В заключение следует сказать, что половое размножение (в любой форме) — довольно редкое событие у бактерий. Но поскольку число бактерий в каждой колонии огромно, половое размножение наблюдается сравнительно часто. Такое размножение более примитивно, чем у эукариот; полный обмен геномами (суммарной ДНК) происходит только при конъюгации, что действительно встречается лишь изредка. Половое размножение бактерий имеет особое значение потому, что именно таким путем передается устойчивость к антибиотикам и дезинфицирующим средствам.
2.2.5. Питание
В табл. 9.1 приведена классификация организмов в соответствии с типом питания. Среди бактерий можно встретить представителей всех четырех типов (табл. 2.4). Самой важной является группа хемогетеротрофных бактерий. По способу добывания пищи эти бактерии очень похожи на грибы. Как и у грибов, у них можно выделить три группы: сапрофиты, симбионты и паразиты.
Таблица 2.4. Четыре типа питания бактерий и некоторые их характеристики
Сапрофиты — это организмы, которые извлекают питательные вещества из мертвого и разлагающегося органического материала. Сапрофиты секретируют ферменты в органическое вещество, так что переваривание происходит вне организма. Образующиеся при этом растворимые продукты всасываются и усваиваются (ассимилируются) уже внутри тела сапрофита.
Сапрофитные бактерии и грибы составляют группу редуцентов. Они необходимы для разложения веществ и круговорота элементов в природе. Редуценты образуют гумус из останков животных и растений, но они могут разрушать и другие вещества, в том числе нужные человеку, например портить пищевые продукты. Значение сапрофитов в биосфере мы рассмотрим отдельно в разд. 2.3.1 и, кроме того, в гл. 12.
Симбиозом называют любую форму тесной взаимосвязи между двумя живыми организмами. Такие два организма являются симбионтами. Примерами могут служить Rhizobium — бактерия-симбионт, способная фиксировать азот и живущая в корневых клубеньках таких бобовых растений, как горох и клевер, или Escherichia coli, обитающая в кишечнике и, по-видимому, поставляющая человеку витамины группы В и К.
Паразит — это организм, живущий внутри другого организма (хозяина) или на нем. Организм-хозяин обеспечивает паразита пищей и убежищем. Хозяином может быть любой организм, причем паразит, как правило, наносит вред своему хозяину. Паразитов, вызывающих различные заболевания, называют патогенами. Некоторые из них описаны в разд. 2.4. Одни паразиты могут жить и расти только в живых клетках и поэтому называются облигатными паразитами. Другие заражают хозяина, вызывают его гибель и затем питаются сапрофитно его остатками; такие паразиты называются факультативными. Один из признаков паразита — чрезвычайная взыскательность к составу пищи. Все паразиты нуждаются в "дополнительных ростовых веществах", которые они не могут сами синтезировать и находят их только в других живых клетках.
2.3. Бактерии, полезные для человека
Микроорганизмы имеют большое значение для человека: во-первых, потому, что они играют важную роль в биосфере, и, во-вторых, потому, что их можно преднамеренно использовать в нужных целях и при этом самыми разными способами. Человек все больше и больше использует бактерии. Это создает все предпосылки для происходящей сейчас перестройки промышленности и создания так называемой биотехнологии. При этом мы рассчитываем на коренное изменение способов получения многих товаров повседневного спроса, и в том числе пищевых продуктов и источников энергии. Своими успехами биотехнология во многом обязана генетикам. Накопление генетических знаний позволило свободно обращаться с генами любых организмов, в том числе и с нашими собственными. Так возникла генетическая инженерия. Какую пользу приносят нам бактерии, мы рассмотрим ниже (разд. 2.3.1-2.3.7).
2.3.1. Бактерии и плодородие почвы
Бактерии играют важную роль в плодородии почвы. Ниже мы вкратце перечислим самые основные моменты, а более подробно эти вопросы будут рассмотрены в других разделах.
Распад и образование гумуса. Образование гумуса из лесной подстилки и лежащих на ней гниющих растительных и животных остатках мы рассмотрим в гл. 12. Гумус — это слой разложившегося органического вещества, который не только содержит питательные вещества, но и обладает важными физическими и химическими свойствами, такими, например, как способность удерживать воду. Роль сапрофитных бактерий в разложении органических веществ мы рассмотрим в разд. 9.11.1. При разложении образуются двуокись углерода, аммиак, минеральные соли (например, фосфаты и сульфаты) и вода, которые снова вступают в круговорот веществ.