Краски тлена: как вездесущая плесень лечит, убивает и обеспечивает баланс природных экосистем
Хотя плесень принадлежит к царству грибов, на обычный гриб она мало похожа. Встретить же ее можно где угодно: и на иллюминаторе орбитальной станции, и на обычном куске хлеба
Слово «плесень» часто встречается в самых солидных академических изданиях. Но вы не найдете его ни в списке научных терминов, ни в перечне упомянутых видов и других систематических групп. С точки зрения науки о грибах — микологии — этим словом именуются совершенно не родственные друг другу организмы. Помимо принадлежности к царству грибов общее между ними только одно: все они с виду похожи на кусочки меха, ворсистого ковра или густой паутины.
Для многих гриб — это вертикальная ножка, увенчанная шляпкой. Такая ассоциация не менее проста, чем параллели «дерево — яблоко» или «вода — рыба». Ведь лишь небольшая часть представителей огромного царства грибов подходит под привычное описание. Плодовое тело собственно гриба представляет собой сплетение тонких нитей — гифов, каждая из которых является цепочкой клеток, соединенных друг с другом концами.
Гифы могут собираться в плотные трехмерные структуры (именно так устроены знакомые нам плодовые тела шляпочных грибов), образовывать правильные формы, сложные соединения с клетками других существ или вырождаться в совсем короткие цепочки и даже в одиночные клетки.
У плесневых грибов они ничего подобного не делают, и «нитчатая» природа грибного организма в плесенях видна особенно наглядно. Правда, для того чтобы ее увидеть, нужен микроскоп, под которым пушистое пятнышко плесени превращается в фантастическое переплетение тяжей, отростков, напоминающих по форме ветки и побеги. Все горизонтальные направления здесь равноправны, но четко различаются «верх» — органы размножения, которые под сканирующим электронным микроскопом имеют вид живописных соцветий, и «низ» — сторона, обращенная к опоре и источнику еды.
Конидии Aspergillus niger. Этому виду аспергиллов человечество обязано большей частью производимой в мире лимонной кислоты и… «грибными» отитами (отомикозами) — инфекционными воспалениями слухового канала
Грибы неподвижны, как растения, но не могут самостоятельно создавать органические вещества, а должны получать их в готовом виде из окружающей среды. Их можно взять у других организмов либо довольствоваться их останками и продуктами жизнедеятельности. Виды, придерживающиеся последней стратегии, называются сапрофитами, и все плесневые грибы принадлежат именно к ним.
Вездесущие дармоеды
Жизнь сапрофита не так легка, как может показаться. Его пища не убегает и не защищается, но ее химический состав может оказаться самым неожиданным. Однако плесневые грибы непривередливы — им годится любая еда, было бы только тепло да достаточно влажно (ведь общая поверхность гифов огромна, причем каждая клетка в них соприкасается с атмосферным воздухом и защищена от испарения только собственной оболочкой).
Плесень охотно растет на хлебе и супе, на деревянной стенке и пластиковой занавеске в ванной, на старинном пергаментном манускрипте и книгах домашней библиотеки. Она ухитряется расти даже на голом бетоне, металле или стекле. Космонавты, работавшие на орбитальной станции «Мир», любят рассказывать о том, как поселившаяся на иллюминаторах станции плесень «чуть было не проела их насквозь».
Грибы рода Aureobasidium называют «черными дрожжами». Они и в самом деле могут жить, подобно дрожжам, в виде одиночных клеток, а могут образовывать переплетения гифов, характерные для плесневых грибов. Представители этого рода отличаются любовью к масляным краскам — они портят творения художников и крашеные оконные рамы
Это, конечно, преувеличение — растворять стекло плесени все-таки не под силу (живя на таких «несъедобных» поверхностях, она питается тем ничтожным количеством органики, которое оседает на них из воздуха). Тем не менее всеядность плесени поразительна: ведь для каждого вида пищи нужно иметь специфический набор ферментов.
Претендентов на дармовую еду всегда больше, чем самой еды, и сапрофит должен уметь противостоять конкурентам. Плесневые грибы — организмы многоклеточные и потому заведомо проигрывают своим главным соперникам — бактериям в скорости размножения. Но у них есть другое оружие — микотоксины, убивающие бактерий (а иногда и некоторых других конкурентов, в том числе и другие виды плесени) или подавляющие их рост. Многие из этих «боевых отравляющих веществ» человек взял на вооружение — сегодня они известны нам под именем антибиотиков.
Но самое неприятное в жизни сапрофита — это то, что любая порция еды рано или поздно кончается. Лишенный органов передвижения гриб не может отправиться на поиски нового источника пищи. Все, что ему остается, это произвести на свет множество спор — легчайших капсул, защищенных от высыхания, высоких и низких температур и прочих губительных факторов.
В каждой такой капсуле заключена живая клетка гриба; ее жизнедеятельность почти остановлена, но при попадании на подходящую среду она немедленно разрастается в новое пятно плесени.
Способность грибных спор преодолевать любые препятствия на пути к еде отразилась в правиле, которого придерживаются все более-менее цивилизованные фармакологические компании в мире: не размещать производство антибиотиков в одном корпусе с линиями, выпускающими другие лекарства. На горьком опыте фармацевты убедились: никакие фильтры, шлюзы, обеззараживающие растворы и лампы не остановят споры плесени.
В природе плесени вместе с другими сапрофитами выполняют скромную, но важную работу, разлагая ставшую ненужной органику до простых минеральных веществ и тем самым возвращая ее в биогеохимический оборот. В естественных экосистемах эта деятельность не вредит почти никому, кроме разве что тех животных, что создают запасы пищи или строят многолетние жилища с высокой влажностью внутри, как, например, муравьи и другие общественные насекомые. Но ради блага всего сообщества отдельные виды могут и потерпеть.
Проклятие фараона
Иное дело — человеческое хозяйство. С того момента, как человек перешел от «присваивающей экономики» (охоты и собирательства) к производящей, крупные продовольственные запасы стали для него необходимым условием выживания. И плесень, способная не только «освоить» изрядную часть запасенной еды (овощей, фруктов, зерна), но и непоправимо испортить остальное, превратилась для него в прямую угрозу.
Аспергилл относится к классу сумчатых грибов. Aspergillus glaucus — постоянный обитатель компостных куч, превращающий растительные останки в ценное удобрение. Впрочем, не менее охотно эта плесень растет на хлебе или варенье
Впрочем, еще больше неприятностей человеку доставляла способность плесневых грибов селиться на стенах и перекрытиях его жилищ (прежде всего деревянных) и разрушать их. Плесень портила ткани и пряжу, губила меха и изделия из кожи.
А с возникновением предметов материальной культуры плесень превратилась в одного из самых страшных ее врагов. Ни один жестокий завоеватель или ревнитель религиозного благочестия, ни одно варварское племя не уничтожили столько бесценных рукописей, книг, картин, фресок и даже кинофильмов, сколько погубили тоненькие изящные нити плесневых грибов.
Не ограничиваясь порчей материальных и культурных ценностей, плесень часто напрямую угрожает здоровью людей. Выделяемые грибками токсины опасны и для человека, поэтому заплесневелую еду принято немедленно выкидывать. Сложнее избежать влияния плесени, постоянно живущей в доме: несмотря на всю свою отгороженность от внешнего мира, споры плесневых грибов — один из сильнейших аллергенов.
Конидии (плодовые тела) плесневого гриба Aspergillus fumigatus. Шарики на их поверхности — это споры, из-за обилия и летучести которых гриб и получил свое видовое название fumigatus — «дымящий». Этот вид аспергилла может стать причиной аллергии, или аспергиллёза — специфического заболевания, поражающего дыхательную систему и другие органы человека
Причем человек может и не знать, что именно вызывает у него болезненное состояние: «домашняя» плесень не обязательно проявляет себя черными пятнами на обоях или лоскутами свисающей штукатурки. Она может десятилетиями процветать в щелях или даже внутри стен, выбрасывая в воздух помещений свои споры.
Наконец, некоторые виды плесени могут при известных условиях (например, при ослаблении иммунитета) вызывать специфические заболевания человека, домашних животных или культурных растений. Казалось бы, это противоречит утверждению, что все плесени — сапрофиты, но это только на первый взгляд. Ведь если потенциальная еда не препятствует действиям грибка, он «по умолчанию» считает ее неживой.
А поскольку обычная еда сапрофита — ресурс невозобновляемый, оптимальный образ действия для него: потреблять как можно быстрее, пока не налетели конкуренты. С этой стратегией плесневые грибы подходят и к человеческим тканям — результатом чего оказываются тяжелые скоротечные микозы, вызываемые аспергиллом, стахиботрисом и некоторыми другими обычно безобидными плесневыми грибами.
В 1923 году археологическая экспедиция Говарда Картера вскрыла гробницу Тутанхамона — единственное царское захоронение, в которое не проникал никто с момента погребения фараона. Через шесть недель после этого внезапно умер спонсор экспедиции — лорд Карнарвон. В течение года после этого та же участь постигла еще пять человек, вошедших в гробницу в числе первых. Это породило легенду о «проклятии фараона», настигающем нарушителей покоя древнего царя.
Граница между сапрофитом и паразитом довольно условна. Обычно безобидный плесневый грибок рода Phomopsis (на снимке) иногда превращается в настоящую чуму растений, способную уничтожить весь урожай сои, цитрусовых, черники, яблок или огурцов
Загадка разрешилась после еще одной трагедии, случившейся полвека спустя в Польше. В 1973 году археологи вскрыли гробницу короля Казимира IV Ягеллончика в усыпальнице польских монархов в краковском замке Вавель. Из 14 человек, вошедших в склеп, 12 вскоре умерли от острой пневмонии и интоксикации. Но на сей раз убийца был опознан: картина разрушения печеночной ткани точно соответствовала действию открытого в 1960 году афлатоксина — «фирменного продукта» самого обычного плесневого грибка Aspergillus flavus, знакомого многим по желтым пятнам на несвежем хлебе.
Воздух гробниц, не проветривавшихся веками и тысячелетиями (захоронение Казимира простояло запечатанным почти 500 лет, а Тутанхамона — около 3000), буквально кишел спорами аспергилла. Однако даже в такой концентрации грибок действовал не на всех: сам Картер, первым переступивший порог гробницы и вдохнувший смертоносные споры, благополучно избежал «проклятия».
Грибы с аристократическими наклонностями
В те самые годы, когда аспергилл из гробницы фараона убивал археологов, другой вид того же рода, Aspergillus niger, начинал свою карьеру производителя лимонной кислоты из отходов сахарной промышленности. Сегодня такой способ получения этой пищевой добавки является основным и измеряется сотнями тысяч тонн в год. Еще один аспергилл, Aspergillus oryzae, с незапамятных времен используется для приготовления соевого соуса и саке.
Порция пищи всегда ограничена, а претендентов много. На этом гниющем яблоке поселились сразу несколько видов плесневых грибов. Белые подушечки — спороносные гифы Monilia fructigena, зеленые — Penicillium, сизые, желтые и черные — различные виды порядка Plectascales
Плесневые грибы из рода Mucor (к нему, в частности, принадлежит самая обычная белая плесень, которую каждый из нас не раз обнаруживал на домашних продуктах) и других родов того же семейства входят в состав так называемых «китайских дрожжей», широко употребляемых в дальневосточной кухне. Те же культуры используются для приготовления тофу — соевого творога.
А грибок Botrytis cinerea, поражающий ягоды винограда прямо на лозе, даже носит гордое имя «благородная плесень» — без него человечество никогда бы не узнало вкуса и аромата сотерна и некоторых других вин (впрочем, к тому же виду принадлежат штаммы, вызывающие серую гниль клубники, сахарной свеклы и т. д.).
«Благородной плесенью» именуют и некоторые виды уже знакомого нам пеницилла — Penicillium roqueforti, P. camambertii и P. caseicolum, создающие знаменитые сыры: рокфор, горгонцолу, стилтон, камамбер, бри, дор-блю и другие.
При всей уникальности продуктов «благородных плесеней» исходным сырьем для них служит то, что в любом случае пошло бы в пищу человеку. А вот плесневый гриб гипомицес (Hypomyces lactifluorum), распространенный на западе Северной Америки, превращает в деликатес то, что без него абсолютно несъедобно. Этот грибок поражает плодовые тела «обычных», шляпочных грибов. Так ведут себя многие плесени, но гипомицес селится на грибах-млечниках.
«Благородную плесень» Botrytis cinerea вызывают грибы ботритис, паразитирующие на винограде. Пораженная ими ягода сморщивается, в ней мало воды, много сахара, органических кислот и глицерина, танины кожицы переходят в мякоть. Только из таких ягод делают сотерн и некоторые другие вина
Для человека они несъедобны из-за жгучего млечного сока. Но в пораженном гипомицесом млечнике эта жгучесть умеряется до легкой остроты. Гриб приобретает мягкий вкус, характерный запах морепродуктов и яркий красно-оранжевый цвет. Такие грибы высоко ценятся гурманами, которые именуют их «грибами-омарами».
У английского слова mould (применяемого, кстати, к гораздо более широкому кругу живых организмов, нежели русское «плесень») есть целый букет переносных значений: прах, могила, рыхлая земля, гумус… И даже «сей бренный мир».