Но сегодняшний наш разговор посвящен микроскопическим грибам — невидимым нашему глазу. Впрочем, каждый из нас знаком с плесенями — пушистыми образованиями, которые нередко встречаются на пищевых продуктах или на поверхности различных предметов во влажной среде. Строение таких грибов можно различить только под микроскопом.
Рис. Грибок. Гипсовидный микро-спорум. Видно множество макроконидий.
Микроскопические виды грибов сегодня именуют грибками, хотя не все ученые согласны с этим. Но раз так принято, то и мы в этой брошюре будем называть их грибками.
Создание микроскопа сильно расширило наши представления о грибках. Оказалось, что в окружающем нас мире насчитывается не менее 100 тыс. различных их видов, изучением которых занимается наука микология. Вначале эта наука была разделом ботаники, но сейчас расширила свои границы и стала самостоятельной научной дисциплиной.
Микроскопический грибок или грибки обитают всюду — в почве, воде и в воздухе. В начале XX века знаменитый шведский ученый — лауреат Нобелевской премии Сванте Аррениус, создатель ряда научных направлений в естествознании, химии и биологии выдвинул оригинальную гипотезу происхождения жизни на Земле. Он предположил, что жизнь была занесена на нашу планету спорами грибков, которые могли переносить космический холод и двигаться под влиянием световых или других потоков вещества и энергии во Вселенной. Эта интересная мысль приобрела множество сторонников, среди которых были и наши соотечественники — В. И. Вернадский и К. Э. Циолковский.
Указанная гипотеза «панспермии» пока не подтверждена, однако она сама по себе примечательна тем, что именно среди грибков ученые ищут возможные объекты жизни в космосе. Практика показывает, насколько широко могут быть распространены споры грибков и насколько они устойчивы во внешней среде. Им действительно не страшны космические морозы и радиация.
Известен случай, когда очередная смена американских астронавтов, прибыв на космическую станцию «Скайлэб» в ноябре 1973 года, встретила на одежде и скафандрах, оставленных предшественниками, густой мох плесени. Им пришлось принять решительные меры для борьбы с грибками в космическом корабле.
Сейчас, пожалуй, нет ни одной отрасли народного хозяйства, ни одной сферы естествознания, где бы прямо или косвенно не использовались данные микологии. Например, пивоварение и виноделие не может обходиться без грибковых организмов — дрожжей. Кстати, именно в этой области начал свою научную деятельность Луи Пастер, показавший, что, например, болезни вина и пива связаны с загрязнением бродильных заквасок «дикими» видами дрожжей. Эти невидимые труженики участвуют в процессах хлебопечения и в молочном производстве.
С помощью дрожжей производят ферменты и кислоты, спирт и ароматические вещества. Грибок разлагает остатки растений и других органических образований, обогащают почву, способствуя ее плодородию.
Совершенно фантастической является способность грибков синтезировать белок, что используется сейчас
в производстве кормовых дрожжей. Ведь 90—95% сухого вещества дрожжевых клеток состоит из органических веществ, в состав которых входят белки (50—60%), нуклеопротеиды (25%), пуриновые основания, жиры, углеводы, витамины. Дрожжи служат настоящей кладовой ценных питательных веществ. Именно поэтому так быстро и интенсивно развивается сейчас производство кормовых дрожжей и белково-витаминных концентратов.
С вездесущностью, и неприхотливостью грибков связан и факт открытия в 1928 году антибиотиков. Английский микробиолог из бактериологической лаборатории больницы Св. Марии в Лондоне Александр Флеминг (1881—1955) так описывает свое открытие:
«Экспериментируя с различными видами стафилококков, я оставил некоторое количество чашек с культурой на лабораторном столе и время от времени осматривал их. Чашки при осмотре, естественно, открывались, и не исключалось их загрязнение различными микроорганизмами. Я заметил, что около одной крупной колонии плесневых грибков, попавших сюда из воздуха, колонии стафилококков постепенно становились все более прозрачными и, по-видимому, подверглись растворению».
Флеминг уже имел дело с лизоцимом — ферментом слюны, вызывающим распад микробов и дающим подобную же картину на чашках, поэтому он не прошел мимо факта растворения бактериальных колоний и сразу связал это с присутствием плесени. Из фильтрата среды, на которой развивалась плесень, микробиолог получил вещество, названное по имени грибка пенициллиум нотатум пенициллином. Эффект превзошел все ожидания — даже в разведении 1:1000 одна капля такого фильтрата уничтожала стафилококк полностью.
Чтобы получить антибиотик, потребовалось сконцентрировать действующее начало препарата. В работу включились химики, и к началу второй мировой войны пенициллин был получен в очищенном сухом виде. С тех пор антибиотики были извлечены из самых различных видов грибков и к настоящему времени известно более 1000 препаратов различных антибиотиков. Недаром наше столетие именуется не только эрой космонавтики, эпохой атома, но и веком антибиотиков. Ведь антибиотики за 50 лет своего промышленного производства спасли от неминуемой гибели миллионы человеческих жизней.
Но, как говорится, у медали есть и оборотная сторона. Грибок нередко приносят и вред человеку. В отдельные годы до четверти урожаев многих видов плодовых, ягодных и овощных культур гибнет в результате грибковой агрессии. Грибки способны «осваивать» даже строительные материалы, горючее, смазочные вещества. В результате их деятельности может возникать коррозия металлов, разрушаться пластик. Известны аварии на транспорте и на производстве, например, из-за развития плесени в авиационном горючем.
В связи с большим значением грибков в различных сферах жизни и деятельности человека сформировались многочисленные отрасли производства, занимающиеся использованием грибков. Образовались различные направления науки микологии. Это и промышленная микология кормов, пищевых продуктов, антибиотиков. Это и многие разделы сельскохозяйственной и ветеринарной микологии.
Важное научно-практическое значение имеет и медицинская микология. Она изучает возбудителей различных грибковых заболеваний человека — микозов.
В СНГ, как и в ряде стран мира, проводятся интенсивные исследования, направленные на изучение роли грибков в патологии человека и животных. Большой известностью пользуется микологическая школа ленинградского профессора П. Н. Кашкина, одного из авторов фундаментального руководства по медицинской микологии.
В Москве, в Центральном научно-исследовательском кожно-венерологическом институте изучением возбудителей микозов занимается профессор В. М. Лещенко. Недавно вышло второе издание его книги по лабораторной диагностике грибковых заболеваний. В ветеринарной микологии в последние годы большая работа проведена С. В. Петровичем, автором монографии о микотических заболеваниях животных. Мы подчеркиваем значение этих работ потому, что без применения лабораторных методов трудно установить истинный диагноз при микозах.
Каковы же внешний вид и особенности развития грибков?
В органическом мире грибки занимают особое положение. С животными их сближает наличие хитина в клеточных оболочках, участие в обмене азота — мочевины, в обмене углеводов — гликогена. Однако по способу питания — путем осмоса (всасывания, а не заглатывания) и неограниченному росту грибки скорее напоминают растения. Правда они не содержат хлорофилла и не синтезируют органические вещества из углерода воздуха, а получают их в готовом виде. Поэтому-то грибки для своего питания используют ткани (живые или мертвые) растений и животных.
Грибок является представителем растительного мира. Только в отличие от высших растений тело грибков не дифференцировано на корень, стебель и листья. Клетка грибка состоит из оболочки и цитоплазмы с соответствующими органеллами: мембраной, митохондриями, рибосомами, другими включениями и, конечно, ядрами.
Основу тела микроскопических грибков составляют особые трубчатые нити — гифы, совокупность которых называют мицелием. Систему ветвящихся гиф, находящихся на поверхности субстрата (почвы, дерева, животных тканей), называют грибницей. Через нее путем осмоса и происходит всасывание питательных веществ. В клетках могут накапливаться различные продукты метаболизма грибков — антибиотики, ферменты, витамины, токсины.
Оболочка грибка, если ее исследовать при помощи светового микроскопа, бесцветная или слегка окрашенная. Под электронным микроскопом в ней видно несколько слоев.
Каковы размеры микроскопических грибков? Дрожжевые клетки могут не превышать микрона, а размеры клеток мукоровых грибков достигают сотни микрон. Концевые нити некоторых грибков напоминают по виду усы земляники и служат для прикрепления грибницы к питательной среде и быстрого распространения по ней.
Грибки имеют сложную классификацию, в которой преобладают несколько основных групп, различающихся по внешнему виду.
Грибки рода Аспергиллюс обладают характерными конидиями, или экотоспорами, сидящими на конидиеносце, имеющем в ряде случаев пузыреобразное вздутие. Несколько иной вид у грибков рода Пенициллиум. У некоторых грибков на концах мицелия образуются так называемые макроконидии, по виду которых можно установить, например, паразитические дерматофиты (рис.).
Грибки размножаются как половым, так и бесполым путем. В первом случае размножение происходит слиянием клеточных ядер и их последующим делением. При бесполом размножении образуются органы, содержащие споры, которые способны выдерживать нежелательные для грибка воздействия среды, прорастать при подходящих условиях и давать новое потомство.
В зависимости от способности расти при той или иной температуре грибки подразделяют на психрофильные, предпочитающие низкие температуры (около 0°С), мезофильныё, обитающие при 10—38°С, и термофильные, требующие для своего развития (или выдерживающие) относительно высоких температур (до 50°С) не только в споровом, но и вегетативном состоянии.
Под микроскопом грибки выглядят различно в зависимости от их вида и стадии развития. Есть четыре фазы роста грибков: 1) прорастание конидий, образование ростовой трубки и первичного мицелия; 2) фаза активного роста и ветвления мицелия; 3) равномерный рост; 4) старение, то есть угасание метаболических процессов.
Но несмотря на разнообразие внешнего вида, многие на грибков имеют общие биологические свойства. Они Требуют для своего роста кислорода воздуха, достаточной влажности и определенной температуры. В большинстве своем грибки предпочитают кислую реакцию, котя отдельные виды растут и в щелочной среде.
По особенностям питания и местам обитания выделяют различные группы грибков: почвенные, фитопатогенные (поражающие растения), энтомофилы (паразиты насекомых), зоофилы (паразиты животных) и антропофилы (патогенные для людей). В целом грибки подразделяются на сапрофиты и паразиты. Первые используют для своего питания самые различные органические вещества, обитая вне живого организма:
Но некоторые сапрофиты находят среду обитания в человеческом организме, хотя до определенного момента и не оказывают на него вредного действия (условно патогенные виды). Патогенные же виды приспособились к паразитическому образу жизни и вне организма их существование затруднено. Болезнетворные свойства патогенных и условно патогенных грибков меняются при определенных обстоятельствах, скажем, при массовом попадании в ослабленный организм, или при резком изменении внешних условий (температура, влажность).
Грибок разнообразен (а в природе их более 100 тыс. видов) подразделяется на четыре класса: архимицеты, фикомицеты, аскомицеты и базидиомицеты. Кроме них, существует также группа «несовершенных» грибов.
Архимицеты и фикомицеты относятся к низшим грибам. Первые из них мицелия не имеют или он находится в зачаточном состоянии, у вторых существуют спорангии, в которых заключены споры.
У аскомицетов и базидиомицетов (высшие грибы) строение органов спороношения более сложное. И все они имеют половой и бесполый циклы развития. У несовершенных грибков половое спороношение отсутствует.
У нас в стране принята клиническая классификация грибковых заболеваний Н. Д. Шеклакова (1976). В основу ее положены уже существующие в мире классификации грибков и грибковых заболеваний, а также официальные материалы Всемирной организации здравоохранения, объединенные в книге «Международная классификация, болезней». Согласно этой схеме грибковые заболевания делятся на; кератомикозы, дерматофитии (наиболее часто встречающиеся микозы человека и животных), кандидоз и глубокие микозы.
На таком принципе классификации грибковых заболеваний построена и структура клинической части настоящей брошюры. Но прежде чем перейти к описанию клиники заболевании необходимо кратко охарактеризовать эпидемиологию микозов.
Статья на тему Грибок