Невидимые друзья и враги - Андреева Екатерина Владимировна (читать книги онлайн бесплатно полностью без txt) 📗
Микроорганизмы отличаются необычайным богатством и разнообразием ферментов. Например, обыкновенная черная плесень, появляющаяся иногда на хлебе, образует около тридцати различных и уже хорошо изученных ферментов. Бесспорно, что количество, разнообразие и активность ферментов у микробов исключительны. В этом отношении высшие растения и животные не могут сравниться с ними.
Особенностью микроорганизмов является то, что они необычайно быстро и тонко реагируют на изменения внешней среды и, приспосабливаясь к различным условиям, перестраивают свои ферменты.
Использование микробных ферментов очень выгодно в производстве. Во-первых, скорость размножения микроорганизмов настолько высока, что в течение сравнительно короткого срока можно накопить огромные объемы культур определенного вида микробов. Не преувеличивая, можно сказать, что в заводских условиях за год может быть собрано от 100 до 1000 урожаев бактерий или плесневых грибов.
Во-вторых, размножать микробы с нужными ферментами можно на отходах производства или на средах, приготовленных из дешевого сырья.
В наше время ферменты микробов применяются очень широко. Например, фермент, называемый протеазой (фермент грибков и бактерий), употребляют в кожевенной промышленности для удаления волос и щетины с кожевенного сырья. Он ослабляет связь между луковицей волоса и кожей, и после его действия шерсть легко снимается машиной. Этот же фермент употребляется для мягчения кожи. Он заменил собой ранее употреблявшийся и дорого стоящий сок поджелудочной железы, который брали у животных.
Есть ферменты, разлагающие белковые соединения. Их применяют в текстильной промышленности для удаления с поверхности шелковых тканей казеина или желатина и в кинопромышленности для удаления с пленки желатиновой эмульсии.
Еще более широкое применение имеют ферменты амилазы. Они быстро разлагают крахмал, и их широко применяют для удаления крахмала с хлопчатобумажных тканей и тканей из искусственного шелка.
Ферменты гриба аспергилла повышают вкусовые и питательные качества хлеба. Отходы нефтеочистительных заводов, например, содержат феноловые соединения, которые придают воде запах и вкус карболовой кислоты и убивают рыбу. Поэтому нефтяные предприятия сейчас начали обрабатывать свои отходы бактериями, пожирающими фенол, и воды стекают в озера или реки совершенно очищенными.
По-видимому, с помощью бактерий можно будет разрешить и более трудную проблему: очищать воду от ядовитых цианистых отходов, которые получаются после ряда процессов металлообработки и уничтожают не только рыбу, но и полезных бактерий в канализационной системе.
Недавно в США (штат Пенсильвания) ученые стали терпеливо подкармливать культуру бактерий, «работающих» по очистке канализационных труб, небольшими количествами цианистого калия. Постепенно увеличивая дозировку, они сумели приучить бактерии к необычной диете. Такие «натренированные» бактерии могут полностью ликвидировать проблему очистки цианистых отходов.
Другие исследования показали, что применение бактерий возможно и в борьбе с неприятными запахами, исходящими из дымовых труб заводов и электростанций. Дело в том, что при сгорании угля содержащаяся в нем сера образует двуокись, которая обладает неприятным резким запахом и загрязняет воздух. Найдены бактерии, которые могут «пожирать» серу в угле. Несложная обработка этими бактериями угля перед сгоранием позволит избавиться от большей части серы в каких-нибудь три дня.
Во многих отраслях промышленности бактерии по праву считаются ценными тружениками. Наряду с такими микроорганизмами, как грибы, дрожжи и плесени, они играют также важную роль в химии ферментов и помогают получить ценные продукты, необходимые в изготовлении красок, пластмасс, косметических средств, составов для снятия накипи и ржавчины в радиаторах и даже для приготовления конфет.
В настоящее время с помощью бактериальных ферментов производятся антибиотики, гормоны и витамины. Ученые предполагают, что бактериям, как и другим микроорганизмам, вырабатывающим ферменты, уготована в будущем решающая роль в производстве новых лечебных средств, которые по качеству превзойдут своих предшественников, полученных лабораторным путем.
Некоторые ученые занимаются проблемой производства целлюлозы (и, следовательно, бумаги) с помощью микроорганизмов. Другие — проблемой использования бактерий для переработки нефти и получения из нее различных веществ. Уже есть возможность с помощью определенных видов бактерий получать из природного газа органические кислоты и спирт.
Для нефтеобрабатывающей промышленности бактерии представляют особый интерес. Там, где обычный способ добычи нефти неосуществим, на помощь, возможно, смогут прийти бактерии. В Америке уже запатентован способ введения микроорганизмов в известняки в районах, где есть нефть. При этом выделяемые бактериями кислоты будут разъедать известняки, открывая и расширяя таким образом каналы, по которым потечет нефть. Более того, не исключена возможность, что образуемый микроорганизмами углекислый газ поднимет давление в каналах, а это, в свою очередь, усилит поток нефти.
Ученые пытаются также вывести новый вид бактерий, с помощью которых станет возможной добыча нефти из сланцевых залежей. Некоторые бактерии, по крайней мере в лабораторных условиях, разъедают сланец и не трогают нефти.
В 1963 году в печати промелькнуло сообщение о новом источнике энергии — «биологических батареях», в которых электрический ток вырабатывается микроорганизмами. Такие «электростанции» были сделаны одновременно несколькими учеными, работавшими независимо друг от друга. Соответствующие бактерии помещались в сосуд с морской водой, с сахаром, картофелем или просто сточной водой, где они вызывают химическую реакцию, в результате которой возникает электрический ток.
Преимущества таких электроэлементов очевидны: батареи легки и долговременны, потому что туда надо лишь подбавлять пищу бактериям, а они уж не подведут, будут без конца размножаться и вырабатывать электрический ток.
То, что некоторые виды бактерий выделяют электрический ток, впервые заметил вашингтонский ученый Фредерик Сислер. Он поместил бактерии в три пробирки с морской водой и питательной средой. Затем вставил туда электроды, после чего началось незначительное, но все же измеримое выделение электрической энергии. Получив всего лишь один грамм сахара, бактерии целых два месяца, а то и больше, выделяют электрический ток напряжением в два вольта. Этой энергии достаточно для миниатюрного радиоприемника и лампочки.
Доктор Роберт Сарбахтер пошел еще дальше: он покрыл слоем бактерий и самые электроды, повысив таким образом интенсивность тока в несколько раз. В процессе выделения энергии микробы питаются находящимися в воде отходами. Не исключена возможность, что бумажная фабрика сможет получать часть нужной ей энергии, используя собственные отходы, а это, в свою очередь, будет способствовать разрешению проблемы очистки вод при производстве бумаги.
В настоящее время усилия ученых направлены на создание более мощных батарей на микробах. Быть может, недалек тот день, когда огромные электроды установят в богатых «электробактериями» водах Черного моря и используют энергию для электрификации приморских районов.
«Биологическая батарея» — лишь один пример неограниченных возможностей использования бактерий, которые, хотя большей частью и слывут врагами человечества, однако при умелом подходе могут превратиться в надежных друзей.
Глава 17
НЕВИДИМЫЕ СТРОИТЕЛИ
Есть обширная наука — палеонтология, изучающая окаменелые остатки животных и растений. Их найдено на земле много. По ним, как по раскрытой книге, ученые ознакомились с историей жизни. По скелетам они восстановили внешний вид животных, по отпечаткам листьев — внешний вид растений. Постепенно воскресали картины прошлого.
