При каких условиях вы чувствуете себя наилучшим образом? Как насчет такой ситуации: лето, отпуск, на улице 28 градусов, вы сидите у бассейна в гостинице, потягиваете кофе глясе и в кругу друзей перемываете косточки окружающим или беседуете с членами вашей семьи. Нормально, да? Читатели-мужчины могут, естественно, заменить кофе глясе и бассейн на пиво и гриль, но в принципе понятно. Для хорошего самочувствия нужна комфортная температура воздуха, что-нибудь для приятных физических ощущений и хорошая компания. Если я вам теперь скажу, что у бактерий абсолютно такое же представление о приятном времяпрепровождении, вы, возможно, посчитаете, что я спятил: бактерии, без всяких сомнений, могут обитать у гостиничного бассейна, но чтобы они при этом попивали кофе глясе? Вряд ли. Но давайте представим себе эту картинку в более абстрактном варианте и будем исходить из того, что дело в температуре, питании и контакте с окружением, и вам станет понятно, что наши предпочтения схожи.

Рассмотрим детали этой картинки более подробно: для нас правильная температура окружающей среды может способствовать хорошему самочувствию, а для микроорганизмов это вопрос выживания. Возможно, вы знаете, что биологические реакции протекают тем быстрее, чем выше температура. А если и не знаете, то этот принцип все же довольно очевиден (представьте хотя бы, что случится с вашим глясе на солнцепеке, если вы будете долго плескаться в бассейне). Тепловое воздействие ускоряет процессы, вот почему мы запираем бактерии в термостаты, когда хотим, чтобы они размножались, что, попросту говоря, означает деление клеток. Это функционирует, как правило, без проблем, но в какой-то момент высокие температуры скорее вредят, чем приносят пользу, и это нам тоже знакомо хотя бы по тому, что, прокипятив воду, мы убиваем в ней возбудителей болезней.

Если 100 °C – это очевидный перебор, то остается вопрос, какая же температура благоприятна для микробов? Универсального ответа нет, потому что точно так же, как среди нас наряду с почитателями солнца есть те, кто предпочитает проводить отпуск на севере Швеции, так и у грибов с бактериями могут быть разные предпочтения. В общем и целом для большинства организмов 0 °C является нижней границей. С другой стороны, температуры выше 40 °C для подавляющей части микроорганизмов – это уже не ласковое солнышко, а показание к прекращению размножения. Почему? Дело вот в чем. Точка замерзания – это важный ограничивающий фактор, поскольку клетки наполнены водным раствором (цитоплазмой), в котором проистекают все биологические процессы. Когда вода при плюс-минус 0 °C замерзает, в клетках больше ничего не происходит. В них образуются колкие кристаллы льда, которые бактериальную клетку в буквальном смысле слова протыкают и таким образом разрушают. У нас, людей, такой проблемы нет, потому что мы великими стараниями поддерживаем температуру тела на уровне около 37 °C. У прочих же живых организмов, подвергающихся воздействию очень низких температур, например у вечнозеленых растений наших широт, в плазме есть самый настоящий антифриз – средство против замерзания содержимого клеток.

Подобные защитные механизмы мы находим и у некоторых микроорганизмов. По этой причине такие организмы можно замораживать и снова оттаивать – как только температура повысится, они снова примутся радостно размножаться. Простой пример: когда вы кладете стейк из свиной шейки в холодильник, то при температуре 4 °C микробы, которые могут содержаться в мясе, будут делиться так медленно, что вы можете рассчитывать, что стейк сразу не испортится. Он может храниться там пару дней, но если процесс размножения бактерий на мясе нужно остановить на долгий срок, то мясо лучше заморозить. Но учтите: никаких гарантий, что от заморозки умрут все микробы, нет, и вполне возможно, что после оттаивания они снова начнут размножаться. Поэтому размороженный кусок мяса надо быстро бросить на сковородку или как вы там еще хотите его приготовить.

Уловка с холодильником срабатывает, к сожалению, не со всеми микроорганизмами. Каждый из нас когда-нибудь с таким сталкивался: забыли в дальнем углу холодильника кусок сыра, а спустя несколько недель нашли его заплесневелым. Плесневые грибки, как это ни досадно, могут расти и при очень низких температурах, и с ними у нас случаются проблемы не только в холодильнике, но и в холодном погребе.

Но есть и такие микроорганизмы, которые любят тепло, как, например, наши друзья из кишечной флоры, с которыми мы уже немного познакомились. 37 °C для этих бактерий оптимальны, но это не значит, что при 30 или 39 градусах они не будут размножаться. И есть даже такие бактерии, которые любят погорячее. Внимательный читатель сразу вспомнит про горячие источники и археев, их я упоминал в предыдущей главе. Но я имел в виду вовсе не их, ведь мы же хотим разобраться главным образом с явлениями, с которыми сталкиваемся в повседневной жизни. Не знаю, как вы, но я уже целую вечность не купался в 30-градусном источнике… Так что вернемся в свои пенаты, где живет один очень интересный род бактерий, доставляющий нам в последнее время массу хлопот. Речь о легионеллах, которые просто обожают горячие водопроводные трубы и отопительные батареи, причем, что удивительно, при температуре выше 50 °C!

Свое название легионеллы получили потому, что эти бактерии вызывают заболевание – нечто вроде воспаления легких, – которое изначально было описано у группы военных ветеранов. Это случилось в 1976 году: на встрече «Американского легиона» некоторые ее участники подхватили заразу, надышавшись в душе аэрозолем (это мельчайшие капельки в воздухе). На самом деле легионеллез постигает в первую очередь курильщиков и алкоголиков мужского пола старше 60 лет. Так что эти ветераны были, естественно, идеальной целевой группой…

В отличие от понтиакской лихорадки (легкой формы легионеллеза), которую некоторые эксперты считают причиной летнего гриппа, при воспалении легких, вызванном легионеллами, довольно высокий процент смертности, в результате чего на настоящий момент в Германии все объекты, где используется горячая вода, взяты под строгий контроль. В последние годы проблема усугубилась, в частности, потому, что современные домашние устройства для отопления и для подачи горячей воды работают уже не при столь высоких температурах, как прежде. Это значит, что легионеллы могут размножаться, например, в резервуаре для горячей воды, и когда человек будет принимать душ, он рискует вдыхать вредные, содержащие микробы капельки. Поэтому современные отопительные устройства сконструированы так, чтобы периодически нагревать воду до 65 °C. Это позволяет избавиться от засевших в резервуарах легионелл. Если у вас такого современного устройства нет, то во избежание проблем вам следует каждые два месяца самим подкручивать регулятор температуры.

Однако при температуре выше 60 °C даже легионеллы откидывают копыта, поскольку все процессы, происходящие в клетках – будь то клетки бактериальные или человеческие, – управляются и осуществляются ферментами. Ферменты состоят из протеинов, которым высокая температура, как правило, противопоказана: она разрушает типичную структуру протеинов, столь необходимую им для функционирования. То же происходит с яичным белком на горячей сковородке. Белок состоит в основном из протеинов, собственно, он и дал название этому классу веществ: протеин = (вот сюрприз!) белок.

Итак, высокие температуры разрушают протеины в клетках (если вы хотите произвести впечатление, то можете сказать «денатурируют»), и тогда все процессы там останавливаются. Занавес. Поскольку эта проблема касается принципиально всех клеток, то мы очень стараемся не допускать чрезмерного повышения температуры нашего тела: например, начинаем потеть, когда становится жарко. Бактерии, естественно, это делать не умеют. Вообще-то жаль, если задуматься, ведь 40 триллионов бактериальных клеток в организме человека могли бы стать очень существенной целевой группой для производителей дезодорантов. Они, правда, разработали ряд других средств от воздействия жары, но жара, как вы поняли, сама прекрасно убивает микробы.

Итак, давайте запомним: бактерии и грибы могут, в зависимости от их вида, выживать и размножаться в широком температурном диапазоне. Чтобы помешать этому, их нужно либо заморозить (низкотемпературная морозильная камера), либо поддать им пару.

Но подходящая температура – это не единственное, что нужно микроорганизмам для жизни. В конце концов, они не меньше нашего любят не только болтаться у бассейна, но и вкушать при этом кофе глясе… хотя для большинства из нас потребляемые с ним калории будут лишними, и все же – для комфортного самоощущения какое-нибудь лакомство просто необходимо. То же и с микробом: ему требуются питательные вещества, но что именно по вкусу бактерии? Ответ на этот вопрос и прост, и сложен одновременно, поскольку в принципе нет такого источника питания, который бы хоть какие-нибудь виды микроорганизмов для себя не открыли. Под источниками питания я, однако, не имею в виду подразделение на мясо и свежие овощи, как вы, возможно, подумали. Честно говоря, я пока еще не задумывался о том, есть ли на свете микробы-веганы; все эти тонкости большинству бактерий и грибов по барабану. Микробиологи подразделяют своих подопечных на гораздо более широкие категории: на те микроорганизмы, которые преобразуют в энергию органическую материю (что, впрочем, мы тоже делаем независимо от того, съели мы шницель из свинины или из соевых бобов), и на те, которые предпочитают питаться неорганическими субстанциями.

В органических веществах мы, в общем-то, ориентируемся: есть углеводы (к примеру, сахар и крахмал, но также целлюлоза, если вы микроб), белки и жиры. Микроорганизмы в принципе потребляют все эти питательные вещества, и это вполне понятно: в них во всех заложено много энергии. А как насчет неорганических веществ? Не знаю, когда в вашем меню в последний раз был бефстроганов из железа с пюрированной серой на гарнир, могу лишь сказать про себя, что ничего подобного пока не пробовал. Но если серьезно: некоторым бактериям это нравится. Когда во время своих лекций я объясняю, как именно происходит переработка этих веществ, процентов, наверное, девяносто моих студентов сидят в «Фейсбуке», поэтому не буду здесь вдаваться в подробности. Скажу лишь, что у поедателей железа довольно нелегкая доля, и микроб тоже предпочел бы ливерную колбаску, будь у него возможность ее раздобыть. Но вот что стоит запомнить: нет ничего, чего бактерии не смогли бы переработать. Это их свойство могло бы, кстати, приносить практическую пользу; так, можно было бы, например, изничтожить нефтяное пятно в Северном море с помощью специальных штаммов бактерий или очистить территории старых химических заводов от токсичных веществ. Некоторые бактерии могут получать энергию из солнечного света, как растения. А вот грибы устроены проще и жрут все, что попадет им на тарелку. Что еще раз свидетельствует о нашем относительно близком родстве с шампиньоном.

Однако для выработки энергии из свиной рульки с картофельными клецками (будем исходить из этого благоприятного расклада, а не из того, что обычно происходит на практике, когда свиная рулька перекочевывает непосредственно в жировые клетки в области живота) нам требуется кое-что еще, а именно кислород. Говоря простыми словами, он нужен нам затем, чтобы захватывать энергию, содержащуюся в углеводах, белках и жирах, прежде чем эта энергия на пути через наши клетки не будет выкачана из пищи и заныкана по другим местам. При этом атомы водорода из органических веществ взаимодействуют с кислородом, и от некогда калорийных составляющих нашего обеда остается лишь двуокись углерода (СО₂). Такое явление называют дыханием, и с биологической точки зрения это исключительно эффективный способ добычи энергии. Неудивительно, что его используют также многие микроорганизмы, однако есть тут маленькая закавыка: молекула кислорода довольно агрессивна и может нанести клетке огромный урон (подсказка: свободные радикалы). У клеток человеческого организма есть некоторые защитные механизмы, способные сдерживать разрушительную силу кислорода. Но у многих микробов таких примочек в запасе нет, и потому они вынуждены не только обходиться без дыхания, но и залезать в самые укромные уголки, куда не доберется кислород. Такой образ жизни называют анаэробным, а его приверженцев – анаэробионтами. Эти самые анаэробионты в большинстве своем довольно несимпатичные малые, главным образом потому, что продукты обмена веществ бескислородного метаболизма, как правило, отвратительно воняют.

Итак, мы прошлись сейчас почти по всем важнейшим факторам, влияющим на жизнь микроба: температура, питательные вещества, присутствие или отсутствие кислорода. Интересно, что у микробов встречаются самые дикие предпочтения или комбинации этих факторов: например, есть бактерии, которые вместо кислорода «дышат» серными соединениями, или такие, которые благоденствуют лишь при температуре 120 °C и выше. Но есть еще кое-что, без чего большинство микробов не может обойтись, – это вода. Утверждение банальное, но в то же время чрезвычайно важное. Если на температуру, количество кислорода и наличие питательных веществ вы сами влиять не можете (если только вы не смываете в раковину волосы и щетину, не сидите на голодном пайке и не прогреваете квартиру до 70 °C), то против избытка влаги, а заодно и против непрошеных гостей-микробов вы кое-что можете предпринять.

Почему серый хлеб и хрустящие хлебцы не плесневеют? Разумеется, потому, что в хрустящих хлебцах практически нет влаги, и, следовательно, микроорганизмы ими не интересуются. Еще один пример: если вы хотите сохранить фрукты на долгое время, вы можете сварить из них варенье, причем с большим количеством сахара. «Опять он растекается мыслью по древу», – наверное, подумали вы, – но нет, не растекаюсь, ведь варенье может долго храниться именно из-за того, что в нем у микробов нет возможности воспользоваться водой. Почему? Да потому, что дело не в фактическом содержании влаги в продукте питания, а в том, сколько влаги доступно бактериальным и грибковым клеткам. Из-за сахара в варенье настоящий дефицит воды, по крайней мере с точки зрения одноклеточных живых существ. Дело в том, что молекулы сахара окружают себя слоем из молекул воды – гидратной оболочкой, – и этот слой накрепко приклеивается к сахару, так что клетки микроорганизмов могут тянуть их и рвать сколько угодно, но молекулу воды они из оболочки не вынут. Хуже того: молекулы сахара со своей стороны тоже пытаются добраться до воды, содержащейся в молекулах микроорганизмов, причем небезуспешно. В варенье микробы форменно высыхают и погибают, поэтому вы можете не беспокоиться, как бы ваше варенье не испортилось.

Этот феномен с транспортировкой воды из клетки называется осмосом, и в биологии он играет важнейшую роль. Клетки корней растений, например, содержат большое количество растворенных веществ (не только сахара, принцип действует и с другими веществами, например с солями), которые даже через стенки клеток могут засасывать воду из земли и прямо-таки накачивать этой водой клетки. Растения сохраняют таким образом форму, однако вода им нужна также для фотосинтеза. Поэтому они зависят от постоянного поступления влаги, и если вы когда-нибудь забудете полить цикламен, подаренный вам ко дню рождения тетей Гудрун, то листья у него повиснут именно потому, что в них не накачивается вода.

Но вернемся к микробам. Хотите подпортить жизнь коллеге? Вы можете сделать это, щедро посыпав что-то из его продуктов сахаром или солью. Единственный минус тут в том, что высококонцентрированные сахарные и солевые растворы (если вы проделываете это, скажем, с овощами или фруктами) извлекают воду из клеток продуктов, подлежащих консервации. Вы запросто можете это сами проверить, когда будете в следующий раз готовить салат из огурцов. Через пару минут после того, как вы посыплете огурцы солью, нарезанные огуречные кружки будут плавать в собственном соку.

Все это, разумеется, работает не только с продуктами питания, но и почти везде. Не случайно страховой эксперт, пришедший в вашу квартиру освидетельствовать проблему с плесенью, будет искать причину этой проблемы, имя которой, как вы уже догадываетесь, конечно же, влага. Когда обои попорчены плесенью, то обычно происходит это от того, что стена под ними влажная, чаще всего вследствие плохой герметизации или поврежденной трубы. В наши дни такое вполне вероятно также из-за так называемых тепловых мостов, особенно если вы живете в хорошо изолированном доме. Дело в том, что в таких домах внутренняя стена благодаря внешней теплоизоляции сохраняет тепло. Что само по себе прекрасно, но если на каком-то месте изоляцию проложить забыли – часто это бывает возле оконных проемов и у стыков между домами, – то водяной пар будет конденсироваться внутри, в квартире, аккурат на холодном месте, так же как пар в ванной комнате обычно осаждается на относительно прохладном зеркале. А поскольку повсюду в воздухе летают споры плесневых грибков, они, естественно, начинают расти именно там, где собирается влага, вот вам и нанесенный ущерб. Прежде чем пытаться вывести плесень химическими средствами, поищите возможный источник влаги; в большинстве случаев он находится, и проблема сама по себе уйдет, как только будет проведен дренаж.