Геннадий Распопов
Как создать эко огород. Советы врача и садовода с 40-летним стажем!
Почему мой сад – залог здоровья без лекарств
Часто слышу вопросы: как и чем опрыскать растения, чтобы они не болели, что добавить в почву, чтобы она стала плодородной? Такие же вопросы задают и врачам. Какие продукты самые полезные? Какие витамины и биодобавки лучше? На это я отвечаю: научитесь органическому земледелию. Полюбите землю. Хотя бы целебные овощи летом научитесь выращивать для своих детей.
Задумайтесь о целях, ради которых вы занимаетесь садоводством. Возможно, ради получения доходов и просто пищи для существования. Или ради удовольствия от отдыха среди природы и ради творчества в саду. Я предлагаю благоустроить свою землю для сохранения своего здоровья. Своя земля – это физические упражнения на грядках, это хорошее настроение и снятие стресса, это здоровый воздух и фитонциды, это экологически чистые целебные фрукты и овощи.
Мы с женой по профессии педиатры, последние 20 лет профессионально занимаемся вопросами не только, как вырастить чужих детей здоровыми, но и как сохранить свое здоровье после 60 лет. Очень многое проверили на себе и своей семье. И теперь наш образ жизни – это постоянное оздоровление организма.
Садоводство, экология сада и медицина – достаточно далекие друг от друга дисциплины. На стыке этих наук исследований мало, ученые-медики крайне редко занимаются садом и огородом, поэтому их советы, особенно по питанию продуктами из своего сада, часто не научные, а бытовые, на основе здравого смысла.
Я попробую рассказать о своем опыте сохранения здоровья именно благодаря созданию здорового сада. Если меня попросить расставить в приоритетном порядке не все, а хотя бы первые три главных фактора, благодаря которым ваш сад делает организм здоровым, то я, без сомнения, скажу следующее.
• На третьем месте – положительные эмоции, снятие стресса, постоянное переключение от «жвачки» бытовых проблем на творчество в саду, это полезные для здоровья гормоны, эндорфины вместо адреналина.
• На втором месте – постоянные движения, когда задействованы все мышцы, когда работают клапаны всех мелких вен, и нет застоя крови, вся она многократно очищается, проходя через печень и лимфоузлы. При спокойной работе в саду в тренирующем режиме работают сердце и легкие, свежий воздух с кислородом заставляет усиленно работать все глубинные структуры клеток и омолаживать организм. А движения совместно с положительными эмоциями, когда адреналин не приводит к спазму сосудов, работают на оздоровление организма вдвойне.
• На первом месте конечно же – здоровое питание продуктами из своего сада.
Приближается весна. Мы на семейном совете решаем, что будем выращивать в этом году, с учетом ценности овощей и фруктов для здоровья. Не забываем главное: натуральные, не переработанные, не закатанные в банки, а хранящиеся в подвале фрукты и овощи должны быть на нашем столе круглый год. Это надо строго планировать. Надо так же планировать и свои физические нагрузки в саду.
Во-первых, следует избегать пиковых непосильных нагрузок весной при посадке, в начале лета при прополке и осенью при уборке урожая. Для этого надо высаживать ровно столько, чтобы не вызывать стресс и усталость, а получить равномерный умеренный труд в течение всего сезона. Не гонитесь за урожаем ради урожая, гонитесь за здоровьем.
Во-вторых, планируйте посадить то, что будет весь год доставлять вам радость, эстетическое удовольствие. Разноцветные цветы, фрукты и овощи летом на грядках и ветках и такие же плоды всех цветов и размеров, принесенные в корзинке из подвала.
Например, сегодня, в середине зимы, из подвала я приносил дайкон, редьку, корневой сельдерей, лук-порей, кольраби – это из редкостей, а так у нас всегда есть свой лук, белый, красный и золотистый, чеснок, морковь, свекла, картофель в свежем виде. Приятно знать, что в наших овощах нет гнилей, нитратов и пестицидов. Они приносят эстетическое удовольствие, даже когда их моешь и чистишь.
Даже морковь у нас разных цветовых оттенков и оттенков вкуса, сок из этой разной моркови вместе с магазинными апельсинами и грейпфрутами любят делать внуки и сравнивать оттенки вкуса, которые у них получились.
Когда приходят гости и в квашеную капусту мы в их присутствии добавляем чуть бланшированную брокколи изумрудного цвета, натираем дайкон, сельдерей и свеклу желтого цвета – все удивляются, улыбаются и спешат попробовать такие «витаминные салаты».
Простой картофель в подвале у нас тоже нескольких сортов, разных по цвету мякоти и степени развариваемости и рассыпчатости. Главное, что он пахнет не химией, а свежестью.
Внуки любят отмечать оттенки цвета и вкуса пюре. Взрослые дети предпочитают картофель покрупнее, легче чистить. Мы перестали картофель жарить, варим «в мундире» или запекаем в СВЧ-печке.
Поэтому весной планируем сажать все эти овощи с учетом конвейера по созреванию, по оттенкам вкуса, цвета, по разнообразию формы и возможностям хранения.
В саду у нас также конвейер ягод и фруктов с мая по октябрь. Я предпочитаю уклон в сторону поздних, хорошо хранящихся в подвале яблок и груш. Современные сорта из моей коллекции позволяют это делать. Иногда и в апреле мы из подвала заносим свои яблоки и груши. В мае мы с внуками дегустируем первую жимолость десятка сортов, затем поспевает первая ранняя земляника, и ее плодоношение продолжается несколько месяцев.
А в середине лета дети и внуки только успевают пробовать быстро поспевающий калейдоскоп других фруктов и ягод. Войлочная и обычная вишня, малина и ежевика, десятки видов смородины всех цветов и оттенков вкуса, еще больше сортов крыжовника, виноград десяти сортов растет у меня более 30 лет. В зарослях сада много дикоросов, разные сорта боярышников и сладкой рябины, ирга, шиповник, луговая клубника. А сладкие сочные сливы, европейские и китайские, груши и десятки сортов яблок, от сверхранних нежных конфетных до очень сладких поздних, позволяют получить полное удовольствие от своего сада всем – и нам, и внукам.
Мы полностью отказались от тепловой переработки плодов и ягод. Выращивать надо только то, что съешь с куста, что сбережешь в подвале и что можно сохранить в морозильной камере. У нас таких морозилок две. Для мяса и для фруктов-овощей (больше всего брокколи, цветной капусты и спаржевой фасоли). Я понимаю, отказаться от привычки закатывать банки, варить варенья трудно. Сахар – главный враг здоровья. Поэтому мы смогли пересилить себя, и благодаря разнообразию свежих овощей и замороженных ягод проблем, чем украсить стол ежедневно и на случай прихода гостей, нет.
Пожалуй, только маринованные огурцы-корнишоны и лечо из своих перцев, томатов и баклажанов мы продолжаем делать, но в основном для гостей. Ликопин в томатах при тепловой обработке увеличивает свои полезные свойства, да и о красоте баночек со своими перцами, томатами, огурцами, их эстетике забывать не стоит. А основные витамины дают квашеная и свежая капуста круглый год, корнеплоды, разные виды лука и зелень.
Зелень для здоровья, пожалуй, более важна, чем ягоды. Мы каждый год осваиваем все ее разнообразие по видам и сортам. Каждый свободный клочок земли и в открытом грунте, и в теплице у нас с ранней весны до поздней осени дает ароматную зелень петрушки, укропа, кинзы, базилика, сельдерея. Я не буду перечислять десятки других редких пряных растений, которые мы также выращиваем. Не забываем и о листовом мангольде и прочей крупнолистовой салатной зелени.
Все это в течение сезона идет на наш ежедневный стол и в немалом количестве, а излишки или высушиваются в небольшой портативной сушилке, или, что еще удобней, замораживаются различными способами в малых объемах для одноразового использования зимой.
Итак, надеюсь, моя мысль врача и садовода понятна. Чтобы сад дал максимум пользы для оздоровления организма, надо подходить с двух сторон. С одной стороны, менять пищевые пристрастия, уходить от «жарения на сковороде», от сложностей «ресторанной кулинарии», упрощать питание до деревенского, типа «гречневая каша в русской печи с парным молоком» или «печеная картошка с квашеной капустой и селедка с луком и постным маслом». С другой стороны, научиться выращивать и сохранять сотни наименований овощей, ягод и плодов и подавать их на стол в свежем виде, при минимальной кулинарной обработке, без потерь их витаминов, энзимов и микроэлементов. Без потерь их целебных свойств.
Новые научные данные
Я имею общебиологическое образование, поэтому, интересуясь жизнью микроорганизмов почвы, я также интересуюсь жизнью микроорганизмов в кишечнике человека и провожу параллели. На стыке разных наук можно отыскать много интересных мыслей.
Например, на изучение микробиома человека развитые государства мира тратят намного больше денег, чем на исследования ризосферы растений. И новых открытий здесь много.
Микробиом – это то, что прежде называлось микрофлорой кишечника. Сейчас, с началом масштабных геномных исследований самых разных бактериальных сообществ (например, дна океанов, сточных вод), слово «микробиом» стало более популярным. Оно подразумевает совокупность не столько самих микробов, сколько всех микробных генов, оказывающих влияние на среду, в которой они существуют.
Оказывается, и ворсинки кишечника человека, и корневые волоски у растений взаимодействуют с окружающими их микроорганизмами по одним и тем же законам, контролируются сходными древнейшими генами.
Именно по результатам генетического анализа было установлено, что в организме человека обитает более 10 тысяч видов различных микробов. Такое обилие микробов обеспечивает жизнедеятельность человека гораздо большим количеством генов, чем может предоставить сам по себе человеческий организм. По подсчетам ученых, если в геноме человека 22 тысячи генов, кодирующих белки для обслуживания нашего метаболизма, микробиом привносит около восьми миллионов уникальных кодирующих генов, иными словами, бактериальных генов в человеке в 360 раз больше, чем собственно человеческих.
Такие же процессы происходят и в почве, в ризосфере растений, ферменты микроорганизмов кормят растения. У людей нет всех ферментов, необходимых для переваривания того, что мы едим, отмечают ученые. Большая часть белков, липидов и углеводов нашего рациона расщепляется до питательных веществ, способных всасываться кишечником, микробами, которые обитают в кишечнике. Более того, микробы производят полезные вещества вроде витаминов и противовоспалительных соединений, синтез которых наш геном обеспечить не может. Фаст-фуд, консерванты в продуктах из супермаркета угнетают наш микробиом в неменьшей степени, чем пестициды убивают микроорганизмы в почве.
Окружающая среда, наш здоровый сад формирует здоровый микробиом нашего организма, но об этом – в следующих главах. А сейчас прозвенел сигнал, хлебопечка испекла ароматный цельнозерновой хлеб (из смеси пшеничной, кукурузной и овсяной муки). Я подкрепился стаканом козьего сырого молока с хрустящей ароматной корочкой своего «деревенского» хлеба и включил компьютер. И стал писать о том, как придет лето, и как рано утром меня разбудит внук, мол, посмотри в окно, курочка сидит на ветке и квокчет, значит, снесла яичко в саду и зовет, выходите, ищите. Мы знаем все ее потаенные места, внук находит первый, приносит домой яичко и стакан земляники и из свежайшего желтка и свежайших ягод готовит коктейль для проснувшихся братишек. А вечером мы садимся на крылечко, вдыхаем ароматы своего сада, и, как обычно, старая индейка взлетает на ограду, вытягивает шею в нашу сторону, подслушивая наши разговоры.
Влияние экологии почвы на микробиом человека
Садоводы умеют оценивать свои почвы по химическим и физическим параметрам, знают, глинистые они или песчаные, много ли в них органики, гумуса, каково содержание азота и фосфора. А вот представить биологическую составляющую плодородия своих почв садоводу очень трудно, плохо учат этому даже студентов в сельскохозяйственных вузах и мало рассказывают в книгах по земледелию.
Итак, попытаемся разобраться в этой невидимой биологической составляющей. Раньше почвенные микроорганизмы ученые изучали с помощью микроскопов и размножали в чашках Петри. Последние пару десятков лет появилась новая наука – молекулярная генетика. И оказалось, что с помощью генетического анализа можно обнаружить в почве на два порядка больше микроорганизмов, чем предполагали раньше.
Ученые, основываясь на методах молекулярной генетики, пришли к единому мнению, что в одном грамме хорошей почвы, хорошего компоста или вермикомпоста может содержаться 1 млрд бактерий и 1 млн грибов, не считая другие группы микроорганизмов.
Современным биологам стало понятно, что экологические взаимодействия между этими группами организмов очень сложны и многообразны. Они осознали проблему, что подавляющее большинство из них (по некоторым оценкам, это не менее 99,9 %) не могут быть выделены, выращены и идентифицированы при их культивировании даже с помощью современных лабораторных методов.
В западной литературе уже не пишут просто о бактериях, а пишут всегда о бактериях и археях (археи не могут быть идентифицированы при их культивировании, они не имеют ядра, имеют свою независимую эволюцию и характеризуются многими особенностями биохимии, отличающими их от других форм жизни).
Другими словами, мы знаем, что в почве живут и взаимодействуют между собой миллиарды живых существ, но мы только начинаем понимать, что всего лишь 0,1 % из этих миллиардов микроорганизмов действительно что-то делают в почвенной экосистеме.
Наука экология нам подсказывает, что чем больше индивидуальных цепочек «хищник – жертва» содержится в почве, тем сильнее они будут подавлять фитопатогены и защищать наши растения, это показывает практика.
Ученые знают также, что в экологии существует важное понятие о том, что целое больше, чем сумма его частей.
О роли бактерий и грибов для жизни почвы написано много. О функции дождевых червей знает каждый садовод. Но если спросить, кто играет «роль волка в лесу», является главным хищником в почве, ответят не все. Оказывается – это простейшие и другие мелкие почвенные хищники. Именно они определяют главный экологический тезис, что целое – всегда больше суммы частей.
Миллиарды бактерий, миллионы грибов, которые разрушают почвенный опад, контролируют гораздо меньшее число мелких (микро), средних (мезо) и больших (макро) животных-хищников.
Их размеры варьируются в диапазоне от нескольких микрометров до более метра. Список включает в себя: простейших (жгутиковые, амебы, инфузории), нематод, клещей, коллембол, моллюсков, мелких червей – энхитрей, дождевых червей, многоножек, сороконожек, изопод, муравьев, термитов, жуков, личинок двукрылых и пауков.
А вот когда в эту живую почву с миллиардами живых существ проникает живой корень со своими выделениями – система усложняется многократно.
Приведу лишь один пример, который стал понятен мне совсем недавно. Концентрация азота в клетках простейших (и круглых червей) ниже, чем в бактериях, которых они поедают (соотношение углерода к азоту в клетках простейших составляет 10:1 и более, а у бактерий – от 3:1 до 10:1). Бактерии, потребляемые простейшими, содержат слишком много азота в соотношении с количеством углерода, необходимого простейшим. Поэтому простейшие высвобождают излишки азота в виде иона аммония (NH 4+). И человек, и корова выделяют мочу, пахнущую аммиаком, и это лучшая азотистая подкормка для растений.
Эта концентрация бактерий и хищников с их выделениями происходит в слоях у корневой системы растения. Бактерии и другие организмы быстро перехватывают и поглощают большую часть аммиака, но часть потребляется и растением.
Таким образом, в реальной живой почве корни не берут азот непосредственно «из трупов погибающих бактерий», а получают через выделения простейших. Задача корня сводится лишь к регулированию бактерий и простейших своими выделениями.
Еще одна роль, которую играют простейшие, – регулирование популяций бактерий. Когда представители этого класса потребляют бактерии, они стимулируют рост их популяции (следовательно, и темпы разложения и агрегации почвы). Этот процесс можно сравнить с обрезкой дерева: если обрезать немного – это улучшает рост, переусердствовать – снижает.
Простейшие к тому же – важнейшее звено в системе почвенных пищевых цепочек. Они помогают снизить заболеваемость растений, поскольку конкурируют с патогенами или питаются ими. Все это налаживалось и регулировалось миллиарды лет совместной эволюции растений и почвенных животных.
Я по профессии врач. Поэтому, интересуясь жизнью микроорганизмов почвы, невольно провожу параллели с микроорганизмами в кишечнике человека. Чтобы увлечь читателей этой интереснейшей темой, приведу небольшую выдержку из научного журнала.
«В пищеварительном тракте человека углеводы расщепляются группой ферментов под общим названием гликозидазы, которая насчитывает более 260 веществ. Эти ферменты не производятся клетками нашего организма, а вырабатываются микрофлорой кишечника, в том числе бактериями рода Bacteroides.
Каждый из таких ферментов расщепляет определенный вид углеводов, поступающих в организм с растительной пищей.
Гликозидазы, участвующие в переваривании морских красных водорослей, были выделены у бактерий Zobelliagalactanivorans, которые обитают на поверхности этих растений. Французские специалисты провели сравнительный анализ генома указанных бактерий, а также представителей микрофлоры кишечника.
В ходе анализа гены ферментов для переваривания водорослей были обнаружены у бактерий Bacteroides plebeius, населяющих пищеварительный тракт жителей Японии, тогда как у аналогичных бактерий, живущих в кишечнике североамериканцев, эти ферменты отсутствовали.
По мнению исследователей, представители микрофлоры кишечника японцев получили эти гены в результате обмена наследственной информацией с бактериями, обитающими на водорослях, которые используются в приготовлении многих блюд японской кухни, в том числе различных видов суши. Когда именно произошел обмен генами между бактериями, исследователи не уточняют…»
Поэтому многие годы я выращиваю на своей земле не только стандартный набор из десятка культур, а стараюсь вырастить сотни сортов и видов зелени, плодов, ягод, корнеплодов и других вкусностей.
Потребляя растения с более разнообразным микробиомом, я формирую и свой микробиом. Адаптирую свою кишечную флору к своему образу жизни и образу питания. Даю возможность обмениваться с помощью горизонтального переноса генами этим двум микробиомам. Делаю свой организм более богатым генами, обслуживающими мой метаболизм. Это лучшая профилактика различных заболеваний.
О роли бактерий и грибов подробнее поговорим в следующей главе.
А сейчас я продолжу рассказ о самом важном и ценном для практики, что стало известно науке касательно роли отдельных, малоизвестных садоводам микроорганизмов, таких например, как тионовые бактерии, фотосинтезирующие бактерии и почвенные водоросли.
О некоторых малоизвестных микроорганизмах
Почвенные водоросли вы можете встретить на любой почве, лишь бы были свет и влага и не применялись гербициды. По сравнению с грибами и бактериями их меньше, всего от 100 до 10 тыс. на грамм почвы.
Как и все растения, они получают СО2 из воздуха и благодаря солнечной энергии синтезируют питательные вещества. Занимают свою важную нишу в пищевых цепочках, имеют свой особый геном и свои продукты обмена.
Высшие растения эволюционировали вместе с ними и нуждаются в присутствии их продуктов. Если водорослей мало, то растения начинают страдать и болеть. Собственно, как болеет и человек с обедненным микробиомом.
Видов и родов водорослей много, особенно в тропиках. Некоторые роды, например, на рисовых полях научились фиксировать атмосферный азот, они играют большую роль в плодородии почв.
В умеренной зоне преобладают зеленые водоросли (Chlorophyta) и диатомовые водоросли (Bacillariophyta). Что они дают почве? Почему их не стоит травить гербицидами? Да, их мало, но в целом их опад увеличивает накопление органики в почве. Большее значение их в том, что они выделяют слизь, что «цементирует» микрогранулы и делает почву более гигроскопичной. Корни продуцируют углекислый газ в процессе своей работы и требуют много кислорода, в почве кислород всегда в дефиците. Поэтому корни выделяют особые вещества, привлекающие водоросли, а водоросли прямо в зоне ризосферы производят кислород для корней. В благодарность водоросли дают корням еще один «бонус»: они имеют гены, позволяющие синтезировать антибиотики, защищающие корни от патогенных бактерий и грибов.
В почвах, где много водорослей, естественно, все лишние нитраты ими аккумулируются и не вымываются с дождями, то есть они повышают буферность почвы.
Но, хотя не все водоросли сами фиксируют азот воздуха, создавая углеводы, они косвенно, через симбионтные с ними почвенных азотофиксаторы, увеличивают накопление азота в почве. Прижизненные внеклеточные выделения водорослей содержат разнообразные органические вещества: органические кислоты, слизи и растворимые полисахариды, жирные кислоты и вещества липоидного характера, растворимые полипептиды, аминокислоты, вещества высокой биологической активности. Состав и количество освобождаемых водорослями внеклеточных веществ равны количеству внутриклеточных (опаду).
Внеклеточные продукты водорослей используются бактериями, которые в естественных условиях являются постоянными спутниками водорослей, населяя поверхность клеток и колониальную слизь. С другой стороны, метаболиты бактерий, в частности азотофиксирующих, могут быть использованы клетками водорослей.
На почвах, где нет трав и корней растений, водоросли, пожалуй, единственные выполняют роль «почвенных сидератов», создают структуру почвы.
Надеюсь, я убедил всех, что к почвенным азотофиксаторам надо относить и водоросли.
В последнее время список известных азотофиксаторов, как свободноживущих, так и симбиотических, значительно расширился. Среди азотофиксирующих микроорганизмов особый интерес представляют организмы, сочетающие в одной клетке фотосинтез и способность к усвоению молекулярного азота, – наиболее «совершенные» автотрофы. К ним относятся фотосинтезирующие (фототрофные) бактерии, которые все садоводы применяли в виде ЭМ-препаратов, но не задумывались об их роли.
Один из видов таких бактерий – пурпурные бактерии были обнаружены при изучении бескислородного фотосинтеза. Доказана анаэробность многих из них.
Так, в экспериментах сначала выявили реакцию бактерий на разные концентрации кислорода, и оказалось, что даже при следовом содержании его в среде бактерии перемещались в бескислородную зону чашек Петри. Затем на одну сторону чашки фокусировали свет, оставляя другую темной – бактерии стремились переместиться в световую зону.
Основатели ЭМ-технологий говорят об их роли следующее.
«Почвенные фотосинтезирующие бактерии синтезируют полезные для себя вещества, используя органические вещества из корневых выделений, но главное, используя энергию солнечных лучей и тепла, выделяемого почвой. Полезные вещества, выделяемые ими, состоят из аминокислот, нуклеокислот, биоактивных субстанций и сахара, и все это способствует росту и развитию растений. Эти бактерии концентрируются непосредственно в ризосфере растений и являются ключом для повышения количества бактерий. Увеличение количества фотосинтезирующих бактерий в почве способствует увеличению количества других эффективных микроорганизмов.
С другой стороны, они сами используют питательные вещества, производимые другими микроорганизмами в процессе жизнедеятельности. Этот феномен называется «сосуществование и сопроцветание».
Для чего я акцентирую внимание на этой группе бактерий? Чтобы садовод понял, что в почве в зоне корней происходят сложнейшие процессы, когда вокруг древнейших микроорганизмов, способных аккумулировать энергию солнца, концентрируются стабильные группы из других организмов, и все это способствует длительному взаимному процветанию как растений, так и почвенных организмов. Нельзя на почву смотреть примитивно, как на «желудок коровы, где происходит пищеварение».
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.
