Читать книгу "Как создать эко огород. Советы врача и садовода с 40-летним стажем! - Геннадий Распопов"

Приведу выдержку на эту тему из последних номеров научных журналов по генетике.

«Некоторые бактерии, несмотря на их огромную распространенность в естественной среде, до сих пор не удается культивировать в лабораторных условиях. Так, например, обстоят дела с родом Prochlorococcus, которых называют самыми многочисленными фотосинтезирующими организмами на Земле.

Они выполняют большую часть работы по насыщению атмосферы кислородом, океан кишмя кишит этими бактериями, но на протяжении десятилетий попытки вырастить их в искусственных условиях заканчивались неудачей.

Ученые объясняют это тем, что в природе бактерии взаимосвязаны намного сильнее, чем мы можем представить. Разные виды микроорганизмов буквально не могут обойтись друг без друга.

Происходит это от того, что бактерии избавляются от некоторых генов, если понимают, что другой вид в сообществе способен выполнять ту же функцию. Например, бактерия может не выдерживать даже малых количеств перекиси водорода в среде, но при этом у нее нет никаких генов, чтобы ликвидировать токсичное вещество. Это значит, что микроб целиком полагается на своего соседа, который обезвредит яд вместо него. (По сути, микробные ассоциации – на самом деле реальные надорганизмы).

Всякая способность, всякая адаптация чего-то стоит: чтобы синтезировать нужный фермент, необходимо потратить ощутимое количество энергии и ресурсов. Ресурсы же конечны, невозможно с одинаковым успехом отбиваться от всех «сюрпризов» среды обитания.

Схема круговорота серы

Поэтому бактерии «не упускают случая» отказаться от лишнего белка, раз уж он все равно есть у других. Эксперименты показали, что дублирующий ген не приживается, если в сообществе уже есть кто-то выполняющий похожую работу. В итоге может случиться, что все сообщество окажется в зависимости от одного вида, который обезвреживает токсины.

Ученые, опубликовавшие статью в журнале mBio, подчеркивают, что это вовсе не предполагает кооперации и даже межвидового взаимодействия, ни о каком симбиозе и речи нет. Бактерии скорее соревнуются, кто быстрее переложит на другого часть своих функций.

С другой стороны, тот, кто оказался крайним, становится необычайно важен для сообщества. Такой вид может быть не слишком многочислен, но без него все остальные не выживут.

Впрочем, такая эволюционная игра довольно опасна: в ней могут проиграть все, если одновременно «скинут» из своего генома один и тот же ген…»

Я рассказал о роли для растений нескольких таких малочисленных крайних: это простейшие, почвенные водоросли, фотосинтетики и тиобациллы.

Закончим разговор на «новинке» под названием тиобациллы. Кто изучал в школе биологию, помнят схемы круговорота углерода в природе. Но ведь есть еще круговорот серы и железа. Если без кислорода где-то гниет белковый продукт, то все почувствуют запах сероводорода. Ведь в белках есть аминокислоты, для синтеза которых нужна сера, и при распаде таких аминокислот выделяются простые продукты, содержащие серу.

Эволюционно появились и микроорганизмы, которые черпают энергию для своего обмена не из углеродистой органики, а из соединений серы. Миллиарды лет назад, на заре становления жизни вокруг вулканов с сернистыми выделениями зародилась жизнь не на основе углерода, а на основе серы.

Ученые открыли сотни тысяч таких микроорганизмов, которые называются тионовые. Большинство из них живут глубоко в иле озер и океанов, не нуждаясь ни в кислороде, ни в органике. Они используют только восстановленные соединения серы как источник водорода.

Но в последние годы биологов привлекла редкая группа серных бактерий, которым дали название тиобациллы. Их сейчас усиленно изучают и размножают и все больше находят в озерах Средиземноморья.

Их основная особенность в том, что для своего обмена они нуждаются в кислороде. Легко растут на средах с органическими субстратами и ассимилируют СО2.

Наиболее изучены Thiobacillus thioparus, оптимальные значения рН, при которых возможен их рост, – от 3,0 до 6,0, они великолепно растут на средах с тиосульфатом.

И Thiobacillus ferroxidans выживает даже в концентрированной серной кислоте, растет на средах с сернокислым железом.

Почему я так подробно остановился на тиобациллах? Да потому, что в продаже появились препараты для сельского хозяйства, сделанные на основе этих бацилл. У меня есть эти препараты под названиями «Бионур» и «Тиофер».

Оказывается, при нанесении на растения и на почву эти бациллы начинают жить и размножаться, а так как они содержат гены и ферменты, которые обычные микроорганизмы и растения утратили, то происходит изменение многих свойств растений.

Бациллы, размножаясь на листьях, выделяют биологически активные вещества, это дает растениям больше возможности для фотосинтеза. Увеличивается качество фруктов и овощей, вкус, цвет и запах. Листья становятся толще, крупнее и здоровее. Лучше противостоят любым стрессам и болезням.

Имеет значение и бактерицидный эффект тиобацилл. При размножении тиобацил в почве подкисляется среда и усиливается ассимиляция азота воздуха, в пересчете на мочевину около 6–8 кг на 1000 м2.

Все эти препараты называют антифризом за их главное свойство: после опрыскивания растения начинают накапливать в клетках большие концентрации углеводов, белков и других питательных веществ, становятся нечувствительными к заморозкам.

В последнее время ученые активно изучают так называемые антифризные гликопротеины (АФГП), в иностранной литературе – «связывающиеся со льдом белки» (ice-binding proteins – IBPs). Даже при очень низкой концентрации в клетках растений эти белки снижают температуру замерзания жидкости, модифицируют форму кристаллов льда и останавливают их рост. Появились эти белки эволюционно сравнительно недавно, когда растения приспосабливались к оледенениям на планете.

У растений экспрессия генов АФГП происходит во время низкотемпературной акклимации, или закаливания. Но так как антифризные белки родственны белкам, которые синтезируются растением для защиты от патогенов, то, как было обнаружено недавно, некоторые бактерии, в частности Thiobacillus thioparus, заставляют растения вырабатывать антифризовые белки.

Подведем итоги. Большую часть того, как живут и взаимодействуют почвенные микроорганизмы с корнями растений, мы не знаем. Но даже те крупицы знаний, которые нам дает современная наука, мы можем использовать.

Например, я осознанно ранней весной опрыскиваю почву качественными ЭМ-препаратами с фотосинтетиками, так как эти бактерии создают вокруг себя стабильные островки жизни и резко повышают обмен питательными веществами между почвой и корнями.

Я осознанно не поливаю почву гербицидами и азотными удобрениями по всей площади. Это убивает почвенные водоросли, а без их генов и энзимов обедняется почвенная жизнь, накапливаются болезни обмена и вредители.