ОСНОВЫ МИКРОБИОЛОГИИ - В. М. Самыгин - 2015

ГЛАВА 1. ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ МИКРОБИОЛОГИИ

Микробиология - наука, изучающая микроорганизмы, то есть мельчайшие живые существа, которые можно видеть только при помощи микроскопа. Предположения о существовании в природе невидимых живых существ возникали у многих исследователей еще в период эмпирического познания (эмпиризм - опыт), ярким выразителем которого являлся Гиппократ (460-370 г. до н.э), полагавший, что во время эпидемий воздух содержит особые болезнетворные испарения - «миазмы». Однако первым микробов увидел голландский натуралист Антоний Левенгук (1632-1723), сконструировавший простейший микроскоп, при помощи которого ему удалось обнаружить мельчайших «анималькулей» (живых зверьков) в дождевой воде, зубном налете и других материалах (морфологический или описательный период).

Гиппократ (460-370 до н.э.)

Антоний Левенгук (1632-1723)

Начало изучения микроорганизмов в России связано с преобразовательной деятельностью Петра I. Во время заграничных поездок в 1698 г. Петр I ознакомился с микроскопами Левенгука, и они были приобретены для России. Вскоре было налажено производство микроскопов в дворцовых мастерских. Первые микроскопы в России использовали как для «увеселения глаз и души», так и для научных работ.

После открытия микроорганизмов встал вопрос об их систематике, становление которой связано в определенной мере с именем шведского естествоиспытателя Карла Линнея (1707-1778).

Поворотным этапом в развитии микробиологии явилась середина XIX века - эпоха Луи Пастера и Роберта Коха (физиологический период).

Гениальными работами Л. Пастера было установлено, что микроорганизмы способны изменять среду, в которой они живут, и вызывать разнообразные химические превращения. Им было обнаружено, что различные виды брожения (масляное, спиртовое и др.) вызываются строго определенными микроорганизмами, отличающимися друг от друга по своим морфологическим и физиологически свойствам. Исследования этого ученого позволили выяснить роль микробов в круговороте веществ в природе, в частности в процессах брожения и гниения. При изучении брожения Л. Пастер открыл явление анаэробиоза, т. е. способность микроорганизмов развиваться без доступа кислорода. Он убедительно опроверг утверждения о самопроизвольном зарождении жизни. Для стерилизации различных продуктов брожения Л. Пастер предложил щадящий метод, названный позже пастеризацией. Путем экспериментального заражения животных он доказал, что выделенные при сибирской язве бактерии являются возбудителями данного заболевания. А обнаружение стафилококков у больных фурункулезом и остеомиелитом позволило сделать вывод, что один и тот же микроб является возбудителем обоих заболеваний. На основании своих опытов, направленных на изыскание средств борьбы с инфекционными болезнями, Пастер пришел к выводу, что некоторые старые культуры бактерий утрачивают способность вызывать заболевания. В то же время они создают иммунитет к повторному заражению свежими культурами этих бактерий. Вершина деятельности Пастера - исследования по борьбе с бешенством. Несмотря на многочисленные безуспешные попытки выделить возбудителя бешенства на искусственной среде или хотя бы увидеть его под микроскопом (он относится к вирусам, которые в то время не были известны), Пастер вакцинировал ребенка, используя мозг больного животного, и тем спас его от неизбежной смерти. До настоящего времени учреждения, где проводятся прививки против бешенства, в честь Пастера называются пастеровскими станциями.

Луи Пастер (1822-1895)

Выдающемуся немецкому ученому Роберту Коху принадлежит приоритет введения в микробиологическую практику метода выделения чистых культур на плотных питательных средах, который сыграл важнейшую роль в развитии микробиологии и широко применяется в настоящее время.

Р. Кох впервые использовал анилиновые красители для окраски микробов и применил при микроскопии иммерсионную систему и микрофотографирование.

Другой методической проблемой, решенной Р. Кохом и его учениками, была разработка культуральных сред, пригодных для выделения возбудителей инфекционных болезней. Р. Кох стал использовать для этих целей мясные экстракты и настои. Таким образом, появился питательный бульон и твердый питательный агар, которые до сих пор используются в обычных бактериологических работах. Ученик Р. Коха - Р. Петри ввел в микробиологическую практику стеклянные чашки с крышками, которые сейчас называются чашками Петри.

Открытый Р. Кохом возбудитель туберкулеза, широко распространенного в то время тяжелого заболевания человека, был назван «палочкой Коха». Ему принадлежит и открытие возбудителя холеры - «запятой Коха» - во время вспышки этого заболевания в 1883 году в Египте. Разработанные методы выделения и выращивания

микробов вскоре дали возможность ученикам Коха открыть ряд новых возбудителей инфекционных заболеваний: дифтерии (Клебс и Леффлер), брюшного тифа (Эберт и Гаффки), столбняка (Николайер и Китазато), менингита (Вексельбаум).

В Берлине для Коха был создан институт, который наряду с Пастеровским институтом в Париже стал мировым центром бактериологической науки. Возглавляемая Р. Кохом немецкая школа сосредоточила свои усилия на выделении, культивировании и описании возбудителей инфекционных заболеваний. Руководимая Л. Пастером Французская школа изучала патогенез инфекционных заболеваний, механизм выздоровления и выработки иммунитета. За 25 лет было открыто и описано большинство важнейших бактерий, вызывающих заболевания у человека. Это было самым грандиозным переворотом в медицине за всю историю человечества.

Роберт Кох (1843-1910)

Развитие микробиологии в первой половине XX века можно рассматривать как иммунологический период. Были разработаны многие диагностические реакции (Вассермана, Видаля, Вейля-Феликса). В этот период И. И. Мечниковым было создано учение о невосприимчивости (иммунитете), разработана теория фагоцитоза и обоснована клеточная теория иммунитета. Одновременно П. Эрлихом была предложена гуморальная теория иммунитета. Он считал, что иммунитет возникает в результате образования в крови антител, которые нейтрализуют яд. В 1908 году И. И. Мечникову и П. Эрлиху была присуждена Нобелевская премия.

И. И. Мечников (1845-1916)

Пауль Эрлих (1854-1915)

Важнейшим событием в истории микробиологии было открытие особого класса возбудителей заболеваний человека, животных и растений вирусов. 12 февраля 1892 г. Д. И. Ивановский сообщил, что возбудителем мозаичной болезни табака является фильтрующийся через бактериальные фильтры вирус. Эту дату считают днем рождения науки вирусологии, а Д. И. Ивановского - ее основоположником.

Открытие Д. И. Ивановского было вскоре подтверждено другими исследователями, и в течение нескольких лет было обнаружено, что многие весьма распространенные болезни человека, растений и животных вызываются подобными субмикроскопическими агентами, проходящими через бактериальные фильтры.

Важной вехой этого периода явились становление и первые успехи химиотерапии инфекционных болезней, основные принципы которой заложили П. Л. Романовский и Пауль Эрлих. В 1929 г. А. Флемингом был открыт пенициллин, и началась эра антибиотиков.

Современный молекулярно-генетический этап развития микробиологии начался во второй половине XX-го века в связи с достижениями генетики и молекулярной биологии. Создание электронного микроскопа сделало видимым мир вирусов и макромолекулярных соединений. Именно на бактериях Эвери, Маклеод и МакКарти доказали роль ДНК в передаче наследственных признаков. Расшифровка основных принципов кодирования генетической информации в ДНК, а также обнаружение универсальности генетического кода позволили установить общие молекулярно-генетические закономерности, свойственные всех живым организмам. Расшифровка генома кишечной палочки (Тейлор и Томан) сделала возможным искусственное конструирование генов и их перенос из одних клеток в другие.

Д. II. Ивановский (1864-1920)

Апександер Флеминг (1881-1955)

Исследования в области молекулярной вирусологии позволили идентифицировать различные вирусы и показали способность вирусной ДНК встраиваться в геном чувствительной клетки.

Спектр новых возбудителей, обнаруженных в этот период, достаточно широк и включает вирусы (например, ВИЧ), бактерии (например, Legionella, Helicobacter) и паразитарных микроорганизмов (например, Cryptosporidium).