Potęga bakterii
Najważniejszym składnikiem istot żywych na Ziemi, zarówno bakterii, roślin, zwierząt, jak i człowieka, są ciała białkowe. W skład ciał białkowych, których jest bardzo wiele, wchodzą: węgiel, tlen, wodór, azot siarka, fosfor i wiele innych pierwiastków w zależności od gatunku i rodzaju białka.
Wszystkie istoty, żyjące na Ziemi, wytwarzają własne białko (odmienne dla każdego gatunku) składające się ze stosunkowo prostych związków chemicznych. Synteza ciał białkowych jest jedną z zasadniczych funkcji istot żywych na Ziemi.
Ażeby powstała cząstka białka, muszą być obecne wszystkie składniki potrzebne do jej syntezy. Jeżeli jednego z nich zabraknie, synteza nie może się odbyć.
Bodajże największe trudności mają żywe organizmy ze związkami azotowymi. Pomimo, że azotu w atmosferze ziemskiej jest bardzo dużo (ok. 80%), większość żywych organizmów nie umie go wyzyskać dla swych celów. Pod tym względem żywe istoty są w sytuacji mitycznego Tantala, który stojąc po pas w wodzie, umiera z pragnienia, gdyż nie może się jej napić. W takiej samej sytuacji jest większość istot żyjących na Ziemi: kąpią się po prostu w azocie (zawartym w powietrzu), a nie umieją i nie mogą z niego korzystać.
Azot atmosferyczny mogą wykorzystać jedynie pewne gatunki bakterii, które wytwarzają z niego proste związki azotowe jak: amoniak, azotyny i azotany. Te proste związki azotowe mogą już wykorzystać rośliny i użyć ich do budowy swego białka. Bakterie wytwarzające proste związki azotowe z azotu atmosferycznego albo żyją w ziemi samodzielnie np. azotobakter, albo też współżyją z roślinami (np. bact. radicicola). Jedne i drugie wzbogacają ziemię w związki azotowe, przy czym ilość azotu wytwarzanego przez bakterie współżyjące z roślinami jest znacznie większa, niż ta, którą dają bakterie wiążące azot, ale żyjące samodzielnie.
Na korzeniach roślin motylkowych (łubin, groch, fasola itd.) są charakterystyczne zgrubienia, drobne bulbki.
W tych zgrubieniach można pod mikroskopem dostrzec bakterie (bact. radicicola — nowsza nazwa bact. rhizobium). Bakterie te wytwarzają z azotu atmosferycznego proste związki azotowe, z których Korzystają rośliny.
Chcąc się o tym przekonać możemy wykonać następujące doświadczenie. Do ziemi wyjałowionej i niezawierającej związków azotowych posiać:
- wyjałowione — tzn. pozbawione bakterii nasiona, robi się to w tym celu, żeby nasiona i ziemia nie zawierały bakterii wiążących azot.
- wyjałowione nasiona zakażone odpowiednim szczepem bakterii.
Wynik doświadczenia będzie następujący:
1) po czterech dniach jedne i drugie nasiona skiełkują (miały wszystkie składniki potrzebne do rozwoju w nasionach),
2) po czterech tygodniach w roślinach drugiej serii* pojawiają się pa korzeniach charakterystyczne bulbki, zawierające bakterie wiążące azot.
3) po 8 tygodniach rośliny pierwszej serii zaczną marnieć, liście pożółkną, po czym zgoła uschną. Rośliny drugiej serii zawierające bakterie wiążące azot, rozwijają się dalej normalnie.
Bakterie wiążące azot są więc konieczne dla rozwoju pewnych gatunków roślin. Roślinom drugiej serii związki azotowe dostarczyły bakterie, znajdujące się na korzeniach.
W jaki sposób bakterie wytwarzają z azotu atmosferycznego związki azotowe, dotychczas niewiadomo. Nie udało się ich podpatrzeć, pomimo usiłowań. Jedno jest pewne, bakterie nie robią cudów. Bakterie dostarczają roślinom proste związki azotowe, rośliny bakteriom cukier, którego znów one nie umieją wytwarzać.
W ten sposób bakterie i rośliny współżyją ze sobą — wzajemnie ułatwiając sobie życie.
W ostatnich czasach wykazano, że są gatunki roślin, które otrzymują od grzyba nie tylko związki azotowe, ale również i cukry. Są to jednak wyjątki. W ostatnich czasach stwierdzono również obecność bakterii wiążących azot nie tylko w korzeniach roślin, ale również w łodygach i liściach np. u naszego wrzosu.
W ostatnich czasach wykryto jeszcze jedną rzecz bardzo interesującą z tej dziedziny.
Czeski uczony Jarosław Piekło stwierdził, że nie-tylko rośliny, ale również i owady współżyją z bakteriami wytwarzającymi proste związki azotowe. Autor ten wymienia między innymi owady z gatunku Lecanum persicae, Limothrips. Bakterie tego rodzaju stwierdzono również w larwach Anobium paniceum, Sitotroga cerealella itd. Szczególnie intensywne jest współżycie owadów z bakteriami w okresie składania dużej ilości jajek.
Sprawa współżycia bakterii z roślinami na tym się nie kończy. Okazało się, że czasami po zaszczepieniu nasion odpowiednimi bakteriami rośliny nie rozwijają się jak to należałoby oczekiwać. Badania ziemi wziętej w takich wypadkach wykazały obecność w niej specjalnych wirusów bakteryjnych zwanych bakteriofagami, rozpuszczających bakterie wiążące azot. Zdawało się, że sprawa jest przegrana, że bakterii wiążących azot nie uda się obronić przed bakteriofagami. Jednakże wkrótce poradzono sobie z tą sprawą. Badając w pracowniach działanie bakteriofagów na bakterie przekonano się, że niektóre szczepy bakterii są odporne na dane bakteriofagi (bakteriofagów jest cały szereg).
Dziś jeżeli stwierdzi się w ziemi obecność danego rodzaju bakteriofaga, to wyszukuje się i posiewa taki szczep bakterii, który jest odporny na jego działanie.
Następnym problemem jest wyszukanie odpowiedniego szczepu dla danego gatunku roślin. Np. obecnie są pewne trudności ze znalezieniem dobrego szczepu dla soi, bardzo pożytecznej rośliny motylkowej, zawierającej oprócz białka duże ilości tłuszczu.