках лимон, покрытый зеленой плесенью, и активно убеждает народ осторожно обращаться с заплесневевшими продуктами, чтобы не дай бог не занести споры в организм. Насколько опасна эта "убивающая" плесень?
Начнем с того, что эта плесень есть везде . Вы наверняка слышали, что в космосе находили споры плесневых грибков, что они прекрасно себя чувствуют в ядерном реакторе Чернобыля и могут уютно устроиться на серной кислоте.
Плесневые грибки-микромицеты – санитары и утилизаторы. Если бы не они, вместо слоя плодородной земли мы имели бы прессованные мусорные отходы ушедших поколений, вместо леса – завалы старых деревьев и т. д. Плесневые грибки "переваривают" все – от целлофана и стекла до соляной кислоты. А уж мы с вами – белковые организмы – для них деликатес вроде черной икры. Специализация микрогрибков сложна, иерархия – многообразна.
Есть грибки, которые могут "схарчить" только древесину, причем уже обработанную "старшими братьями" – грибами-трутовиками. Есть любители органической пластмассы, хитинового покрова насекомых, волосяного покрова животных, ногтевых пластинок людей и т. д. У них узкая специализация, и до поры до времени они тем и живут. Но колонии микромицетов (отдельные изученные виды) – высокоорганизованное сообщество, которое может расширять свое "меню". Именно так грибки боверия начинают использовать в пищу раньше неприемлемые для них виды бабочек, грибок стрихнум научился паразитировать не только на картофеле, но со знанием дела перешел и на другие пасленовые.
Мы знаем правила игры многих микромицетов и уверены, что энтомофторовые грибки, вызывающие рак у саранчи и мух, не могут быть причиной рака у людей. Этому есть простое объяснение: иммунитет человека и другого высокоорганизованного животного намного сильнее и изощреннее, чем у инсекта.
Тепловой барьер – тоже серьезная преграда на пути этих коварных захватчиков. В теплокровном организме (36–37 °C) им не выжить, и даже если вдруг произошла мутация (то есть грибки смогли прижиться в таком температурном режиме), то поднятие температуры до 39 °C их все равно убьет.
Поэтому вряд ли стоит опасаться энтомофторовых, бовериевых и других грибков, заражающих насекомых и рыб.
Однако есть микромицеты, которые вольготно чувствуют себя в нашем организме. Речь идет о тех грибках, которые вызывают различные заболевания – от дерматомикозов до рака.
Патологических грибов великое множество. Рассмотрим подробнее их отдельных представителей.
Леечный гриб – аспергилл
Крохотные грибы-микромицеты с романтическим названием аспергиллы крайне вездесущи и работоспособны. Стоит проявить рассеянность и оставить хлеб дольше положенного не в хлебнице, а на столе, особенно весной или осенью, – и тут же он покрывается бахромчатым налетом плесени. Это удобное для себя место нашли беспокойные аспергиллы.
Колонии аспергиллов появляются на хлебе, хранящемся в условиях повышенной влажности, варенье, влажных обоях и т. п. Если рассматривать поверхность грибницы в микроскоп, то на ней обнаруживаются характерные выступающие образования, напоминающие наконечник лейки, из отверстий которой льются струйки воды. Поэтому аспергиллы называют леечным грибом.
Такое название объединяет несколько видов микроскопических грибов. Впервые они были замечены и описаны в 1729 году итальянским ученым П. Микели. Их естественная среда обитания – верхние слои почвы. Но значительно чаще аспергиллы можно встретить на различных продуктах растительного происхождения, где колонии грибов образуют налет разного цвета, чаще всего голубовато-зеленый, именуемый в обиходе плесенью.
"Биохимическая лягушка" для ученых
На чем ученые-биологи отрабатывают рефлексы и функции живой ткани? Кого режут беззастенчиво для познания студентов-биологов? Конечно же, лягушек. Вот и аспергиллы – такие же "лягушки" для биохимиков – на них отрабатывают все процессы жизнедеятельности грибов и их ферментирования.
Аспергиллы начали привлекать к себе внимание с середины XIX века как активные помощники процессов разрушения самых разнообразных материалов и как производители различных ферментов. Между 1891 и 1928 годами было опубликовано более 2000 работ по аспергиллам, посвященных главным образом биохимии, физиологии и генетике этих грибов. В настоящее время продолжается их активное изучение.
Черная плесень – кладезь ферментов
Особенно большое практическое значение имеет вид аспергиллов, образующий колонии коричневого, шоколадного или черного цвета (черная плесень). Часто они развиваются на зерне (во время его хранения), плодах, овощах, хлопчатобумажных изделиях, коже и материалах, богатых белком. Этот вид обладает разнообразной биохимической активностью. Грибы вырабатывают целый комплекс ферментов. Среди них – крахмалоразрушающие (амилазы), разлагающие белки (протеиназы), действующие на склеивающее вещество растительных тканей – пектин (пектиназы), жироразрушающие ферменты, ферменты, разлагающие хитин (оболочку насекомых). Ферментами аспергиллов производят осветление фруктовых соков и вин. Такое известное вещество, как лимонная кислота, также получают с помощью этих грибов. Кислота является отходом жизнедеятельности гриба, культивируемого, в частности, в специальных чанах – ферментерах на жидкой среде, состоящей из свекловичного отвара.
Черная плесень – бабка современных витаминов
Мало кто знает, что микромицеты продуцируют (выделяют) натуральные естественные витамины – биотин, тиамин и рибофлавин. Понятно, что получением натуральных витаминов ни одна крупная фармацевтическая корпорация заниматься не будет. (Это сколько же черной плесени надо вырастить? А какова себестоимость такого процесса?!) Поэтому за дело взялись биохимики – необходимо было синтезировать эти витамины и выдвинуть лозунг фармкомпаний "Синтетики хватит на всех!"
Процесс синтеза идет следующим образом. Грибница черной плесени (аспергиллов) выделяет натуральные витамины в питательную жидкость, которую затем отгоняют специальным образом, получая нужные элементы в твердом виде.
Это пока натуральные витамины. Затем выделяют формулу витамина и составляют химический аналог, который получают из… нефти. Витамины готовы!
Черная плесень – коварный агрессор
В древние времена в античной Греции врачеватели были уверены, что черная плесень далеко небезобидна. Она способна вызывать заболевания людей и животных. А последние исследования это подтвердили.
Как любой коварный захватчик аспергиллы действуют хитро – они приучают к себе живой организм, "принося дары" – те же витамины! И внедряясь в организм, используют изуверскую технику – ферментами как отмычками вскрывают клетки и подчиняют их себе.
Аспергиллы вызывают все виды микозов (грибковых заболеваний кожи, ногтей и волос), легочный аспергиллез, бронхопневмонию. И самое главное – некоторые виды онкологии!
Грибы-разрушители
Это действительно классические роботы-разрушители. Они выделяют ферменты на все случаи жизни, на любые продукты. Надо расщепить (разрушить) подсолнечное масло – пожалуйста! Вот этот ферментик сгодится. Не желаете ли парафинчик извести? И тут ферментик имеется… И на зерна риса – отдельный разрушитель, и на соломку, особо устойчивую, тоже найдется фермент в обширном запасе желто-зеленых аспергилл.
Грибы этого вида поражают растительные остатки почвы, различные пищевые продукты, растительные масла, зерно, воск, парафин.
Но их разрушительную деятельность человек все-таки использует в мирных аспектах: для пищевых и хозяйственных целей в течение уже не одного столетия. Например, спиртовая промышленность Японии целиком ориентирована на помощь грибных тружеников. При приготовлении традиционной водки саке применяется рис, зерна которого гидролизованы (разложены) ферментами аспергиллов. Для этого аспергиллам создают подходящие условия. Отваренные и стерилизованные отруби риса помещаются во влажную камеру, насыщенную спорами гриба. Через 40–48 часов отруби сплошь покрываются белой грибницей. Остальное – дело техники.
Комплекс амилаз и протеиназ, выделенных из аспергиллов, используют во Вьетнаме для приготовления соево-рисового соуса "тыонг", который считается обязательным повседневным продуктом населения.
Из аспергилл этого оттенка получается и лекарственный порошок амилаза, из которого выделяют фермент, используемый в лечебных целях, например, в качестве средства, известного под названием таке-диастазы (от японск. "таке" – "гриб"). Таке-диастазу рекомендуется включать в пищевой рацион тем людям, у которых собственный организм не в силах производить достаточное количество амилазы (из-за болезни поджелудочной железы) и испытывает определенный дефицит в ней.
У нас в стране освоены такие технологии с использованием грибных ферментов аспергиллов, как очистка кожи от волосяного покрова, удаление серебра из старых пленок и пластинок, производство спирта и приготовление различных видов сыров. На последнем специализируется фермент реннетаза, который расщепляет казеин. Всего 0,02 см3 двухпроцентного раствора фермента в состоянии свертывать 5 см3 молока! В этом отношении грибной фермент не уступает сычугу телячьему, выделенному из животных тканей.
Дрожжи – подарок людям от грибного царства
Именно дрожжам мы обязаны самыми радостными минутами жизни. Бокал шампанского за счастье молодых на свадьбе, рюмка водки "со слезой" замерзшему страннику, воздушный пирог или сдобный калач праздничным днем, мягкий горячий хлеб с хрустящей корочкой за семейным ужином – все это только благодаря дрожжам, то есть дрожжевым грибкам.
Эти грибы назвали дрожжами из-за их свойства заставлять "дрожать" жидкость, в которой им довелось найти кров и еду. Дрожжам для развития не нужен кислород, они спокойно обходятся без него. При их дыхании образуется углекислый газ, который в виде пузырьков выходит на поверхность воды. При брожении сахар подвергается распаду. Продуктом этой реакции становится спирт. В связи с этой интересной способностью грибы заслужили большую популярность, превратившись в незаменимых производителей горячительных напитков и хлебобулочных изделий.
Ежегодно в мире изготавливается одних только пекарских дрожжей не менее 700 000 тонн, а сухих кормовых дрожжей – около 200 000 тонн.
Вина с помощью дрожжей получают из виноградных и плодово-ягодных соков, пиво – из зерен злаков.
Сырьем для производства спирта могут служить как пищевые продукты (картофель, зерновые), так и отходы деревообрабатывающей и целлюлозной промышленности (сульфитные щелока).
Дрожжи, накапливаясь в бродильных производствах в виде отходов, также находят свое применение. Их используют в качестве ценной кормовой добавки в пищевом рационе сельскохозяйственных животных. Дрожжевая биомасса также хорошо усваивается организмом человека. В этом случае дрожжи употребляют внутрь в жидком виде или в таблетках.
500 г сухих дрожжей заменяют по количеству белка 1 кг свежего мяса, 41 л коровьего молока или 33 штуки куриных яиц. В качестве прекрасного витаминного препарата достаточно ежедневно принимать 2 г сухих или 10 г прессованных дрожжей. Перед употреблением дрожжевые клетки следует убить – залить их массу кипятком. Иначе живые дрожжи могут доставить массу неприятностей. Как известно, в прошлом веке на садовых участках и в деревенских домах не было обычных удобств – санузел заменял деревянный "скворечник" – ямный туалет. В летнее время это было довольно зловонное место. Злые шутники, стремясь насолить хозяину, выбирали знойный денек, утром бросали туда килограммовый пакет обыкновенных дрожжей и уже через несколько часов могли наблюдать "сельское шоу". "Благоухающая" масса с урчанием и сопением не только добиралась до уровня отверстия, но и активно выплескивалась и заливала все вокруг. Удрученный хозяин мог только констатировать сей факт и начинать строить аналогичное сооружение в другом конце сада. А аромат этого дрожжевого торжества еще долгое время витал над участком.
В принципе о каждом грибе-микромицете можно написать подобные "саги", рассказать об их положительных свойствах и использовании в научно-практической деятельности, а также поведать, насколько они могут быть страшными и коварными врагами. Сейчас мы примерно знаем, какой гриб вызывает то или иное заболевание. С микозами проще – всегда можно взять кожные пробы. У рака кожные пробы определенные – там есть все патогенные грибы, и непонятно – вторичное ли это осеменение или первопричина. Пока нет точного ответа на вопрос: какой гриб какой вид рака вызывает? Но уже известно, что грибок фузариум повинен в возникновении рака ЖКТ, аспергиллы – рака легких и бронхов. А список подозреваемых патогенных микромицетов огромен. Вот только несколько наиболее изученных микромицетов.
Altemaria alternata (Syn: Alternaria tenuis) . A. аlternata – повсеместно распространенная разновидность, встречающаяся на многих растениях и других субстратах, включая почву, пищевые вещества и ткани. Известные среды обитания – почва, злаковый силос, гнилая древесина, компост, гнезда птиц и различные лесные растения. Черные точки на помидорах могут быть вызваны A. аlternata. Микромицеты данного вида часто находят в оконных рамах. Это плесневые грибы открытых пространств, появляются они при теплой погоде. А. аlternata рассматривается как один из наиболее важных аллергизирующих плесневых грибов. Случаи аллергии возрастают к концу лета.
Aspergillus fumigatus. Разновидности A. fumigatus были хорошо описаны и иллюстрированы в 1850-х годах. Данный гриб обитает в почве, листьях и растительном мусоре, гниющих овощах и корнях, птичьем помете, табаке, сладком картофеле, испорченных продуктах, органических отходах. По сравнению с другими аэроаллергенами концентрация спор в воздухе низка, хотя часто могут быть их локализации.
Ингаляция конидий и мицелия A. fumigatus может привести к некоторым заболеваниям, серьезность которых зависит от иммунного ответа хозяина. Развиваются аллергическая бронхиальная астма, аллергический бронхопульмональный аспергиллез с вовлечением специфических IgE-антител. Специфические IgE-антитела против A. fumigatus были найдены в 81,8 % случаев с подтвержденной клинической гиперчувствительностью.
Другие заболевания типа аллергического альвеолита (гиперчувствительная пневмония) – "легкого фермера", инвазивного аспергиллеза и аспергиллемы также связаны с этим плесневым грибом.
Botrytis cinerea. B. сinerea имеет всемирное распространение, но главным образом встречается во влажных, умеренных и субтропических регионах. B. cinerea регулярно обнаруживается в почве, хотя соотношение этих грибов в общей популяции не высоко. Они могут паразитировать на самых разных растениях, вызывая повреждение или гниение листьев, цветов и плодов.
B. сinerea называют серым плесневым грибом, поскольку он покрывает распадающиеся ткани конидиофорами (серая плесень капусты, салата, помидоров). Это особенно заметно на ягодах, например землянике и винограде.