При установлении распространения теплолюбивых микроорганизмов в природе под термофилами мы подразумеваем совокупность микроорганизмов, способных развиваться при 60°.
Анализ причин, вызывающих нахождение термофильных микроорганизмов в разных субстратах, заставил многих исследователей предполагать, что эти формы микробов происходят из почвы, откуда они с пылью распространяются в окружающей среде. Отчасти в силу этого мы начинаем рассмотрение вопроса об экологии теплолюбивых микроорганизмов с установления их нахождения в почвах. Достаточно широкие исследования по теплолюбивой микрофлоре почвы проводил автор настоящей работы, причем полученные данные до сих пор опубликованы далеко не полностью.
Термофильные микроорганизмы были обнаружены в почве давно. Вскоре после работ Микеля появилось исследование Глобига (1888). Он выделил из садовой почвы ряд термофильных бактерий и один актиномицет, развивавшийся в интервале достаточно высоких температур (до 70°). Глобиг заключил, что размножение теплолюбивых микроорганизмов происходит в верхних слоях почвы, хорошо обеспеченных теплом благодаря инсоляции. Эта точка зрения, как будто, подтверждалась тем, что термофилы обнаруживались Глобигом в поверхностных слоях почвы, но их не удавалось находить более глубоко в почве.
Много работ по термофильным микроорганизмам почвы было выполнено за границей, но значительное большинство из них производилось без определенной системы и мало способствовало уяснению закономерностей, определяющих появление термофилов в почве.
Лишь исследования, произведенные в Советском Союзе, где на необъятных просторах залегает целая гамма почвенных типов, дали возможность достаточно надежно выяснить интересующий нас вопрос.
Мы не будем давать здесь перечня отдельных работ, в которых исследователи сообщали о нахождении в тех или иных почвах теплолюбивых микроорганизмов, и ограничимся сообщением некоторых обобщающих данных. Если даже ограничиться наблюдениями, сделанными в России и в Советском Союзе, то станет совершенно очевидным весьма широкое распространение термофильных микробов.
Исследование почвенных термофилов было начато у нас Рабинович (1895) и Циклинской (1898). Последняя нашла в почвах бактерии, актиномицеты и грибы, развивающиеся при высокой температуре. Термофильный актиномицет — Thermostreptothrix vulgaris и гриб Thermomyces lanuginosus были ею описаны как почвенные организмы.
Свои исследования Циклинская проводила в Москве и частично в Париже. У нее сложилось впечатление, что на севере термофилов нет, так как в образцах почвы, доставленных ей из Антарктики, данных микроорганизмов не удалось обнаружить. Более поздние работы, однако, показали, что в северных почвах существует теплолюбивая микрофлора.
В 1928 г. были опубликованы материалы Егоровой, изучавшей образцы морских грунтов и почвы Крайнего Севера. В данном случае типичные термофилы, не растущие при 36°, были найдены в почвах островов Диксон, Уединения, Визе, Новой Земли (мыс Желания), а также в грунтах Карского моря. К сожалению, каких-либо количественных данных в своем исследовании Егорова не приводит. Она высказывает предположение о том, что термофильные микроорганизмы заносятся на север и там находятся в латентном состоянии.
Наши исследования, проведенные за период 1926—1945 гг., позволили установить присутствие теплолюбивых микробов в почвах весьма различных широт. Удалось подметить, что богатство термофилами зависит не от географических условий, а от культурного состояния почвы. Эта точка зрения будет последовательно развита в дальнейшем изложении.
Имшенецкий (1936—1944) отмечает весьма нередкое нахождение термофильных бактерий в окультуренных почвах.
Микроорганизмы, развивающиеся при высокой температуре, были найдены также в почвах других континентов. В Африке их наличие установили де Круи (de Kruyff, 1909) и Негр (Negre, 1913). Де Круи высказал соображение, что термофилы должны чаще встречаться в почвах тропических стран, где их размножению благоприятствует достаточно высокая температура. По его данным, вода и воздух тропиков также содержат значительное количество теплолюбивых микроорганизмов.
Негр описал кокки, стафилококки, вибрионы, а также палочки, обладающие термофилией и обнаруженные им в песках Оахары и в водных источниках Алжира.
Кокковидные формы и вибрионы не могли развиваться выше 60°, и их температурный оптимум лежал между 37—50°. Минимальную температуру они имели около 22°. Судя по этим данным, отмеченные микроорганизмы должны быть отнесены к термотолерантным формам. Неспороносные палочки тоже не росли при температурах, превышающих 60°, но бациллярные формы развивались до 70°.
Бердже (Bergey, 1919) нашел термофильные бактерии в почвах Америки.
В 1927 г. Фейрер (Feirer) из образцов американских почв выделил довольно большую коллекцию термофильных бактерий, не растущих при 37—40°. Максимальная температура у них находилась около 80°. Все разнообразие изученных Фейрером бактерий оказалось представителями 10 видов, довольно подробно описанных им как новые виды.
Можно ограничиться приведенными примерами. Они достаточны для того, чтобы прийти к выводу о повсеместном распространении термофильных микроорганизмов в почвах земного шара. Термофилы встречаются в разных поясах Земли, и это обстоятельство казалось микробиологам чрезвычайно загадочным, так как в северной полосе условия для размножении термофилов весьма неблагоприятны.
Термофильная микрофлора почв оказалась весьма разнообразной по ее составу. Бактерии здесь представлены почти всеми описанными физиологическими группами. Почвы богаты термофильными аммонификаторами, денитрификаторами, возбудителями разных брожений и т. д.
При установлении термофильных бактерий в почве обычно использовался метод посева почвенной суспензии на твердые среды или прием обогащения жидкой питательной среды. Цимиецкая (Ziemiecka, 1934) применила оригинальный метод исследования: Она использовала бактериоскопический прием. Холодного и зарывала на некоторое время в почву, находившуюся в термостате с высокой температурой, стекла с нанесенными на них разнообразными органическими веществами.
В почве обнаружены термофильные актиномицеты (Циклинская, Gilbert и др.), а также грибы, развивающиеся при высокой температуре. Многие термофильные микроорганизмы, выделенные из почвы, описаны как новые виды.