Несомненно, что эта загадка уже в ближайшее время будет решена. Пока же можно строить только различные гипотезы. Маловероятно предполагать, что сравнительно небольшое число молекул летучих фитонцидов, «бомбардирующих» воду с инфузориями, растворяет, да ещё в секунды, и белки, и жиры, и углеводы — все вещества, из которых состоит тело стентора. Может быть, летящие в каплю воды молекулы фитонцидов, быстро распространяющиеся в ней и входящие в соприкосновение с телом стентора, ускоряют в десятки, сотни тысяч раз какие-то процессы, могущие протекать медленно и без фитонцидов? Может быть, молекулы фитонцидов являются, образно выражаясь, затравкой для этих процессов?
Существуют так называемые катализаторы, ферменты — вещества, которые могут во много раз ускорять медленно протекающие химические процессы. Такие вещества есть во всех животных и растительных организмах. Может быть, среди группы веществ, из которых состоят фитонциды цитрусовых и других растений, имеются ферментоподобные вещества очень мощного действия? А не связаны ли разыгрывающиеся при действии фитонцидов процессы с какими-то явлениями радиоактивного распада?
Впоследствии мы убедимся, что фитонциды высших растений могут оказывать губительное действие и на многоклеточные организмы вплоть до высших животных. Чтобы получить более полное представление о фитонцидах цитрусовых, приведём один пример их влияния на многоклеточные организмы.
Изберём для этой цели гидру. Гидры живут в прудах, озёрах и медленно текущих реках на водных растениях и камнях. Они настолько велики, что видны и без микроскопа. Размеры тела их без щупалец от 2 миллиметров до 1,5 сантиметра.
Тело гидры имеет цилиндрическую форму. Конец, которым прикрепляется гидра к твёрдым предметам, называется подошвой. Подошвой заканчивается так называемый стебелёк. Затем следует утолщённая часть тела с полостью, в которой переваривается пища. Эта часть тела носит название желудочного отдела. На верхнем конце желудочного отдела находится ротовое отверстие, окружённое 5—8—9 щупальцами — длинными нитями, могущими вытягиваться и сокращаться. Благодаря им гидра втягивает внутрь желудочной полости различную пищу, например мелких водяных рачков. Гидра состоит из большого количества различных клеток, нервных волоконец, образующих сложную сеть по всему телу. Короче говоря, гидра — животное сложное, хотя она и наиболее просто устроена по сравнению с другими многоклеточными.
Способом микрокиносъёмки удалось проследить все этапы умирания гидры, находящейся в капле воды, на расстоянии от которой помещается источник фитонцидов — кашица из лимонной кожуры. Удивительное явление! В короткое время вся гидра с её тысячами клеток, за исключением особых, так называемых стрекательных капсул и стрекательных нитей, исчезает; исчезает так же, как стентор и некоторые другие организмы.
На рис.19,а представлена нормальная гидра, а на рис.19,б — она же через 2 минуты 1 секунду после начала воздействия летучих фитонцидов цитрусовых. Мы видим гидру в сокращённом состоянии. К этому бремени концы щупалец уже заметно распадаются, наружные клетки (так называемая эктодерма) умирают.
У той же гидры через 2 минуты 28 секунд уже отчётливо наблюдается распад щупалец, они превращаются в какие-то махры. Погибшие клетки отторгаются от тела гидры. А через 3 минуты 21 секунду явственно виден распад всех щупалец (рис.19,в). К нему присоединяется теперь и начинающийся распад подошвы стебелька. Далее физико-химические события разыгрываются всё более быстрыми темпами. Проходят ещё 17 секунд. Отторгаются куски мёртвых щупалец. Распадается стебелёк, тело гидры разрыхлено, махрится, отторгаются отдельные клетки. И через 7 минут 17 секунд (рис.19,г) после начала опыта распад гидры столь значителен, что взятый отдельно фотоснимок этой стадии посмертных изменений, вне связи с предыдущими, ничем не напоминает бывшую гидру.
Рис.19. Последовательные стадии умирания гидры под влиянием летучих фитонцидов кожуры лимона. Объяснение а–г см. в тексте.
Лишь много изучавший гидру специалист под большим увеличением микроскопа обнаружит стрекательные капсулы и стрекательные нити. Многоклеточный организм «исчез», как будто кусок сахара в горячей воде!
Судьба всех остальных клеток гидры оказывается такой же, как и судьба стентора и других простейших, подвергшихся воздействию фитонцидов кожуры лимонного дерева.
Таким образом, просто и однозначно ответить на вопрос о том, как умирают микроорганизмы под влиянием фитонцидов, нельзя. В одном случае могут быстро протекать химические процессы в оболочках и поверхностных слоях цитоплазмы, а в другом случае наступает резкое подавление дыхания или гибель тех или иных существенных белков и нуклеиновых кислот, но могут происходить такие химические процессы, при которых изменяется поверхностное натяжение, и это приводит к механическому надрыву оболочек и поверхностных слоёв протоплазмы. Причиной гибели может стать, например, и влияние па подвижность частей клетки, имеющей жизненно важное значение. Приведём пример такого действия фитонцидов, которое, на первый взгляд, не может привести клетку к катастрофе.
В клетках всех микроорганизмов совершаются движения разных участков протоплазмы, и это жизненно необходимо. В некоторых случаях движения видны и при небольших увеличениях микроскопа. Особенно заметны движения так называемых хлоропластов, то есть тех частей клетки, в которых находится хлорофилл; без него же зелёное растение не может строить органические вещества из простых соединений.
В.Д. Рощина доказала, что под влиянием летучих фитонцидов чеснока, хрена, черёмухи, рябины быстро изменяется вязкость протоплазмы и её проницаемость для разных веществ, тормозится движение хлоропластов. Уже в первые минуты воздействия фитонцидами черёмухи скорость движения сильно изменяется, а часа через полтора хлоропласты полностью останавливаются, наступают разрушительные процессы в клетках.
Хемотаксис
В опытах, о которых до сих пор шла речь, различные органы растений были сильно поранены. Но, как мы уже говорили, и в природных условиях могут возникнуть серьёзные повреждения от дождя, града, ветра, насекомых, грызунов, птиц и т.п. В поле, лесу, степи — везде, где есть растения, постоянно выделяются в атмосферу летучие фитонциды. Точно так же и в реках, прудах, озёрах, океанах — во всех водоёмах, где обитают растения, могут выделяться фитонциды.
Это ставит перед учёными много новых и новых вопросов. Обязательно ли и всегда ли в природе гибнут микроорганизмы под влиянием фитонцидов? Если на лист лимонного дерева или черёмухи, дуба или берёзы попадёт из воздуха та или иная бактериальная клетка, обязательно ли ожидать гибели её от выделяющихся фитонцидов? Если около стебля водного растения окажутся инфузории, обязательно ли их погубят фитонциды этого растения?
Конечно, нет и, может быть, даже в большинстве случаев этого не происходит.
Летучие фитонциды и фитонцидные тканевые соки могут тормозить размножение бактерий и грибков, создавать химические условия, препятствующие другим организмам усваивать питательные вещества. Возникают и иные, ещё более сложные, соотношения между организмами. Растение может выделять во внешнюю среду фитонциды, которые не только не убивают микроорганизмы, но и, наоборот, помогают им размножаться. Далеко не все бактерии и грибки вредны для данного растения, есть и полезные. Среди этих полезных имеются и такие, которые являются противниками других бактерий и грибков, болезнетворных для данного растения, врагами его врагов.
Совершенно очевидно, что деятельность фитонцидов, улучшающих питание, рост и размножение полезных для растений бактерий, играет такую же важную роль, как и деятельность бактерицидных и противогрибковых веществ.
Могут быть и иные, ещё более сложные отношения.
Мы давно предполагали, что в природе существует так называемый хемотаксис подвижных одноклеточных организмов (бактерий, простейших, зооспор грибков и других организмов) в отношении фитонцидов. Под словом «хемотаксис» разумеется явление определённо направленного движения организмов навстречу или в сторону от какого-нибудь химического вещества. Движение от химического источника называют отрицательным хемотаксисом, движение навстречу — положительным. Конечно, ни о каком сознательном действии, ни о каком выборе места одноклеточными организмами здесь не может быть и речи. Это физико-химические и биологические явления.