Грибы, растения и люди: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Грибы выделили в отдельное царство

Многие систематики включали грибы в царство растений, другие склонялись к тому, чтобы отнести грибы, подобно полипам, к разряду животных. Третьи выделяли их в самостоятельное царство живых организмов. Попытаемся же разобраться в причинах подобных сомнений.

Так же как и растения, грибы не заглатывают твердую пищу, а всасывают питательные вещества из субстрата; способны к неограниченному росту, ведут прикрепленный образ жизни. Однако существует ряд свойств, сближающих грибы с животными. Например, грибам свойствен гетеротрофный (за счет готового органического вещества) способ питания, тогда как растения образуют органическое вещество самостоятельно — автотрофно; многие грибы нуждаются в витаминах, оболочка их клеток (как у насекомых и других членистоногих) содержит хитин, в качестве запасного питательного вещества они накапливают гликоген (а не крахмал), и как конечный продукт обмена веществ образуют мочевину. Итак, между царствами растений, животных и грибов можно найти много общего. И тем не менее на вопрос, что же такое грибы, большинство биологов отвечает: это особое царство живых организмов.

Хорошо всем известные объекты "тихой охоты" лесные грибы имеют многочисленную, очень разнообразную "родню".

К наиболее простым по строению "родственникам" относятся одноклеточные грибы — дрожжи. С помощью микроскопа можно измерить длину дрожжевой клетки, она равна примерно 8-10 микрометрам. Из-за способности дрожжей вызывать спиртовое брожение Сахаров их используют в хлебопечении, виноделии, пивоварении, спиртовом производстве и в молочной промышленности.

Примером другого типа грибов могут служить плесневые грибы, образующие характерные налеты "плесени" на продуктах питания, фруктах, растительных остатках, коже и других предметах. Некоторые виды этих грибов вызывают различные болезни культурных растений, снижая тем самым их урожай. Несмотря на великое разнообразие внешнего вида и физиологических функций грибов, существуют особенности строения, свойственные всем или большинству грибов. Вегетативное тело грибов представляет собой так называемую грибницу, или мицелий, состоящую из тонких нитей — гиф. Обычно грибница находится на поверхности того субстрата, на котором развивается гриб, и часто проникает внутрь его. Субстратом для грибов могут служить самые раз-личные органические соединения: остатки растений продукты питания человека и животных, бумага, кожа, краски и многое другое. Обладая огромной суммарной поверхностью, гифы всасывают питательные вещества субстрата. При соответствующих условиях на грибнице появляются плодовые тела грибов. Размножаются грибы с помощью специальных образований, называемых спорами.

Учение о самозарождении

По способу питания грибы делятся на две большие группы: сапротрофы — питающиеся органическими веществами отмерших организмов, и биотрофы — живущие выделениями живых организмов. К биотрофам относятся паразиты, существующие за счет другого организма (хозяина).

Еще несколько веков назад люди считали, что появление грибов — это результат сгущения испарений земли или гниющего вещества, воздействия росы или ударов молнии, одним словом — "игры" природы. Такое объяснение отражало бытующее в то время представление о самопроизвольном зарождении жизни.

Науке известны случаи, когда первоначальные представления оказывались вернее более поздних. Так произошло с учением Варрона о "контагиум вивум" — живом источнике заразы. Известный ученый и политический деятель, трибун и сподвижник великого Помпея, Марк Терренций Варрон написал более 600 книг по всем отраслям знаний. В своих работах он предполагал, что в болотистых местах вырастают мельчайшие животные, невидимые глазу, но свободно распространяющиеся в воздухе. Проникая в тело человека через рот или нос, они вызывают тяжелые болезни. Эти предположения легли в основу его учения о том, что причина всякой заразной, или "прилипчивой", болезни кроется в живых существах. В течение веков удивительной догадке Варрона суждено было оставаться в забвении. Открытие Левенгука, впервые увидевшего и описавшего движения мельчайших живых существ, казалось, экспериментально подтверждало учение о "контагиум вивум". Однако представление о живом источнике заразы было совершенно изгнано из науки под влиянием учения о самозарождении. В течение многих веков люди считали само собой разумеющимся, что лягушки, мыши, пчелы, черви, тараканы, мухи и некоторые другие животные возникают сами по себе в гниющем мусоре, плодородной почве или приносятся с теплыми дождями или туманами. Например, Аристотель утверждал, что угри возникают при брожении тины рек, а гусеницы — при гниении растений. Вергилий считал, что рой пчел зарождается во внутренностях павшего быка. Лукреций рассказывал о происхождении листьев из речной воды, стад из луговой травы и так далее. Шло время, но представления о самозарождении почти не менялись. "Если вы хотите произвести на свет мышь, возьмите горшок с зерном, заткните его грязной рубашкой и через месяц оттуда выбежит целая стая мышей. Я это видел собственными глазами!" — писал ученый XVI века И.-Б. Гельмонт. Другой ученый предлагал свой метод "изготовления" мух: "Оставьте на солнце кусок мяса, и через некоторое время из него вылетит мушиный рой". Известный в свое время итальянский ученый У. Альдрованди в большом сочинении по естественной истории описывал происхождение уток из плодов дерева и превращение моллюсков в птиц. Многие считали доказательства ученых вполне убедительными: разводятся же от сырости мокрицы, от грязи — клопы, от пыли — блохи! Очевидно, что условия, благоприятные для жизни паразита, порождают самого паразита. Такие взгляды нашли отражение и в сочинениях русских авторов. Дмитрий Ростовский, современник Петра I, весьма образованный для своего времени человек, писал: "В корабле Ноевом не бяху такожде та животна, якоже от земныя влаги, от блата и согнития родятся, якоже мыши, жабы, скорпии и прочая пресмыкающаяся по земли: и черви различныи, жуки же и хрустие и пруци, и яже от росы небесныя зачинаются комары и мшицы и иная тем подобная; та вся потопом погибоша и паки по потопе от таковых же веществ родившася". Долгое время существовало мнение, что бабочки, саранча, раки, улитки, угри и другие подобные им организмы порождаются гниющей материей, которая приобретает форму того или иного существа под влиянием "жизненной силы". Учение об особой жизненной силе, управляющей явлениями, происходящими в живых существах, называлось витализмом, а его приверженцы — виталистами.

Если вы хотите произвести на свет мышь, возьмите горшок с зерном, заткните его грязной рубашкой и через месяц оттуда выбежит целая стая мышей

Витализм и учение о самозарождении оказались удивительно живучими. Известный американский микробиолог М. Фробишер в книге, вышедшей в 1962 году, рассказывает об одной почтенной даме, своей старой знакомой, которая горько ему жаловалась, что ее обманули в магазине. Какой-то торговец продал ей шерстяное покрывало, которое превратилось в моль, полежав несколько месяцев в чулане. Сомневаться в самозарождении живых существ три века назад значило, по мнению ученых того времени, не доверять разуму и здравому смыслу. Сомневающимся советовали поехать в Египет, где поля кишмя кишат мышами, на несчастье людей порожденными нильским илом. Экспериментальный метод в эпоху средневековья и долгое время после нее считался недостойным настоящего ученого. Все научные вопросы решались на диспутах схоластического характера. Предаваясь игре словами и понятиями, спорящие с недоверием и даже презрением относились к экспериментированию. Проводить опыты в те времена было небезопасно, экспериментаторов подозревали в связи с нечистой силой, что грозило суровыми карами со стороны господствовавшей в то время церкви. Однако постепенно подобный метод исследования материального мира завоевал право на жизнь и авторитет среди ученых. Суть его — в активном вмешательстве в течение того или иного природного процесса, изучение этого процесса в возможно более "чистом" виде, с применением измерений, осуществляемых с помощью различных технических устройств.

Одним из первых экспериментаторов, пытавшихся опровергнуть теорию самозарождения, был итальянский врач, член Флорентийской академии наук Франческо Реди. В отличие от своих предшественников, демонстрирующих самопроизвольное зарождение личинок мух в гниющем мясе, Реди в качестве "технического устройства" использовал кусок плотной марли, которой он закрыл сверху банку с куском мяса. Мухи, привлеченные запахом мяса, не имели возможности попасть внутрь банки, и гниение мяса не сопровождалось появлением "червей" — личинок мух. Таким образом, стало очевидно, что личинки могут появиться лишь в том случае, если мухи откладывают свои яйца непосредственно на продукт. Результаты этих опытов соответствовали представлениям знаменитого английского врача Вильяма Гарвея, выраженным им в известной формуле: "Омне анимал екс ово", то есть "все животные из яйца", исключающей возможность самозарождения в мире животных.

Борьба вокруг микробов

Но сторонники теории самозарождения не сдавали своих позиций. Существовал невидимый мир, исследования которого после открытия Левенгука успешно продолжались. Теперь основные битвы сторонников и противников теории самозарождения развертывались вокруг организмов, невидимых простым глазом. Ученые обнаружили, что если сено залить водой и оставить на несколько дней в тепле, то в сенном настое появляется несметное количество "зверьков"[3]. Стоит ли говорить, что два-три столетия назад это было почти неоспоримым доказательством самопроизвольного зарождения.

Как же развивались события дальше? Француз Луи Жобло прокипятил сенной настой. Все живые существа в нем погибли. Половину настоя Жобло перелил в прокаленный сосуд и закрыл, другую половину оставил в открытом сосуде. Через несколько дней в открытом сосуде вновь возникло множество микроорганизмов, тогда как в закрытом их не было. Опыты Жобло опровергли возможность самозарождения. Но тут в борьбу вступил англиканский пастор Джон Нидхэм. Он также прокипятил мясной отвар и оставил его в крепко закупоренном сосуде, а через несколько дней под микроскопом в прокипяченном бульоне обнаружил бесчисленное количество мельчайших организмов. Сам собой напрашивался вывод: низшие организмы возникли путем самозарождения.

Опыты и доказательства Нидхэма произвели сильное впечатление на современников, и теория самозарождения приобрела массу сторонников, в том числе знаменитого французского натуралиста Бюффона. Однако вскоре неоспоримость доказательств Нидхэма подверглась сомнению. Было высказано предположение, что существуют организмы, способные переносить температуру кипения воды. Действительно, значительно позже обнаружили устойчивые к нагреванию споры бактерий, неизвестные во времена Нидхэма. Кроме того, не исключалась возможность проникновения в крепко закрытый сосуд извне мельчайших живых существ. Но предположения предположениями, а науке, ставшей уже на путь экспериментального изучения природы, были необходимы реальные факты. Такие факты представил итальянский естествоиспытатель Лаццаро Спалланцани.

Лаццаро Спалланцани — аббат и профессор естествознания в Павии — выступил с опровержением результатов Нидхэма. Он обнаружил, что если органические жидкости (например, мясной бульон) кипятить три четверти часа, а потом сосуд плотно закрыть, то живые существа не образуются. Но жизнь возникала, если в соприкосновение с жидкостью приходил воздух, не испытавший "силы огня".

В это же время сторонники теории самозарождения нашли поддержку своим взглядам в открытии современника Спалланцани — французского химика Лаувазье, который показал, что воздух неоднороден и содержит в своем составе животворный газ — кислород. Вполне вероятно, — считали они, — что чрезмерное нагревание сосудов с органическими жидкостями во время опытов Спалланцани настолько изменяет воздух в этих сосудах, что он становится неспособным поддерживать жизнь.

В начале XIX века опыты Спалланцани повторил немец Ф. Шульце. Он, как и его предшественник, нагревал сосуд с органическими жидкостями, но воздух в этот сосуд пропускал через раствор серной кислоты. Организмы в жидкости не развивались, следовательно, в этом случае воздух, даже не подверженный действию "силы огня", не вызывал появления живых существ.

Опыты Шульце несколько видоизменил его соотечественник Т. Шванн — воздух в прогретую на огне колбу проходил через металлическую трубку, раскаленную докрасна. Появление микробов также можно было предотвратить, добавляя к раствору ядовитые вещества. Эти опыты легли в основу учения об антисептике, то есть о веществах, убивающих или подавляющих рост болезнетворных микроорганизмов.

Все же рассеять сомнения сторонников теории самопроизвольного зарождения этими опытами не удалось, ведь происходящее изменение состава воздуха делало его неспособным поддерживать жизнь. Необходима была иная постановка опытов, при которой воздух, попадающий в сосуд с органическими растворами, не подвергался бы столь сильным воздействиям.

Такие опыты были поставлены во второй половине XIX века Шрёдером и фон Душем. Фильтром на этот раз служила стеклянная трубка, набитая ватой. Очищенный подобным образом воздух также не вызывал образования живых организмов. Поскольку ученые изучали гнилостные и бродильные процессы, их эксперименты свидетельствовали о том, что гниение и брожение органических настоев вызывает "нечто", какие-то частицы, задерживаемые ватой. К сожалению, опыты Шрёдера и фон Душа не всегда давали однозначные результаты, бывали случаи, когда предварительно прокипяченная жидкость начинала загнивать или бродить при соприкосновении с воздухом, прошедшим через ватный фильтр.

Научная полемика между приверженцами противоположных точек зрения к середине XIX века достигла наивысшего накала. Те и другие ученые ставили опыты, получая при этом нужные им результаты.

"Неопровержимые" результаты Пуше

"Неопровержимые" результаты самопроизвольного зарождения получил в 1859 году французский натуралист, директор музея естественной истории в Руане, член-корреспондент Академии наук Жорж Пуше. Зная, что кислород необходим для живых организмов, он использовал лабораторный метод получения кислорода, который затем вводил в сосуд с органическим экстрактом. Опыты выглядели так. Колбу с водой продолжительное время кипятили, закрывали и опрокидывали в сосуд с ртутью. Затем под ртутью вновь открывали и вводили через ртуть кислород и немного сена, выдержанного при температуре свыше 100° С. Через несколько дней в экстракте появлялись микроскопические существа. Эти опыты дали основания Пуше опубликовать свои результаты и в категорической форме заявить о несомненной возможности самопроизвольного возникновения жизни. В докладной записке Французской академии наук он писал: "Мною найдены несомненные доказательства тому, что низшие животные и растения не попадают в жидкость извне, а самозарождаются в различных отварах и настойках". Пуше был убежден, что в его опытах не было никакого контакта воздуха с жидкостью, а, как известно, зародыши, дающие начало жизни, могли попасть в жидкость только из воздуха. Пуше считал совершенно невероятным, что микроорганизмы могут находиться в воздухе в большом количестве. Он заявлял, что если воздух действительно так насыщен микробами, как говорят, то он должен иметь по крайней мере плотность железа.

Накал страстей сторонников и противников теории самозарождения микроорганизмов достиг своего апогея. В этой обстановке Французская академия наук приняла решение о назначении премии тому, кто точными и доказательными опытами даст исчерпывающий ответ о возможности самопроизвольного зарождения организмов в природе.

[3] Следует отметить, что сам Левенгук не считал, что его "зверьки" самозарождаются в отварах и настоях. В одном из писем к Королевскому обществу он писал: "Я полагаю, что мы уже можем быть достаточно уверены в том, что все животные, как бы малы они не были, зарождаются не в результате процессов гниения, а только размножением себе подобных"