МОРФОЛОГИЯ БАКТЕРИЙ

С.Н. Виноградский

Смотрите также:

Биография Виноградского

Микробиология

Почва и почвообразование

Почвоведение. Типы почв

Геоботаника

 Биографии биологов, почвоведов

Эволюция

Биология

Эволюция биосферы

Геология

Основы геологии

Геолог Ферсман

Геохимия - химия земли

Гидрогеохимия. Химия воды

Минералогия

Химия почвы

Круговорот атомов в природе

Книги Докучаева

Происхождение жизни

Вернадский. Биосфера

Морфология пурпурных серобактерий

Thiocystis gen, nov.

Этот организм образует небольшие семейства из кокков, заключенные в общую слизистую капсулу (табл. II, фиг. 1—6). Он еще никем не был описан как самостоятельный организм. Эту форму можно найти в работах Рей-Ланкестера и Варминга. Цопф изобразил ее на табл. V, фиг. 12, характеризовав ее только как одну из многочисленных зооглейных форм, принадлежащих Beggiatoa roseo-persicina. По своим морфологическим признакам она близка к Chroococcaceae — Polycystis и Microcystis .

Этот вид нередко встречается в местах обитания пурпурных серобактерий. В трех образцах, которыми я располагал, я неизменно находил его. Он прекрасно растет в накопительных культурах, и я без всякого труда мог неделями и месяцами следить за развитием одной из его колоний и за ее потомством, например, с 10 марта по 5 апреля 1887 г. и с 7 декабря 1887 г. по 1 марта 1888 г. Полный цикл развития был установлен прямыми наблюдениями; они не оставляют никаких сомнений в том, что это самостоятельный вид.

Наиболее характерны молодые колонии, состоящие лишь из несколь- ких групп клеток (табл. II, фиг. 1—3). Аггломераты заключены в довольно объемистую слизистую капсулу, где они располагаются на некотором расстоянии один от другого. Довольно часто вся колония принимает форму шара.

Слизь бесструктурна и слабо преломляет свет; тем не менее, контур ее хорошо виден, хотя она и не покрыта оформленной оболочкой.

Группы клеток содержат различное число последних — от четырех до нескольких десятков; клетки плотно прилегают одна к другой, образуя компактную массу. Чем многочисленнее семейство, тем компактнее его структура. Хорошо заметно, что в небольших семействах (из 4—6 клеток) клетки группируются тетрадами. Размножение клеток происходит делением. Клетки- имеют круглую и эллипсоидальную форму. Рост и деление происходит по трем направлениям в пространстве. Вследствие этого образуются плотные семейства, аггломераты неправильной формы. Эти последние делятся, или вернее дробятся, на 2—4 отдельные группы (табл. II, фиг. 1 и фиг. 2, а, Ъ, с). Иногда отделяется только одна тетрада или только одна клетка, но последнее наблюдается довольно редко.

Отдельные клетки кажутся почти бесцветными, но группы клеток окрашены в хорошо заметный красно-коричневый цвет. Если в среде содер- жится достаточное количество сероводорода, то клетки очень быстро наполняются каплями серы, но так же быстро и теряют ее при недостатке H2S. При благоприятных условиях клетки набиты серой так, что колонии кажутся под микроскопом темными.

Колонии, достигшие полного развития, размножаются путем рассеивания групп клеток. Это явление может происходить различным образом. Иногда размягчается вся слизь, заключающая в себе колонии, и вся колония распадается: иногда размягчение начинается на некоторых участках периферии, что влечет за собою местное перемещение семейств; освободившиеся семейства одно за другим переходят в подвижное состояние. Это явление всегда протекает медленно, каким бы путем оно ни происходило (первым или вторым). Так, например, через три недели после начала перемещения групп клеток на одном участке (у периферии колонии) распалась только половина колонии (табл. II, фиг. 1—5). Однако я имел возможность наблюдать это явление у другого вида Thiocystis, характеризующегося значительно более мелкими клетками; в данном случае перемещение происходило гораздо энергичнее, а освобождавшиеся аггломераты обладали большей подвижностью (табл. II, фиг. 8, а и Ь). Начало наблюдений совпало с выходом колоний из слизи, размягченной с одной стороны. Через два часа часть аггломератов уже покинула общую капсулу. Освободившись, они тотчас же становятся подвижными, но не рассеиваются, а очевидно удерживаются размягченной, но еще достаточно плотной слизью. Видно, как вся группа вращается часами, пока, наконец, семейства не освободятся и не рассеются (табл. II, фиг. 8).

Подвижные группы клеток обладают фототаксисом. Если бросить в довольно глубокий сосуд, наполненный сероводородной водой, кусочек красной пленки, состоящей из различных зооглейных форм, то недели через две на стенках сосуда, обращенных к источнику света, появляется красный налет, состоящий из колоний Thiocystis. Это наилучший способ получить относительно чистый рост этого вида, без примеси других зоо- глелных форм. Эти последние также в изобилии встречаются в красном налиге, но они появляются позднее, чем колонии Thiocystis. Возможно, что их стадия подвижности наступает позднее или что они обладают меньшим фототаксисом. В микрокультуре аггломераты Thiocystis также собираются на стороне, обращенной к свету, и переходят в состояние покоя, подойдя на расстояние не менее 1 мм к краю капли. В этих культурах они недолго сохраняют подвижность. Очень скоро подвижные группы клеток закрепляются на покровном или на предметном стекле и начинают размножаться.

Добавлю, что в старых культурах встречаются отдельно лежащие группы клеток, более объемистые и более компактные, чем обычно. Они заключены в более плотную капсулу, сильнее преломляющую свет. Это, вероятно, стадия покоя или стадия консервации (табл. II, фиг. 7).

В своих культурах я наблюдал два вида Thiocystis, отличавшихся по размеру и по форме клеток, составляющих аггломераты.

Thiocystis violacea.

Аггломераты состоят из кокковидных клеток, размером 2,7 JJL на 5,2 JJL (большая величина указывает размер продольного диаметра клеток). Аггломераты, расположенные внутри слизистой капсулы, образуют сферическую колонию. Размножение происходит путем рассеивания групп клеток, которые переходят в состояние подвижности. Окраска — красная с коричневатым оттенком. Обильно отлагает серу в виде капель (табл. II, фиг. 1—7).

Thiocystis rufa (табл. II, фиг. 8, а и Ь). Аггломераты состоят из значительно более мелких кокков, не превосходящих 1 |х в диаметре. По другим свойствам сходен с предыдущей формой.

Lamprocystis roseo-persicina

Кон описал зооглейную форму красного цвета, названную им С la- throcystis roseo-persicina (синонимы: Cohnia roseo-persicina Winter, Lampro- cystis roseo-persicina Schroter). По своему развитию этот организм сходен с водорослью Clathrocystis aeruginosa Henfrey. Он образует полые полусферические колонии, взвешенные в жидкости; наружный слой колонии состоит из одного ряда кокковидных клеток. Иногда на колониях появляются выросты в виде бугорков и вся колония становится бугристой. Затем эти выросты отрываются и на месте их появляются отверстия. Обрадовавшиеся отверстия способствуют тому, что в старых колониях наружный слой клеток разрывается на части п вся колония распадается.

Это описание характеризует, в основном, одну пз зооглейных форм, встречающуюся в накопительных культурах среди других серобактерий. Назовем ее Lamprocystis roseo-persicina, сохранив за водорослью родовое название Clathrocystis.

Следует указать вообще, что зооглейные формы чрезвычайно многочисленны и дифференцировать их очень трудно. Все они до такой степени сходны по характеру клеток, из которых они состоят, что возникает искушение рассматривать их в смеси форм, как стадии развития одного и того же вида. Они отличаются только по характеру зооглей. Это показывает, что их клетки обладают потенциальными свойствами, заставляющими их действовать по-разному в сходных условиях. Совершенно очевидно, что эти формы можно охарактеризовать только по циклу их развития, установленному длительными наблюдениями в микрокультуре.

Маленькая колония была выбрана предметом наблюдения во второй половине декабря. К середине января она превратилась в округлую слизистую массу, содержавшую около десятка групп клеток, которые состояли из многочисленных кокковидных клеток около 2 [х диаметром. Эти группы клеток, имевшие форму изогнутых пластинок, помещались у наружного края полой колонии. Совершенно очевидно, что деление в трех направлениях уступило место делению в двух направлениях в одной плоскости, что привело к стадии, изображенной на фиг. 10 табл. II. Видно, что клетки, по крайней мере местами, группируются в пластинки, состоящие из одного слоя клетки. Пластинки заключены в бесструктурную капсулу с довольно ясно очерченным контуром. В, середине месяца колония достигла таких размеров, что ее нельзя уже было зарисовывать при большом увеличении. В дальнейшем пластинки вырастают до того, что местами соприкасаются одна с другой, но их форма при этом не становится вполне шаровидной. Эта стадия продолжается всего несколько дней. Таблички сгибаются все сильнее и заполняют слизистый шар. Ь начале февраля шар потерял свою сферическую форму вследствие разжижения слизи в двух местах, а через несколько дней нельзя было уже иаити и следов слизистого шара; была видна только разбросанная масса клеток, располагающихся лентами и цепочками. Фиг. 11 изображает часть nix клеток. В конечном итоге колония полностью распалась. ^ Ьолее отрывочные наблюдения показали, что процесс размножения, ^т°сновном' протекает, примерно, одинаково. Небольшие группы или Дельные кокки могут приобрести подвижность, но мне удалось только один раз видеть группу подвижных клеток, оторвавшуюся от типичной колонии, за развитием которой я наблюдал.

Я исследовал лишь один вид из рода коккообразных клеток, диаметром 2,1 [А. Другие характеризуются большей величиной клеток и удлиненной формой.

Amoebobacter gen. nov.

Среди зооглейных форм пурпурных серобактерий нередко можно найти группа клеток, заключенные в цисты, как это показано на фиг. 1 табл. III: группа розовых клеток, образующих небольшую плотную массу, окруженную капсулой, состоящей из двух слоев: внутреннего, слабо- преломляющего свет, и тонкого двуконтурного внешнего слоя, вероятно, более прочного. При развитии этого инцистированного аггломерата он прорывает цисту и медленно покидает ее. Требуется 1—2 дня, пока клетки совершенно покинут цисту; циста же остается без изменения в течение нескольких дней (табл. III, фиг. 1 и 2). По выходе из цисты клетки не рассеиваются немедленно, но образуют более или менее плотную массу, пристающую к твердым предметам (табл. III, фиг. 3 и 4). В дальнейшем эти клетки также не рассеиваются и продолжают размножаться в колонии, принимающей различные, чрезвычайно изменчивые формы. Эти изменения группировки и очертаний колонии связаны с перемещением клеток внутри нее; перемещение происходит, правда, очень медленно, но постоянно. Его можно наблюдать в микрокультуре часами. Иногда перемещаются только отдельные группы клеток, приближаясь одна к другой и образуя компактную массу или же удаляясь друг от друга. Временами перемещения координируются так, что вся колония приходит в движение наподобие амебы. Это движение, правда, менее заметно, чем у амеб, и его можно видеть только при иммерсии. Ср. фиг. 5 табл. III — колония в состоянии сокращения — с фиг. 6 — колония в состоянии расслабления; фиг. 7, а и фиг. 7, Ь. См. объяснение рисунков.

Иногда кажется, что наружные клетки отделились от колонии, но можно видеть, как они снова входят в нее. То же самое явление наблюдается и с более или менее значительными группами. В конце концов старые колонии все же распадаются на большие или меньшие группы клетоку которые рассеиваются, постепенно расползаясь.

Возникает вопрос, какова природа сил, соединяющих клетки в колонии и позволяющих им перемещаться группами и целой массой. Очевидно, что это движение не может быть пассивным, вызванным, например, набуханием слизи. Это следует из того, что клетки не только удаляются од7 на от другой, причем увеличивается объем колонии в целом, но происходит также и сжатие массы, вплоть до образования плотного клубка. Кроме того, движения могут продолжаться в течение многих дней: следовательно, происходит хроническое явление. Наконец, эти силы обладают, повидимому, достаточной прочностью, так как ток воды, впущенный в препарат, не разрушает колонии, если даже она достигла зрелого возраста.

Если это так, то остается предположить существование протоплазма- тических нитей, связывающих клетки: сокращаясь, как жгутики, они могли бы служить органами движения, как и эти последние. Такого рода связь между протопластами — при помощи плазматических нитей — распространена, как известно, в растительном мире, в частности, признано, что она существует у водорослей из семейства Phycochromaceae. Для того

чтобы обнаружить предполагаемые нити, необходимо было бы прибегнуть к методам фиксация и окраски, обычно употребляющимся для приготовления препаратов при окраске жгутиков. Но в данном случае применение их представляло бы большие трудности и не обещало бы успеха.

Что касается причин, вызывающих указанные выше перемещения, то их следует искать в условиях среды. II действительно, мне удавалось вызывать эти реакции по желанию. Я заметил, что в сероводородной воде колония распускается, в той же самой воде, но насыщенной воздухом, при встряхивании она стягивается в клубок. Обычно реакция наступает, примерно, через 10 минут. Бывает иногда, что колонии реагируют как раз наоборот. Это можно было бы объяснить их физиологическим состоянием в данный момент или тем, что интенсивность воздействия возбудителя не всегда одинакова, т. е. большим пли меньшим содержанием в воде сероводорода и кислорода.

В моих культурах я наблюдал три вида из этого рода; они отличались один от другого главным образом величиной и формой клеток.

Am. bacillosus (табл. Ill, фиг. 7, а и Ъ). Палочковидные клетки, длиною от 2 до 4 jj, и толщиною 0,7 fx. В середине клетки находится продолговатая вакуоля; протоплазма выстилает всю периферическую часть; именно в этом слое и отлагается сера в виде точечных гранул. По остальным признакам сходна с предыдущей формой.

Am. granula (табл. Ill, фиг. 8, а и V). Клетки мелкие, кокковидные, диаметром не более 0,5 JA; в каждой клетке — по одной капле серы. Клетка, содержащая каплю серы, слабо преломляет свет и становится заметной только после исчезновения серы. Клетки кажутся бесцветными. Тем не менее этот вид можно без колебания причислить к роду Amoebobacter, так как клетки его слишком малы, чтобы можно было заметить их окраску. Кроме того, сильно преломляющие свет капли, очерченные черным контуром, могут, несомненно, маскировать очень слабую окраску.

Thiopolycoccus ruber gen, et spec, nov.

Образует скопления из мелких кокковидных клеток, не имеющие определенной формы, окрашенные в яркий красный цвет; встречается в смеси с колониями других двух организмов, описанных непосредственно ныше. По своим свойствам настолько сходен с Lamprocystis, что его легко можно было бы идентифицировать с этим видом. Однако наблюдения над микрокультурой показали, что эта форма не образует колоний в виде полого шара, покрытых слизистой капсулой.

Развитие этого микроорганизма прослежено в микрокультуре; объектом наблюдения были выбраны небольшие группы из кокковидных клеток. Эти группы, соединяясь, образуют плотную колонию, изображенную на фиг. 17 табл. IV. Но уже через несколько дней колония, имевшая глад- кую поверхность, изменилась. Она превратилась в «косматую» массу,— я хочу сказать, покрылась прядями и группами клеток, а затем совсем распалась. Полный цикл завершился, примерно, за 25 дней. За ее развитием мы следили в той же микрокультуре и под тем же покровным стеклом, как и за развитием Lamprocystis и Amoebobacter. Нет никаких сомнений в том, что эти виды являются самостоятельными.

Диаметр кокковидных клеток не превышает 1,2 Перехода их в стадию подвижности не наблюдалось.

Thlodictyon gen. nov.

Этот микроорганизм образует небольшие семейства, состоящие из веретенообразных палочек. Он упоминается, насколько мне известно, только в работе Рей-Ланкестера. Автор рассматривает его как стадию развития Bad. rubescens — сетевидное расположение протоплазмы (reticular aeration of protoplasm); см. его рис. 19 и 23.

Обычно среди массы зооглейных колоний, более крупных и более заметных, довольно трудно найти нежные и бледно окрашенные семейства этого микроорганизма. Но если поместить в микрокулътуру небольшой кусочек красной пленки, то иногда удается обнаружить несколько небольших семейств, внезапно выплывающих из массы других организмов. Они представляются в виде скопления клеток, имеющего" неправильную форму; оно состоит из тонких палочек, стелющихся по стеклу (табл. III, фиг. 16).

Наблюдения за ростом показывают, что семейство может менять свою форму и структуру. Эти перегруппировки всегда происходят приблизительно одинаково и приводят, к очень характерному расположению палочек. Сначала палочки начинают удаляться одна от другой и в их массе образуются угловатые свободные промежутки (табл. III, фиг. 13). Затем они прикладываются друг к другу концами, вследствие чего вся группировка принимает форму сетки с крупными ячейками. Фиг. 17 табл. III изображает начало образования сетки; фиг. 14 табл. III показывает окончание процесса; в моих микрокультурах длинная ось сетки достигала нескольких десятых миллиметра.

Семейство может разделиться на две половины; при ьтом концы палочек в некоторых соседних'ячейках разъединяются. Кроме описанного деления, мне приходилось наблюдать образование небольших групп клеток, отрывающихся от колоний в виде сетки. Такого рода размножение я наблюдал только два раза. В одном случае я нашел небольшое семейство, состоящее примерно из 15 клеток в непосредственном соседстве с колонией, над которой велось наблюдение в течение нескольких недель. Эта группа имела округлую форму и состояла из палочек, прилегающих концами одна к другой (табл. III, фиг. 15). Она делала чрезвычайно своеобразные движения: катилась, временами останавливаясь или начиная двигаться на подобие маятника,-заметно перемещаясь таким образом, хотя это перемещение было незначительным. К вечеру того же дня движение еще продолжалось; оно было отмечено и на следующий день. Этот факт не возбуждал никакого сомнения.

Укажем также, что при неблагоприятных условиях клетки стремиться собираться в плотные группы, но инцистирования не наблюдалось.

Все полученные мною формы, принадлежащие к этому роду, могут •быть объединены в один вид — Thiodictyon elegans.

Длина палочки около ширина около 1 р. Перед началом деления палочки становятся вдвое длиннее. Они имеют слегка веретенообразную форму. В центральной части клетки находится продолговатая вакуоля, а тонкий слой протоплазмы выстилает внутренние стенки. Эга структура -никогда не нарушается и сохраняется даже в культурах, находящихся в полном расцвете. Сера откладывается, повидимому, не очень обильно. Она отлагается исключительно в протоплазматическом слое клетки в виде мелких, как точки, зерен. Окраска бледная, но легкий лиловый оттенок все же заметен.

Thiothece gelatinosa gen. et spec. nov.

Этот организм растет так же, как водоросль Aphanothece Naegeli, но отличается от нее розовой окраской, включениями серы, подвижной стадией и, наконец, свойствами, присущими ему как серобактерии.

От всех других серобактерий, образующих зооглеи, его колонии отличаются большим объемом слизистых капсул. Вид, изучавшийся мною, имел круглые клетки, диаметром около 4 р.; перед делением клетки принимают эллипсоидную форму. После деления, которое происходило всегда в одном направлении, клетки-сестры удаляются одна от другой, благодаря вновь выделяемой слизи, давление которой определяет положение клеток внутри колонии.

Начало стадии подвижности не связано, повидимому, с возрастом или величиной колонии; оно скорее зависит от внешних условий. Я наблюдал это явление у семейств весьма различного возраста и различной величины, Оно начинается с постепенного размягчения капсулы. В этот период клетки одна за другой переходят в состояние подвижности. Сначала видно, как они вращаются вокруг своей оси, что продолжается иногда часами; в конце концов, они начинают медленно перемещаться, затем движение ускоряется. Их движения быстры, поэтому нет сомнения в том, что они обладают жгутиками. На этой стадии их можно было бы принять за Chromatium (см. ниже), если бы не совершенно другая окраска.

Они окрашены в бледнорозовый цвет; капли серы оттеснены к периферии клеток, и иногда кажется, будто оболочка покрыта небольшими бугорками; но это только обман зрения, вызванный сильным светопреломлением капель серы. Я находил эти микроорганизмы в двух образцах грязи, взятых в местах обитания серобактерий, и дважды культивировал их в течение двух-трех месяцев: март — апрель 1887 г. и с середины декабря до апреля 1888 г.

Thiocapsa roseo-persicina gen. et spec, nov.

Этот организм сходен с водорослью Aphanacapsa из сем. Chroococ- vaceae. Негели описывает ее следующим образом: «попеременное деление в трех направлениях в пространстве; клетки сферические, окруженные слизистыми сливающимися капсулами, образующими бесструктурный сли- зпстыи аллом». Все эти свойства характеризуют также и Thiocapsa; но она отличается от зеленой водоросли своим яркорозовым пигментом и включениями капель серы, причем, как правило, одна капля занимает центр клетки Клетки имеют сферическую форму; вид, исследованный мною, имел 2,8 в диаметре.

Thiopetlia roseo-persicina gen. et spec. nov.

Я предлагаю это название для мелкой серобактерии — мерисмопедии, отличающейся от одноименной водоросли своим пигментом и включениями серы. Возможно, что эта форма идентична с видом Erythroconis lit- toralis Oersted или с Merismopedia littoralis Warming. Согласно Вармингу, она в таких количествах развивается у берегов Дании, что вода и ил на большом протяжении окрашиваются в розовый цвет.

Мне довольно легко удавалось находить сравнительно чистый рост этой формы и культивировать ее месяцами. Она обильно развивается в микрокультуре, и через три недели поверхность покровного и предметного стекол внутри капли покрывается красной пленкой, состоящей из колоний этой формы.

Кокковидные клетки, диаметром 1,1—2 р. размножаются делением: увеличиваясь в длину, они попеременно закономерно делятся в двух направлениях, лежащих в одной плоскости. Это приводит к образованию мелких квадратных колоний, плоских, состоящих из одного слоя клеток: фиг. 18 табл. III изображает развитие маленькой группы за 4 дня. Клетки погружены в слизистое вещество, образующее капсулу. С возрастом колония утрачивает плотность, так что ее симметричное строение становится неузнаваемым; в конечном итоге клетки рассеиваются и часть из них становится подвижными. Рассеивание клеток в моих культурах наблюдалось иногда после того, как образовалось около дюжины мерисмо- педий. Только маленькие группы, состоящие из одной или двух мерисмо- педий, обладают подвижностью.

Обычно поступательному движению предшествует вращение, которое продолжается довольно долго; затем клетка стремительным движением, освобождается из зооглеи и быстро удаляется.

Розовая окраска заметна только в массе клеток. Отложение и растворение капель серы происходят очень интенсивно. Уже через четверть часа клетки, помещенные в сероводородную воду, переполнены серой; в воде, не содерлхащей сероводорода, сера полностью исчезает за 24 часа.

Chromatium

Виды, объединенные под этим родовым названием, известны со времен Эренберга. Они, повидимому, широко распространены, но массовое развитие их наблюдается только в очень специфических условиях .

Род Chromatium открыл Перти; он объединяет одноклеточные орга- лизмы, окрашенные в красный, ЛИЛОВЫЙ И зеленый цвета. Позднее, Шрбтер1 применил это название к сферическим или эллипсовидным подвижным формам, окрашенным* в красно-лиловый цвет и наполненным каплями серы.

Кон рассматривал эти организмы как Monadines (монады); он описал два вида:

1.         Monas окепИ имеет сферическую или эллипсоидальную форму.- Клетка слегка искривлена, концы закруглены. Длина колеблется от 7,5 до 15 }х; поперечный диаметр 5 р..

2.         Monas vinosa. Клетки сферические или овальные, 2,5 jх в диаметре.

Варминг считает эти одноклеточные организмы, а также и всех пурпурных серобактерий, фазами развития своего плеоморфного вида Bad. sulfuratum.

Цопф описывает эти формы как подвижные стадии Beggiatoa roseo- persicina, но его точка зрения основывается исключительно на предположениях.

В своих исследованиях над серобактериями, продолжавшимися два года, я уделял много времени их микрокультуре. Chromatium развиваются в микрокультурах лучше, чем другие виды, и нам удавалось получить хороший рост почти в чистой культуре.

Что касается их морфологии и цикла развития, то об этом говорить много не приходится. Размножаясь, они делятся в плоскости, перпендикулярной к длинной оси клетки. Клетки подвижны в продолжение всей своей жизни, несут один жгутик, видимый без окраски.

Как же рассматривать этих бактерий? Являются ли они действительно подвижными фазами нитчатой серобактерии, как это утверждает Цопф? Я сделал все возможное, чтобы осветить этот спорный вопрос. Но, несмотря на продолжительные наблюдения, я не мог установить ни малейших признаков, которые указывали бы на предполагаемую генетическую связь с нитчатыми формами. Наблюдая за ростом двух форм — Ch. окепи и одной из форм Ch. vinosa, мне никогда не удавалось видеть какой-либо другой способ размножения, кроме деления на две равные части с предшествующей ему перетяжкой клетки в тот момент, когда она достигнет определенной величины. Обе половинки расходятся обычно тогда, когда одна из них или обе одновременно переходят в стадию подвижности. Цепочки из четырех клеток редки.

На основании своих исследований я должен прийти к выводу, что Chro matium представляет собой самостоятельную группу среди пурпурных серобактерий. Эта группа близко стоит к флагеллятам, тогда как родство зооглейных форм и Chroococcaceae очевидно.

Отдельные виды, принадлежащие к этому роду, различаются между собою по размерам клеток. Сохраняются ли эти размеры в процессе последующего деления или величина клеток изменяется в зависимости от условий среды? По этому вопросу, представляющему известные трудности, мнения расходятся. Одна из причин этого заключается в том, что за развитием достаточно длинного ряда поколений невозможно наблюдать непосредственно, так как эти одноклеточные организмы подвижны. Я полагал восполнить этот пробел многочисленными отрывочными наблюдениями над неподвижными клетками. Легко найти такие, которые остаются на месте около суток и этого вполне достаточно, чтобы могло произойти однократ- нос пли даже двукратное деление. И вот, эти наблюдения показали постоянный характер этого явления. Не происходит никаких заметных изменений формы и размеров клеток, которые колеблются только в узких границах, как это свойственно любым другим формам. Эти формы следует рассматривать как стойкие расы или как самостоятельные виды. Нужно только помнить, само собой разумеется, что такое постоянство наблюдается в нормальных условиях в пределах -опыта. Их сбщее филогенетическое происхождение не возбуждает никакого сомнения, но это др^ой вопрос.

Для читателей, которые верят в «безграничную пластичность» бактериальных форм, подчеркну особенно, что различия в формах и в величине нельзя отнести в этом случае за счет влияния среды, так как они наблюдаются, как мы видели, в среде, примейявшейся одинаково для всех.

Мы не знаем, можно ли в этом случае вызвать более глубокие превращения в культурах, специально предназначенных для этой цели; этот вопрос также не затрагивает непосредственно наследственных морфологических свойств.

В нормальных условиях Chromatium быстро отлагает капли серы,, которые всегда располагаются в средней части клетки.

Мы уже упоминали о том, что подвижность является постоянным признаком. Движение прерывается периодами покоя, иногда довольно длинными, но оно, тем не менее, существует потенциально все время, пока организм находится в стадии монады. Интенсивность его, однако, весьма различна. Иногда это беспорядочное движение всех клеток, которые снуют без остановки во всех направлениях; если они и останавливаются, то лишь на короткий момент. Иногда это безудержное движение внезапно сменяется таким же всеобщим покоем. Нет никакого сомнения в том, что внешние условия влияют на подвижность, стимулируя или подавляя ее.

По этому вопросу опубликованы приведенные выше исследования Энгельмана, посвященные организму, названному Bacterium photometri- cum. Под этим названием автор описал, повидимому, смесь мелких форм из рода Chromatium, сходных, вероятно, с формами, которые изображены на табл. IV, фиг. 5—8. На основании своих исследований он пришел к выводу, что эти бактерии переходят в подвижную стадию исключительно под влиянием света: на сильном свету они тотчас же начинают двигаться; для того чтобы они пришли в движение на ослабленном свету, требовалось некоторое время. В темноте движение наблюдалось лишь очень короткое время; оно объяснялось в этом случае последействием света. В конечном счете наблюдалась известная зависимость между подвижностью и продолжительностью освещения, и особенно его интенсивностью.

Этот вопрос интересно было исследовать при помощи прекрасных культур, которые имелись в моем распоряжении; тем более, что некоторые мои наблюдения расходились с утверждениями Энгельмана. Так, например, мне приходилось находить неподвижные особи в пленке, выстилающей освещенные стенки сосуда, и наоборот — подвижные клетки на неосвещенной стороне. Это указывало на то, что сильный свет скорее подавляет движение, как показал Страсбургер (Strassburger)  в отношении зооспор некоторых водорослей. Я помещал свои микрокультуры всегда на одно и то же место на расстоянии полметра от окна. Несмотря на это, Chromatium, населявшие эти культуры, то пребывали в состоянии покоя в течение нескольких дней, то приходили в сильное беспорядочное движение. ^ другой стороны, я убедился в том, что в полной темноте движение не^ прекращается.

Эти наблюдения показали, что свет не является необходимым условием подвижности, и во всяком случае не единственным. И действительно, непосредственные наблюдения дали результаты, не согласующиеся с данными Энгельмана. Я выставлял на 15 минут группы неподвижных клеток на яркий дневной свет или на свет от сильной лампы, но никогда не замечал при этом немедленного стимулирующего действия, как пишет этот автор. Наконец, я заготовил несколько микрокультур и разделил их на две серии; одна выставлялась на свет, другая сохранялась в темноте. Между ними нельзя было заметить никакой резкой разницы. Только к концу десятого дня движение в темноте прекратилось. Такие же испытания проводились с образцами, полученными непосредственно от д-ра Энгельмана. Результаты опыта оказались точно такими же.

Было бы преждевременно, по-моему, приписывать этим организмам фотометрические реакции, о которых говорит автор. Однако это не мешает подчеркнуть, что эта группа обладает замечательной чувствительностью к свету.

Способность их к фототаксису выявляется, как я уже об этом говорил, в накопительных культурах, где бактерии всегда собираются на освещенной стороне сосуда, образуя красную пленку. Это свойство особенно сильно заметно в микрокультурах, где удается вызвать массовое движение клеток (как это достигается, будет видно из дальнейшего). Достаточно выставить стекла на расстояние полметра или метра от окна, как уже через 10—15 минут невооруженным глазом видна красная кайма, образовавшаяся на стороне препарата, обращенной к окну. Она состоит из скопления клеток Chromatium, уже неподвижных. Но если повернуть стекло на 180°, то клетки не реагируют немедленно; они остаются на месте д о н о в о й вспышки движения, и тогда они снова таким же образом проявляют положительный фототаксис.

Очень любопытно также, как они бурно реагируют на внезапное ослабление света. Клетки, быстро движущиеся в определенном направлении, испытывают сильный шок — «движение испуга» (Schreckenbewe- gung), по выражению Энгельмана. Они внезапно останавливаются, бросаются назад, кружатся волчком, начинают двигаться снова, но уже в обратном направлении, и только через несколько мгновений опять направляются к свету, описывая большой полукруг. Такого же рода реакцию описывает Страсбургер (цитировано выше) у зооспор Botridium и Briopsis. У первого вида шок совпадает по времени с внезапным ослаблением света, у второго — с внезапным усилением. Chromatium реагирует только на внезапное затенение. Они действительно чрезвычайно чувствительны. Чтобы вызвать шок, достаточно легкой и мимолетной тени, ког торую отбрасывают на микрокультуру, быстро проводя полоской бумаги перед зеркалом микроскопа. Получающийся при этом эффект не меньше, чем при действии полной темноты, так как здесь играет роль не степень затемнения, а внезапность явления. Обычно клетка, испытавшая шок, не реагирует более на ослабление света; она продолжает свое движение, не изменяя ни его характера, ни ритма. Напротив, если попеременно освещать и затемнять ее, шок следует за каждым затемнением независимо от того, ^ какой бы частотой ни менять освещение. Если, например, проводить кусочком бумаги перед зеркалом микроскопа, то видно, как клетки, пересекающие поле зрения, внезапно останавливаются, как будто натыкаются **а препятствие, а затем бросаются во все стороны в такт движению руки, ^сли расстроить движение, то некоторые особи, после возбуждения, длящегося несколько минут, тут л^е на месте переходят в состояние покоя*

Таким образом, Chromatium характеризуется положительным фототаксисом, с одной стороны, и реакцией «шока» на ослабление света, с другой. Рассеянный свет значительно слабее стимулирует движение. Возможно, что свет благоприятствует движению вследствие того, что привлекает уже подвижные клетки, но неподвижные клетки не всегда могут сдвинуться с места под влиянием этого фактора.

Мы исследовали также другие воздействия, которые могли бы стимулировать подвижность этих микроорганизмов, а именно действие сероводорода, с одной стороны, и кислорода — с другой. Как мы уже видели, энергетика серобактерий основана на окислении элементарной серы; из этого вытекает, что для их существования необходимы эти оба газа. На лримере Beggiatoa мы также видели, что они могут сами регулировать свою потребность в газе, активно перемещаясь в слои с низким давлением, т. е. в условия, благоприятные для них, и избегая давлений,'для них неблагоприятных. Каждый из этих газов мог бы, с одной стороны, привлекать их, с другой — отталкивать, в зависимости от того, каково его давление в водной среде. В высшей степени вероятно, что эти монады, гораздо более подвижные, чем Beggiatoa, подчиняются тем .же факторам, хотя они обладают гораздо большей выносливостью к сероводороду и значительно меньшей к кислороду. В этом отношени они мало отличаются от настоящих анаэробов. Вопрос об их метаболизме усложняется тем, что они реагируют на свет, который играет, вероятно, роль в их питании (фототропизм?), насколько об этом моллно судить в настоящее время.

И действительно, достаточно ввести сероводородную воду в микрокультуру, до того нс содержавшую этого газа, чтобы немедленно наступило или не.заставило себя долго ждать пробуждение клеток, длительное время находившихся в состоянии полной неподвижности. Но если форсировать этот режим, часто добавляя сероводород, то всякое движение в культуре прекращается, несмотря на то, что клетки жизнеспособны. Микрокультура под покровным стеклом защищена от действия кислорода воздуха, поскольку она содержит сероводород. По мере его окисления, воздух медленно диффундирует в нее.. Одновременно с проникновением воздуха наблюдается вспышка движения клеток. Но движение тотчас же прекращается, как только еэрация превысит известный предел. В аэрируемой среде оно уже не возобновляется и клетки быстро гибнут. Таким образом кислород и H2S оказывают аналогичное действие на их подвижность.

Орган движения — жгутик — прекрасно заметен без всякой предварительной обработки. Он имеет форму спирали и у крупных форм прикреплен к одному из концов продолговатых клеток (Ch. okenii, Ch. weissi). По только подвижные клетки снабжены жгутиком (табл. IV, фиг. 1, 3, 4). Клетки в состоянии покоя не имеют его, повидимому, совсем, так как его не удается обнаружить. Таким образом, они лишены органов движения, чем объясняется, вероятно, то, что они не сразу реагируют на воздействие некоторых факторов. Необходим известный срок для того, чтобы жгутик вышел наружу.

Движение жгутика легко изучать на клетках, которые готовятся тронуться с места. В этот момент жгутик производит несколько медленных вр!ащательных движений, но клетка еще неподвижна. По мере увеличения скорости вращения жгутика она начинает колыхаться, но только у конца, связанного со жгутиком; наконец, скорость вращения жгутика увеличивается настолько, что он становится незаметным; вместо него виден только круговорот; клетка начинает тогда вращаться вокруг своей -оси, благодаря чему она сдвигается с места, а затем быстро удаляется. ,

Виды, характеристику которых мы приводим, культивировались достаточно долго, и мы можем утверждать, что они обладают постоянными морфологическими признаками или, лучше сказать, варьирующими лишь в узких пределах.

Chromatium. okenii Perty; синоним: Monas okenii Ehrenberg (табл. IV фиг. 3 и 4). Длина клеток, как указывает Кон, 7,5—15 fx. Крупная форма,' развившаяся в моих культурах, не отличалась по величине: размер ее в длину непосредственно перед делением соответствовал 15,3 fx, непосредственно после деления — 8 jjl; поперечный диаметр 6—6,3 fx (см. табл. IV, фиг. 3). Клетки имеют сферическую или яйцевидную форму.

Chromatium weissii Perty (табл. IV, фиг. 1 и 2). Длина клеток, согласно Перти, 5,7—14,4 fx. В моих культурах величина клеток была от 5,7            5,9 (х до 11—11,5 х 4,2 fx. Три особи, изображенные на фиг. 1 табл. IV, были зарисованы в 4 часа дня. Клетки имели продолговатую форму, без всяких следов перетяжки в средней части; она появилась только к вечеру; к утру все три особи разделились каждая на две равные клетки. Две из них уже были со жгутиком. Если клетки быстро расходятся вследствие того, что они подвижны, то ^оболочка, образовавшаяся на месте деления, остается несколько уплощенной. Позднее она закругляется и становится симметричной противоположной стороне. У неподвижных клеток, дольше соединенных одна с другой, это явление не наблюдается (табл. IV, фиг. 2, а и Ь). Таким образом, можно отметить некоторую индивидуальную изменчивость клеток, не имеющую, однако, большого значения и ничего не меняющую в характеристике вида.

Этот вид, повидимому, более распространен, чем предыдущий. Он почти всегда встречается в местах обитания серобактерий; я неоднократно культивировал его: в ноябре, декабре 1886 г., летом 1887 г. и с декабря 1887 г . до марта 1888 г.

Chromatium vinosum. Идентичен с Monas vinosa Кона. Он имеет кок- ковидную, несколько удлиненную форму, диаметром 2,5 fx. Это соответствует размерам формы, которую я изучал,— 2,1 х 5 fx. Она обильно развивалась в накопительных культурах и выстилала стенки сосуда на освещенной стороне. Я изучал этот вид в культурах, не содержащих примеси других видов Chromatium и пурпурных серобактерий вообще. За все время моих наблюдений явлений изменчивости не замечалось.

Chromatium minutissimum (табл. IV, фиг. 8). Клетки округлые, не превосходят 1—1,2JXB диаметре. Единичные клетки бесцветны, но скопления клеток заметно окрашены. В накопительных культурах окраска их не менее яркая, чем у предыдущего вида, и имеет тот же оттенок. Клетки содержат гранулы серы, имеющие форму точек.

JRhabdochromatium gen. nov.

Эти организмы отличаются от Chromatium своей палочковидной формой, чаще всего веретенообразной или имеющей вид короткой нити. Я их определил только в конце своих исследований над серобактериями. Кроме того, они с трудом поддаются длительному культивированию в микрокультурах и я располагаю только отрывочными данными в отношении этого рода.

Существует, повидимому, много видов, но я упомяну только три, за развитием которых я наблюдал в микрокультуре.

Процесс развития у Rhabdochromatium несколько сложнее, чем у Chromatium, которые размножаются только простым делением. Он показан на табл. IV, фиг. 9, а — /. Из таблицы видно, что клетка, достигшая вдвое большей длины, еще не разделилась, но перетяжка, предшествующая делению, уже хорошо заметна; далее от каждого конца ее отделяется по одной подвижной клетке. Если клетки находятся в состоянии покоя, то имеется тенденция к образованию более длинных нитей, состоящих из многих клеток, на что указывают перетяжки; но несмотря на это, клетки остаются соединенными в нить, достигающую нескольких десятков микрон. Толщина клеток также несколько варьирует. Конечные клетки при- гимают веретенообразную форму с заостренными концами; напротив, средние клетки местами значительно раздуты. Вследствие этого наблюдается некоторое разнообразие форм; веретенообразная клетка может превратиться в эллипсоидальную, яйцевидную, грушевидную или булавовидную. Все они в дальнейшем могут снова принять преобладающую форму в виде веретена.

Заметим, однако, что такого рода нити, изображенные на рис. 11, не развивались в микрокультурах. Возможно, что они являются анормальными формами.

По йашему мнению, вид, описанный Цопфом под названием Beggiatoa roseo-persicina, есть не что иное, как нитевидная стадия Rhabdochromatium. Сравнение его изображения на фиг. 25 табл. V с нашей фиг. 11 табл. IV рассеивает всякие сомнения. Как бы то ни было, но эти нитевидные формы (анормальные?) так резко отличаются по своему характеру от Beggiatoa, что их даже нельзя поместить в один и тот же род.

Rhabdochromatium minus (табл. IV, фиг. 12) отличается от предыдущей формы меньшей величиной: 5—10 х 2,3 ц. Форма клеток меняется в тех же пределах; наблюдается также образование нитей, составленных из клеток, заметных благодаря перетяжкам.

Rhabdochromatium fusiforme (табл. IV, фиг. 13 и 14). Он обладает чрезвычайно характерной формой, имеющей вид веретена, раздутого в средней части и оканчивающегося двумя сильно вытянутыми концами. Длина клеток достигает 25—50 JJ.; толщина в средней части 8—9 JJ.. Мне удалось один только раз наблюдать его развитие; оно изображено на табл. IV, фиг. 13, а — d. Деление клеток начинается с перетяжки в средней части. Постепенно перетяжка все более и более суживается и в конечном итоге вытягивается в нить, соединяющую клетки-сестры. Наконец, эта нить рвется, а длинные и тонкие остатки ее у подвижных особей вытягиваются в жгут, видимый без обработки (табл. IV, фиг. 14). Каждая клетка снабжена двумя жгутиками.

ВЫВОДЫ ИЗ НАБЛЮДЕНИЙ

Прежде чем попытаться дать предварительную классификацию серобактерий, мы пополним список двумя формами, которые нам удалось наблюдать только случайно.

Spirillum sanguineum (Ophidomonas sanguinea Ehrenberg. Кон, цит. соч., стр. 169, табл. II, фиг. 15). Характеристика Кона не нуждается в дополнении. Название Ophidomonas мне кажется лишним, так как вопрос касается настоящей спириллы. Чтобы не упускать из вида ее характерную особенность, назовем ее Thiospirillum.

Sarcina rosea Schroter. В моих культурах она образовывала иногда большие пакеты. Клетки имеют 2,5 JJL В диаметре. В среде, содержащей сероводород, клетки переполнены каплями серы.

Все формы, исследованные в данной работе, приведены в сводной таблице, представленной ниже. Но этот перечень далеко не исчерпывает всего разнообразия форм, встречающихся в сероводородных водах. Заметим, что вопрос касается не естественного сообщества, но физиологической группы организмов, объединяемых общим типом питания, которые селятся в^ одних и тех же местах обитания.

К содержанию книги: Сергей Николаевич ВИНОГРАДСКИЙ - МИКРОБИОЛОГИЯ ПОЧВЫ. ПРОБЛЕМЫ И МЕТОДЫ