Бактерии чрезвычайно малы. Но и среди них есть великаны и карлики. Одной крупной капли воды хватило бы для сорока миллионов таких бактерий-карликов; они жили бы в ней так же свободно, как рыбы в пруду.
Строение бактерии очень простое. Каждая клетка — палочка или шарик — напоминает крошечный мешочек, наполненный протоплазмой,— бесцветной массой, похожей на белок куриного яйца. Снаружи она покрыта оболочкой. Многие из бактерий имеют жгутик, у некоторых бактерий жгутик один, у других много; жгутики либо сидят пучком на одном или на обоих концах бактерии, либо покрывают все ее тело. Так называемая сенная бактерия (свое название она получила оттого, что появляется всегда в большом количестве в настое из сена) вооружена длинными ресничками и самостоятельно передвигается.
Бактерии, подобно всем живым существам, размножаются. Палочка (или шарик) делится на две равные части; половинки растут и, в свою очередь, делятся пополам и т. д. Если каждая палочка через полчаса уже делится на две новые палочки, значит, через час вместо одной бактерии их будет уже четыре, а через два часа —16. Пройдет пять часов с того времени, как бактерия начала делиться, и перед нами будет уже 1024 палочки. Через 12 часов из одной бактерии появится около 17 миллионов бактерий.
Насколько быстро бактерии размножаются, настолько же быстро они и гибнут. Чтобы бактерии могли жить, расти и размножаться, им нужно достаточное количество пищи, влаги и тепла. Голод, засуха и морозы для них так же пагубны, как и для других живых существ.
Однако и в пору невзгод многие бактерии остаются целы и невредимы. Дело в том, что в это время внутри таких бактерий образуются небольшие шарики. Шарики эти растут, а тем временем сами бактерии и их оболочки разрушаются, так что шарики выходят на свободу.
Это уже не бактерии, а зародыши бактерий, или споры, которые легко переносят и засуху, и стужу. Попав в благоприятные условия, они прорастают: оболочка споры набухает, разрывается, а сама спора вытягивается и превращается в бактерию. Палочка растет, потом делится на две новые палочки.
Живут бактерии всюду вокруг нас и даже в нашем теле. Воздух и почва, моря, реки и ручьи, болота и лужи, сточные ямы и канавы, колодцы и водопроводные трубы, сорные и навозные кучи, трупы животных — все это является местообитанием бактерий.
Вот один из путей распространения бактерий в природе. Летом лужи и болота высыхают, и миллионы бактерий гибнут из-за недостатка воды. Другие же образуют споры, которые стойко переносят засуху. Ветер поднимает над высохшим болотом облака пыли, а вместе с нею поднимается в воздух масса засохших бактерий и их зародышей. Ветер проносится над селами и городами, рассеивая повсюду споры. Они попадают в ручьи и реки, на кучи навоза и сора, оседают на различные предметы, на шерсть и тело животных, забираются в нос, рот и легкие людей.
Захваченные дождевыми каплями, бактерии падают на землю и проникают в почву. В тумане и в облаках, которые стелятся низко над землей, в блестящих каплях росы, на поверхности градин и снежинок можно найти бактерии и их зародыши. В благоприятных условиях они начинают размножаться.
Чтобы познакомиться с бактериями поближе, ученые выращивают нужных бактерий. Бактерии хорошо размножаются на отварах из мяса, гороха, бобов и репы или же на кусках вареного картофеля, пареной репы и крутого яичного белка. Лучше всего взять мясной отвар, к которому добавлено немного желатина. Когда отвар из мяса и желатина готов, его разливают в плоские стеклянные чашки. Остывший мясной отвар с желатином похож на студень; на таком-то студне хорошо размножаются многие бактерии и их споры.
Возьмем вместо пробирки стеклянную пластинку, на которую налит тонким слоем студень. Если брызнуть на эту пластинку водой из лужи или даже просто оставить ее на открытом воздухе, то студень сплошь или местами помутнеет и покроется налетом, похожим на плесень. Если соскоблить кончиком иглы частичку этого налета и рассмотреть его под микроскопом, то мы увидим в нем множество разнообразных бактерий. На поверхности пластинки бактерии образуют скопления, имеющие различную форму и величину. В каждом таком скоплении — миллионы бактерий. Бактерии и споры попали на питательный студень из воздуха и размножились. В воздухе находятся различные бактерии, поэтому на студне и получились скопления, или гнезда, разной формы; их называют колониями.
Работая над изучением бактерий, ученые установили их форму, способы питания и размножения, значение для человека и животных. Было установлено, что одни бактерии вызывают у людей и животных различные болезни, другие совершении безвредны, а третьи полезны.
Интересны так называемые нитчатые бактерии. Такие бактерии почти всю жизнь связаны вместе наподобие длинных нитей — то простых, то ветвистых. Каждая нить состоит из множества сложенных в ряд бактерий. Нитчатые бактерии могут поселиться в водопроводных трубах. Иногда их набирается такое множество, что водопроводные трубы совершенно закупориваются. Вода, в которой эти бактерии накапливаются в большом количестве, становится уже негодной для питья.
К нитчатым бактериям относятся и серобактерии, которые живут в серных ключах. Таких ключей довольно много на Кавказе. В Тбилиси, например, бани выстроены как раз у подошвы горы, где бьют горячие серные источники. Вода в таких источниках имеет запах тухлых яиц. Так пахнет накопливающийся в серных источниках газ — сероводород. Сероводород служит питательным материалом для серобактерий. Они поглощают -этот газ и перерабатывают его в протоплазме, в результате получаются вода и сера (в виде маленьких крупинок или капелек).
Много любопытных загадок разрешилось с тех пор, как люди узнали, что существуют особые микроскопические существа, названные бактериями.
Возьмем хотя бы такой случай. Хлеб, хранившийся во влажном месте, пришел в негодность: появился неприятный запах и какие-то красные пятна. В чем тут дело? На хлебе поселились особые мелкие бактерии; они быстро размножились и выделили вещество ярко-красного цвета. Эта краска и выступила на хлебе в виде кровяных пятен. Такие бактерии могут размножаться не только на плохо выпеченном хлебе, но и на вареном рисе, и на картофеле, и на моркови, и даже в молоке. Тогда на поверхности этих продуктов появляется кроваво-красный налет. Другие бактерии выделяют вещества зеленого, синего, бурого и желтого цвета; поэтому продукты, в которых поселились такие бактерии, окрашиваются. Гнилые продукты иногда светятся в темноте благодаря светящимся бактериям. Светятся ночью выброшенная на берег рыба, туши погибших животных, гнилые пни.
Бактерии в определенных условиях могут принести людям и непоправимый вред и громадную пользу.
Все живое в конце концов умирает. Сохнет трава на зеленых лугах, опадает листва, свалятся на землю могучие стволы деревьев. Гибнут птицы, рыбы и животные. Куда же деваются погибшие растения и животные? Они сгнивают и превращаются в прах. В этом процессе главными работниками оказываются бактерии. Где нет бактерий, там нет и гниения, а без гниения не было бы разрушения.
Почему гниет труп животного? Потому что в нем поселились бактерии, которые беспрепятственно разрушают труп. Отчего гниют и тлеют опавшие листья деревьев, стебли и корни однолетних трав? Оттого, что на них живут гнилостные бактерии. И пока эти бактерии живы, пока они питаются, растут и размножаются,—листья, стебли и корни трав гниют и распадаются; из них образуется перегной, делающий почву более плодородной. Такие бактерии — наши друзья и невидимые помощники в сельском хозяйстве: разрушая мертвое, они не только расчищают место для живого, но и готовят им богатую, удобоваримую пищу.
Правда, по вине бактерий портятся наши пищевые продукты. Но это зло ничтожно по сравнению с той пользой, которую приносят людям гнилостные бактерии. Да к тому же всякие продукты нетрудно уберечь от порчи: в холоде гнилостные бактерии не могут развиваться, и гниение не происходит.
Давно известно, что растениям необходим азот. Для того, чтобы обеспечить растения азотом, поля удобряют главным образом селитрой. Как выяснили ученые, селитра в почве получается и при помощи бактерий, которые обогащают таким образом почву азотистыми веществами. Известен способ, при помощи которого микробы, живущие в почве, обогащают почву азотистыми веществами. Есть бактерии, использующие молекулярный азот воздуха. Таким активным азотофиксатором является азотобактер. Забирая из почвы изготовленную бактериями селитру, растения образуют белки — главный строительный материал всякого организма (растительного и животного). Где есть жизнь, там обязательно должны быть белки, без белков нет жизни.