Господин Свещаров
Биология за всички (7)

Микроорганизми — приятели на човека

Хората научиха за съществуването на микроорганизмите през XVII в. Едва през последните десетилетия беше изяснена ролята им в геологичните промени на Земята, в хуманната и ветеринарната медицина, значението им за селското стопанство, хранителната промишленост, ферментационните процеси в природата, индустрията и другаде. Сега вече е ясно, че без микроорганизмите кръговратът на органогенните елементи в природата не би могъл да съществува и животът на Земята би бил невъзможен.

От незапомнени времена човекът е понасял и продължава да страда от бедствия, причинявани му от най-различните болестотворни представители от света на микрокосмоса. Може би затова сме свикнали да се отнасяме с недоверие и страх към всички микроорганизми, като свързваме тяхното съществуване в повечето случаи само с тежки болести и смърт (фиг. 6). Не бива обаче да забравяме, че в живата природа се извършват много процеси, в който непосредствено участие вземат редица неболестотворни микроби, които са истински приятели на човека. Много съвременни промишлени производства дължат съществуването си на микроорганизмова жизнена дейност. Достатъчно е да споменем, че приготвянето на тестото, млечните продукти и спиртните напитки, обработването на кожите, лена, конопа, добиването на антибиотиците и други важни за живота продукти стават при непосредственото участие на определени полезни микроорганизми.

Фиг.6. Електронномикроскопска снимка на бактерията Пастьорела авицида, причинител на „птичата холера“.

В природата съществуват множество микроорганизми, които при подходящи условия на отглеждане са в състояние да синтезират в клетките си различни биологично активни вещества, като витамини, ензими, антимикробни средства, аминокиселини, белтъци, а също така органични киселини и някои все още неидентифицирани растежни и други фактори.

Ензими, получени от микроорганизми, са въведени в хранителната промишленост като отделни препарати сравнително отскоро. Разбира се, тяхното специфично действие се използува от човека отдавна, много преди да е било дори подозирано съществуването им в растителните, животинските и бактерийни клетки, които ги синтезират.

Ензимите са биологични катализатори с макромолекулен белтъчен строеж, които регулират протичащите в клетките реакции. Те имат свойството да променят скоростта на химичните реакции, без да черпят енергия отвън. При осъществяването на тези процеси ензимите се съединяват със субстрата, като предизвикват понижение на активизиращата енергия, необходима за протичане на реакцията, в края на която се възстановяват в началния си вид. При това те могат да действуват съвсем строго и специфично в сравнително ниски концентрации. Каталитичната им активност значително превъзхожда тази на различните неорганични катализатори.

В млечната промишленост се използуват протеолитични ензими (с коагулираща способност) като заместители на сирищния ензим хомозин. Такъв ензим бе получен от наши микробиолози в Института по микробиология при БАН от научен колектив с ръководител проф. д-р Любомир Начев и е предаден за внедряване. Други ензимни препарати имат свойството да ускоряват зреенето на различните сирена. Протеолитичните ензими намират голямо приложение и в месодобивната и месопреработвателната промишленост. Те разрушават съединителните тъкани и разграждат белтъците до аминокиселини, като по този начин омекотяват масата и превръщат трудно усвояемите белтъци в лесно усвояеми. Един голям успех на научен колектив от Института по микробиология при БАН бе изолирането и идентифицирането на микроорганизмов щам, който се оказа подходящ производител на протеолитични ензими.

Като продукт от жизнената дейност на този микроб бе създаден ензимният препарат E-30, който по биологичната си активност и голямо приложение в практиката значително превъзхожда подобните световноизвестни препарати. Първият готов продукт, изработен на базата на този ензим, е перилният препарат „Биопон“, който е добре известен и търсен от хиляди домакини.

Други изследвания на микробиолозите целят намирането на такива щамове от микроорганизми, които за своите жизнени потребности използуват някои петролни фракции, благодарение на които синтезират белтъци, витамини, ензими и пр. Едновременно с търсенето на подходящи бактерии, които асимилират въглеводороди от петрола, от дървесината и от други отпадъчни продукти, проучва се и влиянието на някои фактори върху физиологичната активност и биологичната приспособимост на микроорганизмите. С това се цели да бъдат пригодени проучваните бактерийни видове към едни или други условия или хранителни среди, да се повишат биосинтетичните им способности и да се подобри продуктивността им. Резултати в това отношение вече има — намерени са подходящи видове, които на основата на петрола, дървесинните хидролизати, неорганичните соли и други подобни среди синтезират белтъци, ензими и витамини. Работата в това направление е от изключително голямо значение. Всеизвестно е, че днес белтъците са най-дефицитните продукти на Земята и техният световен недостиг надхвърля 15 милиона тона. Безспорно основните белтъчни източници за хората са растенията и животните, но при получаването на белтъци за нуждите предимно на животновъдството се използуват и някои видове микроорганизми. Бактерийният белтък по своя състав е твърде близък до животинския. В него се съдържат много незаменими за човешкия и животинския организъм аминокиселини, някои от които липсват в растителния белтък. Практическото използуване на микроорганизмите като източници на белтъци се налага от обстоятелството, че то може да бъде изградено на базата на различни отпадни продукти, малоценни, физиологично неактивни вещества и нехранителни суровини. Това производство не зависи от почвени, климатични и други подобни условия и за едно денонощие се осигуряват такива количества белтъци, каквито не биха се получили от растителни и животински организми за много месеци.

Известно е например, че хлебните дрожди са богати с витамини най-вече от групата B, а повече от 50% от сухото тегло на различните видове дрожди е белтъци. Затова те служат като отлична храна на селскостопанските животни и човека. Установено е, че ако се заменят белтъците на хранителните продукти на човека до 30% с дрождени, това не се отразява неблагоприятно на организма му. С въвеждане на методите за обилно аериране на ферментационните процеси у нас вече е постигнат голям рандеман на хлебни и фуражни дрожди в Русе, Разлог и Долна Митрополия (фиг. 7).

Фиг.7. Обикновени дрожди.

Над 50 вида органични киселини могат да се получат в резултат на бактерийна обмяна на веществата. Индустриален интерес представляват обаче само няколко, като оцетната, лимонената, млечната, итаконовата и глюкониновата киселина. Правят се опити за получаването и на други киселини, като фумаровата, пропионовата и маслената. Изброените органични киселини намират приложение главно в хранителната и фармацевтичната промишленост. В последно време млечната и итаконовата киселина се използуват като инградиенти при производството на пластмаси и изкуствени тъкани.

Редица водоразтворими витамини от групата B се синтезират от микроорганизми и получаването им по биологичен път е много по-икономично, отколкото по синтетичен път. Витамин B₁₂ е единственият от витамините, синтезиран почти изключително от микроорганизми. Той е незаменим фактор за растежа и здравето на животните. Взема участие в обмяната на всички основни групи хранителни вещества — белтъци, въглехидрати и мазнини и при обмяната на нуклеиновите киселини. Един грам от него на международния пазар струва повече от 20 000 щатски долара. От съществена важност е получаването от бактерии и на витамин A, който е важен растежен фактор при животните.

Антибиотиците се получават предимно в резултат от жизнената дейност на различни плесени. В завода за антибиотици край Разград се получават повече от 100 вида лекарствени препарата, които се използуват с успех в борбата с редица бактерийни и вирусни болести.

Наскоро беше съобщено за евтин и сигурен метод за откриване на примеси от вредни химични съединения в хранителните продукти, медицинските препарати и козметичните средства. Използува се бактерията Салмонела тифимуриум. Изследваното вещество се поставя в специална хранителна среда в присъствието на бактерията и се държи 2 дни при температура около 37°C. Ако химичното вещество е вредно за клетките на човешкия организъм, бактерийните клетки се делят бързо и образуват плътни колонии. Чрез този метод вече са определени близо 200 от най-разпространените химични примеси, водещи до отравяния. С негова помощ е установено, че някои съединения, влизащи в състава на произвежданите в капиталистическите страни бои за коси, са канцерогенни.

Водоемите на планетата ни са вече доста замърсени с нитрати — отмити от дъжда изкуствени азотни торове. За тяхното разграждане твърде много се разчита на най-разнообразни бактерии. Наскоро бе съобщено, че са открити микроби, които успешно разграждат полиетилена и това безспорно може да се смята за голям успех на микробиолозите. Защото с помощта на тези микроби ще може много лесно и рационално, без употребата на средства да се ликвидират огромни купища полиетиленови отпадъци, които задръстват сметохранилищата на големите градове. Към определени видове микроби са обърнати погледите и на енергетиците, които мечтаят да получат от неизброимото множество микробни клетки евтина енергия, използувайки преди всичко метановата ферментация.

Надежди се възлагат и на генетичната инженерия. Вече се правят успешни опити за превръщане на азотнефиксираща бактерия в азотфиксираща, което ще доведе до отпадане на необходимостта от подхранване на растенията с изкуствени азотни торове. Възможно е също така създаването на нови видове микроорганизми, които вече ще притежават изключително висока производителност на биологично активни вещества и белтъци. Към микроорганизмите са обърнати и погледите на космическите специалисти. Те мечтаят в близкото бъдеще да се създадат такива микроби, който ще са в състояние да отделят от скалите или от атмосферния въглероден двуокис на далечните планети кислород и по такъв начин да ги направят годни за обитаване от хората.

Всичко това дава възможности на съвременните микробиолози целенасочено да влияят и управляват наследствеността на микроорганизмовия свят. Разбира се, предстоят сериозни изследвания върху структурата и функциите на полезните микроби и внедряването в практиката на всички получени продукти от жизнената им дейност.