последнее изменение страницы 19.07.2023


О ПОИСКАХ НОВЫХ ФИТОНЦИДОВ

Проф. Б. П. ТОКИН

 

He проходит, кажется, и месяца без сообщений об открытии какого-либо нового фитонцида.* Напомним, что фитонцидами названы продуцируемые живыми растениями вещества, убивающие или тормозящие развитие бактерий, грибков и протистов и играющие, по-видимому, большую роль в иммунитете растений.

Последние годы начала выясняться большая роль фитонцидов во взаимоотношениях растений не только с ми­кробами, но и с макроорганизмами, большая роль фитонцидов для жизни самих растений. Сама проблема в настоящее время отнюдь не является узкомикробиологической проблемой и тем более не может рассматриваться лишь как проблема медицинского, прикладного значения.

Несколько лет тому назад, «находясь под гипнозом» прекрасных целебных свойств пенициллина и грамицидина, исследователи были заняты поисками фитонцидов почти исключительно среди грибов, актиномицетов и бактерий. Высшие растения долгое время не привлекали внимания широкого круга исследователей, в частности, медиков. Это отчасти объясняется тем, что авторы фитонцидов высших растений ничего не могли сказать о химической природе открытых веществ.

Некоторые более или менее достоверные знания мы имеем за последнее время лишь о химии фитонцидов чеснока и лука.

Первые исследования химии фитонцидов проведены в 1943 г. Торопцевым, Камневым и Окунцовым [6, 12] в Томске. Впоследствии и ряд иностранных исследователей занялся этими вопросами; особый интерес проявляется в настоящее время к химии летучих и нелетучих при комнатной температуре фитонцидов наиболее бактерицидных пищевых растений — чеснока и лука.

Кавеллито и Бейли (1944) утверждают, что бактерицидное начало в чесноке — это вещество с эмпирической формулой C6H10OS2.

Из работ последнего времени можно отметить сообщение Комана [15] о химических компонентах летучих фракций фитонцидов лука, которые автор отождествляет с тиоальдегидами.

Смолл [17] сообщил, что произведён синтез бактерицидных начал чеснока и получен пенициллиноподобный препарат, убивающий те бактерии, которые резистенты к пенициллину.

В 1948 г. Штолль и Зибик [18] сообщили, что ими также проведены опыты по синтезу бактерицидного начала чеснока. По их данным, фитонцидное начало чеснока — аллиин — имеет аминокислотные свойства, и ему принадлежит формула:

Токин, ООО Реал, real-aroma.ru

Биологическими способами доказано, что фитонциды разных растений имеют разный состав.

Совершенно очевидна бесплодность попыток объяснять многообразные фитонцидные эффекты действием какой-либо одной группы химических веществ, положим, на те или иные ферментные системы микро- и макроорганизмов. В самом деле, нельзя объяснить однотипно: почему происходит в первые секунды или минуты остановка движения холерного вибриона под влиянием летучих фракций фитонцидов чеснока (Янович), почему только что приготовленная кашица из лука убивает на расстоянии зародыш моллюска (Токин) и почему комнатная муха в течение первых секунд или минут умирает под влиянием летучих фракций фитонцидов, выделяющихся из измельчённых листьев черемухи (Киселева, Токин). Для каждого случая требуется свой конкретный биохимический анализ в зависимости от объекта воздействия и источника фитонцида. Однотипное объяснение невозможно уже потому, что понятие «фитонциды» объединяет самые различные химические вещества, выполняющие, однако, родственную биологическую роль в природе.

Это относится и к фитонцидам (антибиотикам) низших растений. Среди фитонцидных веществ, выделенных разными авторами из бактерий, грибов и актиномицетов, мы имеем липоиды и липоидоподобные тела, полипептиды, соединения, содержащие серу, хиноны и кетоны, органические основания, кислоты, спирты и т. д. Это не мешает, кстати, давать одно и то же название всем этим веществам («антибиотики»).

Возросший за последние годы интерес к фитонцидам высших растений объясняется главным образом практическими потребностями медицины: необходимы вещества, убивающие микробов, стойких к пенициллину, — туберкулёзную палочку, возбудителей туляремии, брюшного тифа, дизентерии, холеры и многих других заболеваний.

В последние годы имеет место явное увлечение в поисках новых и новых фитонцидоносителей. Учёные некоторых стран, подчас без какой- либо биологической гипотезы или теории, просматривают сотни и тысячи растений, обследуют флоры целых стран и континентов. Инвентарная книга по фитонцидам низших и высших растений («антибиотикам») становится всё более солидной. Однако за внешними успехами последних лет нельзя не усмотреть и своеобразного кризиса в работе ряда известных иностранных школ (Флемминга, Ваксмана и др.), не интересующихся вопросами о значении фитонцидов в природе или вставших на явно антидарвинистские позиции.1

В этой статье мы не будем обрисовывать состояние проблемы фитонцидов. Интересующиеся этим вопросом обратятся к специальным статьям и монографиям [1, 7, 8, 9, 13]. Здесь, пользуясь иллюстрациями старых и новых исследований, мы пытаемся показать, сколь опасны для науки и практики дальнейшие чисто эмпирические поиски фитонцидоносителей, в результате которых многие, вероятно, не менее ценные, чем Penicillium notatum или Allium sativum, растения могут оказаться записанными в научную инвентарную книгу как растения, не обладающие фитонцидными свойствами.

В каких систематических группах растений искать новые мощные фитонциды; где найти фитонциды, полезные в борьбе с определёнными бактериями, грибками, простейшими, вредными насекомыми; в какое время года искать фитонциды и в какой экологической обстановке; какую питательную среду в лабораторных условиях избрать для того или иного низшего растения — продуцента фитонцидов; какова продукция больного и здорового растений; усиливается ли продукция фитонцидов при ранении растения? Эти и многие другие, встающие перед практикой, вопросы нельзя разрешать без теории или гипотезы. И эта теория должна быть биологической, а не узкохимической. Проблема фитонцидов неизбежно включает в себя вопрос о роли фитонцидов для самого растения. Это — эколого-эволюционная проблема. В ранее опубликованных работах мы пытались доказать, что фитонциды являются одним из факторов естественного иммунитета растений.

Уже невозможно сомневаться в том, что продукция фитонцидов низшими и высшими растениями — универсальное явление. У одних растений преобладают энергичные летучие фракции фитонцидов, у других — малолетучие или практически совсем нелетучие вещества, третьим (и таковых среди наземных растений, по-видимому, большинство) свойственна продукция и тех и других веществ.

К 1947 г. лишь одной лабораторией Красильникова было исследовано около 5000 актиномицетов; из них более 40% оказались «антагонистами». Данные Ваксмана, лаборатория которого исследовала также более 5000 видов низших растений, подтверждают работы советских учёных.

Ещё в 1935—1936 гг. в сводках Новогрудского, Нахимовской и других наших исследователей значились сотни «антагонистов».

Из 100 видов лишайников, испытанных Буркхольдером, Штоллем и другими авторами, 65 оказались такими, что водные вытяжки из них убивали St. aureus или В. subtilis или обоих вместе.

Что касается фитонцидов высших растений, то лишь одна наша лаборатория к настоящему времени располагает тремястами видов растений (представителями более пятидесяти семейств), продуцирующих в атмосферу летучие фракции фитонцидов. Из них около 70 растений не уступают по своей мощности в отношении действия на протистов таким фитонцидоносителям, как луки и чесноки.

Почему же, однако, далеко не во всех случаях некоторые исследователи обнаруживают фитонциды у высших и низших растений?

В дальнейшем мы попытаемся ответить на этот вопрос.

1. О выборе теста для испытания фитонцидных свойств растений

Осборн [16] «обследовал» более 2000 видов растений и нашёл фитонцидные свойства у представителей 63 родов. В качестве теста были взяты Staphylococcus aureus и Bacterium coli. Почему были взяты именно эти бактерии? Почему в работах Аткинсона и Райнсфорда [14] с высшими растениями в качестве теста были избраны St. aureus и В. typhosum? Или почему в исследовании Уилкинса и Гарисса [19] по высшим грибам (они обследовали более 700 видов) испытывалось действие отжатого сока, положим, на Pseudomonas руосуаnе? В таких случаях лишь положительный результат имеет ценность для теории фитонцидов, тогда как отрицательный ещё ни о чём не говорит.

Приведём примеры. Янович установила, что фитонциды чеснока (как летучие фракции, так и нелетучие при комнатной температуре) в опытах in vitro в течение первых минут убивают холерные и парахолерные вибрионы, а фитонциды родственного растения (лука) — не убивают. Если бы лук впервые просматривался на свои фитонцидные свойства, а тестом служили бы холерные вибрионы, был бы сделан совершенно неверный в отношении лука вывод о его небактерицидности. Между тем в настоящее время общеизвестно, что фитонциды лука обладают практически универсальным бактерицидным действием. С ними в этом отношении не может конкурировать и такой препарат, как пенициллин.

Если бы пенициллин был на первых порах испытан на туберкулёзную палочку или группу тифодизентерийных микробов, то Penicillium notatum был бы отнесен к числу растений, не обладающих антибиотическими свойствами.

Как известно, весьма близкие виды и разновидности животных и растений имеют свою, специфически приспособленную для каждого вида и разновидности, патогенную микрофлору. Так, бактериозы лука известны, а бактериозы чеснока до настоящего времени строго доказательно не были описаны. Это хорошо согласуется с доказанной теперь практически полной универсальностью бактерицидного действия чеснока. Патогенные для лука бактерии оказываются непатогенными для чеснока. Нет надобности приводить многочисленные известные иммунологам примеры специфической приспособленности микробов к макроорганизмам.

Гипотеза о роли фитонцидов в природе и факты подобного рода дают ориентировку в поисках фитонцидов, необходимых для решения той пли иной медицинской, ветеринарной или растениеводческой задачи. Если необходимо отыскать фитонцид для целей борьбы с инфекционными болезнями, например, чёрной смородины, то рискованно задерживать внимание на летучих фракциях фитонцидов именно этого или родственных растений, хотя они и обладают интересными микробоубивающими свойствами. С полной гарантией, однако, экспериментатор найдёт мощные фитонциды, убивающие патогенную для чёрной смородины микрофлору, среди представителей отдалённых семейств. Фитонциды лука в течение пяти минут убивают туберкулёзную палочку, но не убивают патогенную для него микрофлору. Летучие фракции фитонцидов игл хвойных убивают микробы, патогенные для лука.

В очень интересной монографии В. Ф. Купревича «Физиология больного растения в связи с общими вопросами паразитизма» (1947) мы находим подтверждения высказанному здесь предположению; то же можно сказать и про ряд других работ, не связанных прямым образом с проблемой фитонцидов.

Так, Чона (1932), изучая причины непоражаемости яблок грибами Fusarium caeruleum (Lib.), Phytophthora erythroseptica Pethybr. и Pythium sp., паразитирующими на картофеле, нашёл различия в чувствительности ферментов, продуцируемых паразитами, к соку своего и чужого хозяина.

Васудева (1930) в своих опытах по устойчивости лука к паразиту яблок — Monilia fructigena Pers. и в опытах по устойчивости яблок к паразиту лука — Botrytis allii Munn. доказывает неспособность спор этих грибов к прорастанию в соке чужого хозяина.

Купревич сообщает о своих аналогичных опытах с прорастанием уредоспор Puccinia coronifera Kleb. в экстракте из листьев овса и картофеля. Оказалось, что экстракт из овса подавляет активность амилазы гриба. При этом, если сравнить действие свежих экстрактов (3 г свежих листьев тщательно растирались с 20 мл дистиллированной воды), то процент спор, проросших в экстрактах из листьев овса, колеблется (в зависимости от сорта) от 15 до 80%, тогда как в экстракте из листьев картофеля, т. е. растения, далеко отстоящего от обычных хозяев P. coronifera, прорастания спор совершенно не наблюдалось.

Хорошо согласуется с данными о фитонцидах обнаруженное в этих опытах прорастание спор в тех же экстрактах, если они были нагреты до кипения.

Особый интерес представляет наблюдение за уредоспорами в контрольных каплях, помещенных в одной чашке Петри с каплями свежего экстракта из листьев картофеля. «Количество проросших спор в этих контрольных каплях не превышало 1%, что указывает на сильно угнетающее действие расположенных по соседству капель экстракта. Так как контрольные капли нигде не сливались с опытными, необходимо допустить, что угнетающее действие производили какие-то летучие вещества, выделявшиеся из опытных капель» (Купревич, 1947).

Мыслим, конечно, и иной путь поисков бактерицидных веществ — попытка «концентрировать» фитонциды того же самого или родственного растения. Мыслима и селекция на фитонцидные свойства того или иного растения. В особенности интересно было бы провести селекционную работу на чесноке. Эффективность этих путей, однако, ещё не доказана.

2. Можно ли игнорировать летучие фракции фитонцидов?

Трудно придумать что-либо более далёкое от биологии, чем приёмы некоторых врачей и биохимиков в изучении фитонцидов. Прежде всего поражает полное игнорирование летучих фракций. Между тем, несмотря на понятный и до некоторой степени оправданный консерватизм фармакогнозии, ориентирующейся на удобные в употреблении «стабильные» порошки, жидкости и мази, в последние годы положено начало успешному использованию сильно летучих фракций фитонцидов некоторых растений.

Интересные и, как нам кажется, малооценённые медицинской общественностью результаты получены при лечении инфицированных ран летучими фракциями фитонцидов лука (Торопцев и Филатова [10] и многие другие). Недавно очень интересные результаты получены в Харькове Mapголиной при лечении нагноительных процессов в лёгких ингаляцией летучими фитонцидами чеснока [5]. Успешные попытки сделаны и некоторыми дерматологами. Очень доказательные клинические исследования по лечению летучими фитонцидами гнойно-воспалительных процессов среднего уха проведены Коцем и сотрудниками руководимой им клиники в Сталинабаде.

Что касается возможного использования фитонцидов в растениеводческой практике, ещё спорным является вопрос: что представит в будущем больший практический интерес — летучие или малолетучие при комнатной температуре фракции фитонцидов. Для решения же вопроса об универсальности явлений фитонцидов в природе и для дальнейшей разработки теории фитонцидов материалы исследователей, игнорирующих летучие фракции, представляют весьма малую ценность. Существенно также, что исследование и малолетучих и нелетучих фракций фитонцидов проводится часто без какого-либо учёта биологии и биохимии явления фитонцидов.

В поспешных поисках фитонцидов имеются уже и заведомые курьёзы. В указанной выше работе Уилкинса и Гарисса [19] испытывался на бактерицидность отжатый сок плодовых тел высших грибов. Авторы сообщают, что им пересылали сок некоторых грибов по почте из разных мест Англии. Между тем, опыты с фитонцидами показывают, что, как правило, уже вскоре после измельчения какого-либо органа растения или вскоре после отжатия сока продукция летучих фракций фитонцидов исчерпывается. Растительный сок при соприкосновении с кислородом воздуха может сильно изменяться. В опытах по обнаружению фитонцидов нельзя терять не только дни, но и часы и даже минуты после срывания растения. Наглядный пример этому дают лук, листья черёмухи, апельсинного, лимонного и мандаринового деревьев и многие другие растения. Фитонцидная сила только что сорванных листьев этих растений и листьев, сорванных несколько часов назад, может отличаться в десятки и сотни раз. Кашица из луковицы лука исчерпывает основные наиболее энергичные порции летучих бактерицидных веществ уже в первые полчаса.2

От способа и быстроты измельчения растительного материала и от быстроты постановки опыта с Protozoa или бактериями весьма сильно зависит экспозиция, требующаяся для полного умерщвления микроорганизмов. В силу этого в исследованиях работников одной и той же лаборатории и даже одного и того же работника нередко приводятся существенно разные цифры.

Автор этой статьи проводил такой эксперимент. Срывается ветка черёмухи, и несколько исследователей одновременно ставят опыты в одних и тех же условиях. Каждый срывает три листа, быстро измельчает их на тёрке и полученную кашицу помещает возможно быстрее на дно большой пробирки. Тотчас же в эту пробирку вносятся комнатные мухи и пробирка закрывается ватой. Известно (Киселева), что выделяющиеся из измельчённых листьев черёмухи летучие фракции фитонцидов убивают в описанных условиях мух в течение 12 минут. Однако оказалось, что в зависимости от быстроты и степени измельчения материала, а также быстроты монтирования опыта, получаются результаты весьма различные: комнатная муха гибла то в течение 5—30 секунд, то в течение 3—5 минут, т. е. в 50— 60 раз медленнее.

Что же касается малолетучих или нелетучих при комнатной температуре фракций фитонцидов, содержащихся в растительных соках после исчерпания летучих фракций, то и они со временем весьма сильно изменяются. Таковы данные, например, о соке лука (Коваленок и другие авторы).

Из всего этого видно, какова биологическая ценность опытов с растениями или соками, пересланными почтой. Если даже при подобной постановке опытов исследователи всё же обнаруживают новые фитонцидные растения, это говорит лишь в пользу предположения об универсальности явления фитонцидов.

Мы не обсуждаем здесь вопроса о способах приготовления экстрактов.

Вопрос этот, однако, тоже крайне важен. Так, в частности, совершенно необязательно ждать бактерицидного действия водных экстрактов тех или иных растений.

При сравнении фитонцидных свойств различных растений весьма опасно ограничиваться каким-либо одним способом экстрагирования, так как в этом случае может оказаться, что фитонциды того или иного растения будут просмотрены. Естественно, что в ходе эволюции у разных растений выработались различные химические защитные аппараты. Это могут быть разнообразные органические кислоты (галловая, фумаровая, янтарная, щавелевая и др.), полисахариды, жиры, смолообразные вещества, пигменты и другие соединения, притом в различных сочетаниях.

Фитонциды некоторых растений представляют, очевидно, сложные комплексы химических соединений. Вспомним исследования по фитонцидам чеснока. Получаемые разными способами различными авторами бактерицидные начала чеснока: сативин (Янович), дефензонат (Камнев и Торопцев), аллицин (Каваллито), аллиин и др. имеют различный химический состав; каждое из этих веществ далеко не отражает богатства действительных фитонцидных начал этого растения.

3. Разноречивость результатов в опытах с фитонцидами низших растений

Что касается исследований фитонцидов низших растений, то здесь мы имеем не меньшие принципиальные и технические затруднения. Здесь также совершенно недостаточно, конечно, исследовать действие в отношении только одного какого-либо вида бактерий, грибков или актиномицетов, чтобы решать вопрос о фитонцидных свойствах.

Красильников [4] на основании многолетнего опыта своей лаборатории утверждает: «Каждый, кому приходилось иметь дело с антибиотиками, знает, насколько капризны микробы — продуценты антибиотиков в выборе питательной среды. Малейшее отклонение от росписи рецепта, изменения в составе воды или даже использование реактива другой марки, неточность условий стерилизации и т. п. могут давать совершенно иной результат. С другой стороны, нельзя рекомендовать одну и ту же питательную среду и вообще одни и те же условия роста для разных штаммов, даже близко родственных между собою». Так, например, разные штаммы одного и того же вида актиномицетов образуют антибиотические вещества на совершенно различных средах.

Кроме того, следует думать, что, создавая в эксперименте стерильные условия, мы никоим образом не приближаемся к естественным условиям. He исключена возможность более энергичной продукции фитонцидных веществ в условиях природы, в иной питательной среде, при иной плотности населения, в условиях контакта с антагонистами и при иных, вероятно, многих важных, но не учитываемых условиях.

4. Фитонциды разных видов растений в пределах одного рода

Многими опытами показано, что различные виды одного и того же рода растений имеют различные фитонцидные свойства. Так, например, летучие фракции фитонцидов листьев и стебля Artemisia cultbatica убивают инфузории в течение 14 минут, фитонциды Artemisia santolina — в течение 9 минут, а фитонциды серой полыни (Artemisia glauca) обнаруживаются на протозойном тесте лишь через 50 минут.

5. Фитонциды одного и того же растения в разных условиях произрастания

Один и тот же вид, разновидность или сорт растений, выращиваемых в разных условиях и в разных климатических районах, как выяснилось, характеризуется различной мощностью фитонцидных свойств.

И. Торопцев убедился, что один и тот же сорт лука, выращенный, например, в Алтайском крае и в Томской области, обладает разными фитонцидными свойствами.

Летучие фитонциды Rhus toxicodendron в условиях Томского ботанического сада убивают инфузорий в течение 7 минут, а то же растение в условиях Никитского ботанического сада убивает инфузорий в течение 210 минут, т. е. в 30 раз медленнее (Коваленок).

Это не является, однако, исключением.

He раз нами описывался эффект действия на простейших летучих фракций фитонцидов черёмухи (Padus rасеmosa). При испытании этого растения в благоприятное время года, при благоприятной погоде, предшествующей в течение нескольких дней опыту, и при некоторых иных условиях нередко бывает вполне достаточным просто сорвать ветку с небольшим количеством листьев и тотчас положить её рядом с сосудом, в воде которого находятся простейшие (сосуд любого типа, лишь бы слой воды был незначителен).

Оказалось, однако, что в условиях Ленинграда (весна 1948 г., Токин) требуется многочасовая экспозиция, чтобы получить эффект, наблюдаемый в иных климатических условиях всего при 25-минутной экспозиции. С другой стороны, комнатные мухи летучими веществами листьев черёмухи в условиях Ленинграда убиваются в 15—60 раз быстрее, чем в условиях Томской области.

Как видим, один и тот же вид растения в разных климатических условиях обнаруживает существенно разные фитонцидные свойства, причём, очевидно, эти различия не только количественного порядка, так как биохимический механизм действия фитонцидов на простейших и на мух, конечно, различен. Впрочем, здесь необходимы добавочные исследования (учёт погоды за длительное время, в какое время дня срываются листья, температура во время опыта и т. д.).

Приведём ещё один пример, не лишённый практического интереса. Штолль и Зибик [18] утверждают, что получаемый из чеснока разработанным ими способом бактерицидный препарат аллиин содержит серу, и что содержание аллиина в чесноке примерно параллельно содержанию в нём серы.

Оказалось, что место произрастания чеснока (Allium sativum и A. ursinum) имеет очень большое значение, так как в зависимости от этого наблюдаются колебания в содержании серы от 410 до 3720 мг на 1 кг свежей растительной «каши».

6. Динамика фитонцидов в растении

При различных физиологических состояниях, в разные периоды вегетации, растения выделяют разные количества фитонцидов. Так, например, летучие вещества, выделяющиеся из хвои летней сосны, в десятки и сотни раз быстрее убивают простейших, чем фитонциды хвои зимней сосны. Листья черёмухи к осени теряют фитонцидные свойства (в отношении фитофторы). В то же время зимующие почки черёмухи обладают хорошо выраженными фитонцидными свойствами.

Хетагурова наблюдала сильные, закономерно наступающие колебания в продукции фитонцидов листьями цитрусовых по месяцам. В самом начале прорастания луковица лука более энергично продуцирует фитонциды, чем покоящаяся (Токин). В первые часы и сутки прорастания луковицы появившиеся корешки выделяют во внешнюю среду вещества, сильно токсические для зооспор фитофторы. Вскоре, однако, по мере дальнейшего роста продукция этих веществ прекращается (Борзова).

Очень интересные данные сообщает о чесноке Торопцев [11]. На протяжении времени с сентября по июнь он исследовал через день фитонцидную силу летучих фракций и сока чеснока на инфузориях. Оказалось, что в осенние месяцы летучие фракции обладают максимальной силой, постепенно снижающейся к весне. Сок же чеснока, наоборот, менее активен осенью и по мере приближения весны становится всё более и более активным. Торопцев, на основании своих исследований, пришел к выводу, что в чесноке «эфирные масла, с которыми генетически связан фитонцидный феномен, находятся не только в свободном, но и в связанном состоянии, в виде глюкозидоподобного соединения». В связи с этим автор, параллельно с испытанием фитонцидной активности, определял и количество глюкозидоподобного вещества. Оказалось, что «глюкозидоподобное вещество в меньшем количестве содержится в чесноке в осенние месяцы и постепенно накапливается к весне».

Корни кровохлебки (Sanguisorba officinalis) осеннего и весеннего сборов заметно отличаются по бактерицидной силе в отношении дизентерийной палочки.

7. Продукция фитонцидов различными органами одного и того же растения

В этом отношении наблюдаются явственные различия. Так, корень Paeonia anomala значительно более богат летучими фитонцидами, нежели листья. Луковица лука значительно более фитонцидна по сравнению с листьями, а донце и ткани в районе донца более фитонцидны, нежели ткани других частей луковицы.

Листья черемухи значительно более богаты летучими фракциями фитонцидов, нежели цветы.

Корни кровохлебки более фитонцидны, чем листья и стебли.

Срежем острой бритвой 1—2 см поверхностного слоя клеток «корки» лимона, апельсина или мандарина. Изрежем (для создания большей поверхности испарения) этот материал на мелкие кусочки. На расстоянии нескольких миллиметров или сантиметров от полученной кашицы поместим висячую каплю воды с туфелькой, гляукомой или другими инфузориями. В зависимости от размера капли, а также от количества взятого источника фитонцидов и степени измельчения материала, инфузории гибнут и полностью распадаются в течение времени от нескольких секунд до 8 минут.

Такими мощными летучими фитонцидами обладает, однако, только самый поверхностный слой клеток.

Если взять у того же плода соседние, глубже лежащие под эпидермисом слои клеток, то в течение ряда часов никакого действия их на простейших обнаружить нельзя. He губительна даже и суточная экспозиция, хотя некоторые морфологические изменения могут наступить.

Возьмём, далее, в любом количестве сок съедобной сочной мякоти плода. В течение многих часов мы не обнаружили никакого действия на микроорганизмы предполагаемых летучих фракций.

В то же время сок лимона, апельсина и мандарина убивает простейших и некоторые бактерии при смешении его с каплей жидкости, в которой находятся микроорганизмы. Навряд ли подобные факты можно приписать случайности, и трудно отрешиться от мысли о приспособительном, защитном значении фитонцидов цитрусовых растений.

8. Продукция фитонцидов больными и здоровыми растениями

На больных и здоровых плодах цитрусовых, больных луковицах лука и чеснока, на редьке и хрене нам удалось убедиться в очень демонстративных различиях в продукции фитонцидов больными и здоровыми тканями.

Предстоят, нам кажется, интересные исследования и для фитопатологов в связи с тем общеизвестным фактом, что грибы и бактерии, не являющиеся патогенными для данного растения, прекрасно могут размножаться при условии, если ткани растения уже поражены тем или иным специфическим паразитом.

Такое растение, как лук, с его мощным, практически универсальным бактерицидным действием, является хорошей ареной для жизни многих микробов в случае поражения лука возбудителями его специфических заболеваний.

Вскрыты и другие закономерности относительно связи продукции фитонцидов с жизнедеятельностью растения. Эти закономерности рискованно игнорировать как в теоретических, так и медицинских и фитопатологических исследованиях.

Все сообщённые здесь факты имеют прямое отношение к основному вопросу — о значении фитонцидов в естественном иммунитете растений.3 Хотя этот вопрос и не является предметом анализа в этой статье, совсем обойти его было бы неправильно.

Конечно, мы стоим лишь в начале широкой полосы новых исследований; требуется ещё время для того, чтобы фитопатологи и физиологи растений дали объяснение неожиданным фактам, обнаруженным в природе. Возникают сложные биологические вопросы, требующие разрешения. Некоторые же возникающие вопросы являются очевидным недоразумением. Так, совершенно необязательно, конечно, предполагать, что фитонциды — это особые, специфические, специально защитные вещества, что они не имеют никакого иного значения в жизни растения.

У животных и растений вообще трудно найти такие структуры и функции, которые имели бы одно единственное, специфическое значение. Клетки — фагоциты, например у беспозвоночных и позвоночных животных, выполняют не только функцию борьбы с внедряющейся инфекцией. He исключено, что фитонциды выполняют или могут выполнять при тех или иных условиях и ряд других функций наряду с тем, что ими растение «само себя стерилизует».

He менее важно другое недоразумение, связанное с примитивным пониманием «борьбы за существование» в природе, как только схватке, поединке между организмами, притом обязательно заканчивающейся смертью одного из конкурентов.

Такая точка зрения не учитывает разнообразия явлений природы, объединяемых понятием «борьба за существование».

Очевидным фактом является исключительная бактерицидная сила фитонцидов многих растений. Ho, для того чтобы фитонциды выполняли защитную для растений роль, совершенно необязательно, чтобы они в течение секунд или минут убивали бактерии, как это имеет место у фитонцидов ряда растений, например у чеснока. Фитонциды могут играть защитную роль, действуя не бактерицидно, а бактериостатически. Имеет, вероятно, большое значение отрицательное хемотаксическое движение подвижных форм микроорганизмов.

Выделение фитонцидов может изменять условия окислительных процессов, изменять условия питания, действовать на определённые стадии онтогенеза микроорганизмов, уменьшая темпы размножения конкурентов и, наоборот, стимулировать размножение их антагонистов, являющихся симбионтами для фитонцидоносителя.

Совершенно беспомощными выглядят антидарвинистские рассуждения Ваксмана [2, 3], не склонного придавать какое-либо эволюционное значение фитонцидам низших растений. Он утверждает, что нет прямых доказательств связи между продукцией микробами «антибиотических веществ» и борьбой их за питание или пространство. «Вряд ли можно себе представить, — пишет Ваксман, — чтобы вещество, каким является пенициллин, так легко разрушаемое различными бактериями, могло бы продуцироваться в почве в количествах, подавляющих рост бактерий и, особенно, грибов, с которыми P. notatum должен бороться за своё существование».

Это кажущееся очень убедительным соображение отпадает при первом же биологическом анализе вопроса.

Неосновательно предполагать, что в условиях природы лишь большие количества пенициллина могли бы иметь приспособительное, защитное значение. Когда мы испытываем бактерицидное действие пенициллина, мы берём обычно количества бактерий, реально не встречающиеся в почве. В природных условиях достаточно, вероятно, продуцировать микродозы противогрибковых и антибактериальных веществ, чтобы это имело значение в борьбе за существование в тех микроскопических пространствах, в которых происходит контакт конкурирующих организмов. Как мы уже говорили, необязательно, к тому же, уничтожать конкурента, а важно лишь вызвать торможение его жизнедеятельности и размножения, хотя бы и на короткий отрезок времени. Неизвестно далее, в каких условиях — лабораторных или природных — происходит большая продукция пенициллина. Может быть, оправдается наше предположение о том, что пенициллин, получаемый биохимиком, так же как и любой фитонцид высшего растения, получаемый путём экстрагирования, перегонки с водяным паром и другими способами, являются лишь «изуродованными» фитонцидами, слабыми «отголосками» действительных защитных биохимических аппаратов.

Наконец, нет никаких оснований рассматривать продукцию пенициллина единственным фактором в борьбе за существование.

Советские исследователи в вопросе о фитонцидах стоят на широкой эволюционной дороге.

Очень веские теоретические соображения и факты в пользу воззрения о защитной роли веществ, выделяемых растениями во внешнюю среду, высказывают в своих работах Козо-Полянский, Имшенецкий, Гаузе, Новогрудский и другие авторы.

Крайне необходимы на этом этапе развития проблемы фитопатологические исследования. В этой области большой интерес представляют исследования Ф. В. Хетагуровой (Ленинград). С любезного разрешения автора мы сообщаем некоторые из обнаруженных ею фактов. Она сравнивала действие бактериофага, сулемы, фитонцидов низших и высших растений на ряд фитопатогенных бактерий и убедилась, что наиболее мощными агентами являются фитонциды высших растений и сулема. Исследовалось влияние летучих и нелетучих фракций фитонцидов лука, чеснока и хвои сосны.

Автор обнаружила у подвижных форм бактерий прекращение движения в первые же секунды или минуты воздействия.

Действие фитонцидов чеснока оказалось более мощным, нежели действие фитонцидов лука и хвои сосны.

Особый биологический интерес представляют опыты Хетагуровой по заражению растений вирулентными штаммами бактерий, без предварительной обработки последних фитонцидами и с предварительной обработкой ими. В последнем случае на многих растениях было показано полное отсутствие заражения при обработке как соком, так и летучими фракциями фитонцидов и только у трёх растений летучие фракции из хвои сосны вызвали лишь ослабление, а не прекращение патогенности бактерий.

Очень интересен тот факт, что бактерии, характерные для надземных частей растений, постоянно находящиеся на зелёных частях растений, оказались более стойкими, чем бактерии, характерные для ризосферы.

В полном согласии с защищаемой нами теорией о защитной для растений роли фитонцидов Хетагурова даёт следующее объяснение этому факту: «Находясь постоянно на поверхности зелёных частей растений, жёлто­пигментные В. heteroceum, В. phascoli, В. campesire эволюционно приспособились не только к условиям освещённости солнцем, вырабатывая пигментированную защиту, но, по-видимому, и к частым соприкосновениям с летучими фракциями фитонцидов растений».

Хетагуровой впервые поставлены также опыты по действию фитонцидов того или иного растения на патогенные для него бактерии. Она воздействовала летучими фракциями фитонцидов листьев цитрусовых па 13 штаммов Bacterium citriputeale, патогенных для цитрусовых, выделенных из плодов и листьев лимонного и мандаринового деревьев, из сирени, левкоя и канны. В феврале летучие фракции и соки из листьев цитрусовых даже при экспозиции 10—12 часов подчас не давали картины стерильности. Летом же летучие фракции фитонцидов листьев цитрусовых убивали все 13 штаммов бактерий при экспозиции от 20 минут до 1 часа.

Осенью, опять-таки, фитонциды цитрусовых действовали слабее летних.

 

****

Проблема фитонцидов, представляющая интерес для микробиологов, в настоящее время, как мы уже писали, переросла бактериологические, протозоологические и микологические рамки.

Фитонциды выступают, вероятно, не только в роли факторов, регулирующих состав микрофлоры воздуха, воды и почвы, но они небезразличны и для совместной жизни растений в ассоциациях, небезразличны для очень многих многоклеточных организмов.

В свете исследований по фитонцидам встаёт много эколого-эволюционных вопросов. Имеют ли значение фитонциды в явлении приуроченности жизни насекомых к определённым растениям и растительным ассоциациям? Каковы свойства фитонцидов водных растений? Имеют ли они какое- либо значение в регулировке микробного и животного населения водоёмов?

Логика развития проблемы заставляет нас всё более и более проникать в «чужие области». При разработке всякой новой проблемы, в описательный период накопления фактов и черновых формулировок гипотез и теорий неизбежны работы такого широкого профиля. Конечно, хотелось бы, чтобы скорее наступила полоса более углублённых исследований, но здесь одних субъективных намерений авторов недостаточно. Для правильного решения проблемы требуется кооперированная работа ботаников, зоологов, химиков, а также представителей прикладных медицинских, ветеринарных и растениеводческих знаний.

 

* Автор статьи считает термин «фитонцид» синонимом термина «антибиотик», предпочитая первое название. Прим. ред.

[1] В этом отношении очень показательна богатая фактами, но совершенно беспомощная, убогая теоретически, книга Ваксмана, совершенно игнорирующая роль советских ученых в открытии фитонцидов: «Антагонизм микробов и антибиотические вещества», М., 1947. Справедливую критику этой книги дал редактор русского перевода Г. Ф. Гаузе.

2 Как известно, есть и исключения. Летучие фракции чеснока обнаруживаются биологическими тестами спустя 100—200 и более часов после измельчения растения. К подобным исключениям принадлежат также хрен и некоторые другие растения. Но и в этих случаях со временем фитонцидная сила резко изменяется.

3 Этот вопрос разбирается в книге Б. Токина «Фитонциды» (1948). См. также статью Б. Токина «Вероятная роль фитонцидов в природе» (Журн. «Природа», 1946).

 

Литература

1. Биологические антисептики. Сб. исследов. под ред. С. Карпова, Б. Токина и Т. Янович, Томск, 1946.

2. З. А. Ваксман. Антагонизм микробов и антибиотические вещества. М., 1947.

3. З. А. Ваксман. Антибиотики. Изд. АН СССР, 1947.

4. Н. Красильников. Антибиотические свойства микроорганизмов. Журн. общ. биологии, VIII, № 1, 1947.

5. М. Марголина. Бактерицидные свойства фитонцидов чеснока и опыт лечения ими нагноительных процессов в лёгких. Харьков, 1947.

6. М. М. Окунцов. Некоторые данные о фитонцидах. Tp. Томск. инст., 1947.

7. Б. Токин. Бактерициды растительного происхождения (фитонциды). Медгиз, 1942.

8. Б. Токин. Вероятная роль фитонцидов в природе. Природа № 4. 1946.

9. Б. Токин. Фитонциды. Очерки об антисептиках растительного происхождения. Изд. Акад. мед. наук СССР, М., 1948.

10. И. Торопцев, А. Филатова. Опыт лечения инфицированных ран фитонцидами. Журн. «Хирургия», № 5—6, 1944.

11. И. Tоропцев. «Активизация» фитонцидных свойств чеснока. Сб «Биологические антисептики», Томск, 1946.

12. И. Торопцев. Материалы к проблеме фитонцидов. Томск, 1947.

13. Фитонциды. Сб. исследов. под ред. С. Карпова и Б. Токина, Томск, 1944.

14. N. Atkinsona, R. М. Rainsford. Austr. J. exper. biol. a. med. science, v. XXIV, March, 1946.

15. Кohman. The Chemical components of Onion Vapors Respon­sible for Wound — healing Qualities, Science, December 26, 1947.

16. E. M. Osborn. Chronica botanica, v. IX, N 1/2, 1945.

17. L. Smoll. Germ-Killer in Garlic Produced Synthetically. Science News hetter, 1947.

18. A. Stollu. E. Seebeek. Über Alliin die genuine Muttersubstanz des Knoblanchöls. Helvetica Chemica acta, v. XXXI, Basel, 1948.

19. W. H. Wilkins a. G. G. Harris. Ann appl. biol., 31, 4, 1944.

 

("Природа", 1949, №6)

На страницу Токин Б. П.

 

Яндекс.Метрика
Top.Mail.Ru  
© ООО Реал, 2002-2023