Новое в учении о фитонцидах
Б. П. ТОКИН, доктор биологических наук, профессор, лауреат Сталинской премии
Если измельчить листья черемухи, эвкалипта, водяного манника или обыкновенной рябины и накрыть их стаканом, в котором находятся мухи, слепни и комары, то химические вещества, выделяемые листьями, очень скоро убьют всех насекомых. Эти так губительно действующие летучие растительные вещества 25 лет назад были открыты советскими учеными и названы фитонцидами.
Но оказывают ли они такое же действие на бактерии, грибки и другие микро- и макроорганизмы? Да, оказывают. Это легко подтвердить многочисленными примерами. Сорвем две веточки желтой акации, поставим их в сосуды с водой и накроем стеклянными колпаками. Под одним из колпаков положим спелое яблоко. Через 3-4 суток с ветки акации, возле которой находилось яблоко, опадут все листочки, она завянет, тогда как ветка под другим колпаком будет по-прежнему зеленой. Отсюда можно сделать вывод о том, что какие-то летучие вещества яблока «помешали» развитию акации. Так же угнетающе действуют фитонциды на бактерии. Например, кашица из лука или чеснока, помещенная около чашечек с питательной средой, на которой выращиваются такие опасные для человека бактерии, как возбудители холеры, брюшного тифа, дизентерии и другие, убивает их в очень короткое время. Следует отметить, что летучие вещества луковой кашицы сохраняют свои свойства в течение 30 минут, а кашицы из чеснока — даже 5-7 суток!
Различные растения выделяют разное количество фитонцидов. При этом у одних они летучие, а у других представляют собой составные части тканевых соков. Огромные количества летучих фитонцидов присутствуют в лесах. Ясно, что этим отчасти объясняется тот факт, что в молодом хвойном лесу воздух почти не содержит никаких бактерий. Это предположение мы подтвердили опытами.
Если лет десять назад еще можно было сомневаться в широкой распространенности фитонцидов, то сейчас благодаря трудам многих советских исследователей мы можем совершенно уверенно говорить с том, что абсолютно все растения как на земле, так и в воде, будь то бактерия или береза, плесневый гриб или сосна, дикий пион или эвкалипт, способны выделять фитонциды во внешнюю среду — в воздух, почву, воду. Фитонцидами низших растений, к которым принадлежат бактерии и плесневые грибы, уже хорошо воспользовалась медицина. Так, из почвенной бактерии бациллы бревис получили грамицидин, из плесневых грибов, называемых пенициллами, извлекли пенициллин, из низших растений, именуемых актиномицетами, выделили стрептомицин.
В широком обиходе мы привыкли называть фитонциды бактерий и грибов антибиотиками (что значит «противожизненные вещества»). Надо сказать, что такое название не совсем удачно. Но дело, конечно, не в этом. Часть замечательных открытий ряда нелетучих фитонцидов низших растений принадлежит советским ученым Н. А. Красильникову, Г. Ф. Гаузе, А. А. Имшенецкому и другим. Но недавно болгарские ученые доказали, что низшие растения, плесневые грибы, выделяют также летучие фитонциды, которыми они могут убивать на расстоянии своих «врагов» — конкурентов-бактерий и других низших грибов.
В зависимости от времени года, погоды, часа дня, почвы и многих других причин растения выделяют разное количество фитонцидов нередко различного качества. Фитонциды разных растений — это разные вещества.
Почему в ходе эволюции природа оказалась такой щедрой? Почему каждое растение, будь то бактерия или дерево, выделяет фитонциды? Что они представляют собой? В полной мере ответить на эти вопросы не так уж легко. Мы прекрасно знаем, например, какое значение для человека и животных имеют витамины растений, но зачем они нужны самим растениям, наука полностью ответить еще не в состоянии. С фитонцидами дело обстоит как будто яснее. Нами сейчас создана теория этих веществ, опирающаяся на тысячи фактов, которые позволили установить, что растениям фитонциды необходимы для защиты от бактерий, грибов, насекомых и других врагов. Растительные организмы как бы стерилизуют (обеззараживают) себя своими фитонцидами. Невосприимчивость (иммунитет) ко многим заразным болезням у растений объясняется прежде всего их биохимическими свойствами и особенно фитонцидами, так как у них нет таких защитных приспособлений, какие выработались в ходе эволюции у животных.
Конечно, фитонциды не убивают всех бактерий или грибов, имеющихся на земле. Некоторые микробы или насекомые приспособились к определенным растениям, и данные фитонциды не справляются с ними. В этой связи очень показателен пример с черемухой. На этом исключительно богатом фитонцидами дереве живет по меньшей мере 60 паразитов! Кажущаяся беспомощной, нежная серо-зеленая черемуховая тля великолепно чувствует себя в атмосфере фитонцидов черемухи. Это тем более удивительно, что те же фитонциды листьев черемухи могут убить в течение нескольких минут крысу или мышь! Даже такое изумительное по фитонцидным свойствам растение, как чеснок, имеет своих паразитов: несколько болезнетворных грибов, насекомых и одну недавно открытую болезнетворную чесночную бактерию. Любопытно, что эта бактерия не приспособилась к другим фитонцидам, лука или хвойных, и быстро погибает от их действия.
Эти и многие другие факты привлекли внимание деятелей науки и практики. Особенно большой интерес вызывают у ученых такие пищевые растения, как хрен, лук, редька, чеснок, горчица, и другие растения, богатые фитонцидами.
Чтобы иметь более полное представление о практическом использовании фитонцидов, мы расскажем о том, как молодой ленинградский ученый Иван Гриценко в лаборатории профессора В. И. Полтева разработал способ борьбы с болезнями пчел.
Одна из заразных болезней расплода пчел, европейский гнилец, причиняет огромные убытки пчеловодству. Возбудителем ее является недавно открытая бактерия плютон, поражающая только личинки пчел, да и то лишь 3-4-дневного возраста. В это время личинки начинают питаться пыльцой различных растений и медом. В этом корме и содержатся возбудители болезни, которые заносятся в него взрослыми пчелами-бациллоносителями. От европейского гнильца погибают почти все личинки, и только незначительная часть более старшего возраста выживает. Они продолжают развиваться и, становясь взрослыми пчелами, начинают кормить молодых личинок, заражая их. В результате болезнь пчелиной семьи усиливается, развивается дальше.
Для борьбы с европейским гнильцом И. Гриценко решил использовать фитонциды. Это оказалось нелегким делом, так как бактерия плютон, являясь паразитом пчел, оказалась очень приспособленной к фитонцидам цветов и вообще надземных частей растений. Но она совершенно беспомощна перед фитонцидами корней некоторых растений, особенно так называемой кровохлёбки лекарственной, широко распространенной почти по всей территории нашей Родины. Молодой ученый особым способом приготовлял водный настой кровохлёбки и прибавлял к нему сахар. Пчелы охотно поедают это сладкое лекарство, которое великолепно уничтожает бактерию. В результате больная европейским гнильцом пчелиная семья полностью выздоравливает.
Применяются фитонциды и в медицинской практике. Исследованиями сотрудников нашей лаборатории В. Г. Граменицкой и Е. М. Данини доказано, что препараты из антоновских яблок, листьев и плодов черной смородины, корней дикого калгана и кровохлёбки, плодов кизила и желудей дуба быстро уничтожают дизентерийных микробов. Этими препаратами уже заинтересовались врачи, ибо фитонциды обыкновенных антоновских яблок убивают и таких возбудителей дизентерии, которые приспособились даже к сильнодействующим лечебным средствам — сульфатдиазолу и другим.
Интересную работу по применению фитонцидов в лечебной практике провела под руководством профессора И. П. Виноградова врач В. И. Емельянова. Существуют такие заболевания, при которых в тканях легких скапливается ряд бактерий — стафилококки, стрептококки и другие. Зачастую при этом гнойное воспаление приобретает не временный, а длительный характер, и излечить его не легко.
В. И. Емельянова стала особым способом вводить в дыхательное горло (трахею) больных до двадцати кубических сантиметров жидких фитонцидных препаратов. Таким образом ткани легкого, каждый уголок их, омываются фитонцидами, и болезнь ликвидируется. Мы уверены, что способ внутритрахеального введения фитонцидов завоюет себе права гражданства при лечении и других болезней.
Фитонциды можно использовать и в борьбе с вредителями растений. Советский биолог Т. А. Товстолес доказал, что некоторые из этих веществ убивают паутинного клещика — вредителя более чем ста видов технических, овощных, цветочных и декоративных культур. Найти подходящие фитонциды для этого насекомого было чрезвычайно трудно, ибо клещик паразитирует на большом количестве растений и, значит, приспособлен к ним. И все же Т. А. Товстолесу удалось найти несколько растений, фитонциды которых ядовиты для клещика. Водный настой наружных, сухих листьев лука (20 граммов чешуи на 1 литр воды) при трехкратном опрыскивании с промежутками в 5 дней почти полностью уничтожает этих насекомых.
Существуют фитонциды, убивающие и отпугивающие кровососущих насекомых и клещей — переносчиков ряда болезней, в том числе энцефалитов. Молодой исследователь И. Распопов обратил внимание на то, что в различных дубовых рощах встречается различное количество клещей. Так, в роще с травянистым покровом из злаков и осок на стометровом отрезке земли было найдено до 180 клещей. А недалеко, в дубняках же, но с преобладанием среди трав пиретрума, чабреца и шалфея, клещей почти не было. Не нашли их и на плантациях лаванды, хотя на ближайших участках дикой растительности (грабник, кустарниковый дуб и др.) клещей было много.
Исходя из этих фактов, И. Распопов сделал смелое предположение: не зависит ли количество клещей от фитонцидов различных растений? Чтобы проверить свое предположение, он помещал в стеклянную банку с клещами только что сорванные листья лаванды, липы, пиретрума, чабреца, шалфея, злаков и осок. Опыты показали, что в посуде с листьями липы, злаков и осок насекомые чувствовали себя нормально, а в посуде с листьями лаванды, пиретрума, чабреца и шалфея через некоторое время погибали. Отсюда ясно, что фитонциды некоторых растений способны уничтожать или отпугивать клещей.
Интересные работы по исследованию фитонцидов в пищевой промышленности проведены в Москве А. И. Рогачевой. Она тщательно изучила, насколько богаты фитонцидами растения, используемые в консервной промышленности: томаты, морковь, хрен, петрушка, лук, перец, укроп и другие, — и решила установить, не пропадает ли их способность уничтожать бактерии и грибки при нагревании. Оказалось, что фитонциды разных растений ведут себя в этом отношении по-разному. Так, тканевые соки баклажанов, укропа и других оставались при нагревании бактерицидными. А это очень важно, так как во время приготовления консервов они подвергаются действию высокой температуры.
Под влиянием фитонцидов еще до окончательного обезвреживания консервов способами стерилизации количество микробов резко уменьшается. Это доказано в отношении таких консервов, как «Перец фаршированный», «Баклажаны фаршированные», «Кабачки в томате», «Огурцы консервированные» и т. д. Благодаря этому нашим ученым уже в производственных условиях удалось изменить и удешевить способы обезвреживания продуктов от микробов.
Другой исследователь, Н. С. Бруев, использовал водные настои из наружных сухих листьев луковиц и кашицы здорового лука. Он обрабатывал ими свежеснятые яблоки и плоды падалиц. При укладке яблок в ящики их опрыскивали полученным раствором. Через две — три недели запах лука полностью исчезал, аромат плодов восстанавливался, а порча яблок сокращалась в полтора — два раза.
Много сложных вопросов приходится разрешать, прежде чем превратить фитонциды какого-либо растения в лекарственное средство. Требуется изучить, какое влияние это средство оказывает на ткани организма, на его нервную систему. В борьбе с заразными болезнями нередко действенными оказываются не те вещества, которые в опытах вне организма хорошо убивают бактерии, а те, которые улучшают жизнь наших тканей, увеличивают защитные силы организма.
Советская медицина, развиваясь по павловскому пути, добивается все новых и новых успехов. Мы уверены, что десятки новых фитонцидов — действенных лечебных препаратов, приготовленных из растений, — займут видное место среди других лекарственных средств, применяемых для охраны здоровья, для увеличения срока жизни советских людей.