Микробиология (от греч. micros – малый, bios – жизнь, logos – учение) – наука о мельчайших невидимых невооруженным взглядом живых объектах – микроорганизмах, закономерностях их развития и тех изменениях, которые они вызывают в среде обитания и в окружающей среде.
Термин «микроорганизмы» ввел французский ученый Седдило в конце XIX века.
Микроорганизмы – наиболее древняя форма организации жизни на Земле, они появились задолго до возникновения растений и животных – примерно 3-4 млрд. лет тому назад. В настоящее время они представляют собой по количеству самую значительную и самую разнообразную часть организмов, населяющих биосферу Земли. Они находятся в воздухе, воде, почве, пище, на окружающих нас предметах, на поверхности и внутри нашего тела и других организмов животного и растительного мира, и даже в космосе.
Все микроорганизмы подразделяются на:
Ø патогенные (от греч. patos – болезнь) – болезнетворные, т.е. способные вызвать инфекционное заболевание;
Ø условно-патогенные – вызывают заболевания при определенных условиях;
Ø сапрофитные (от греч. sapros – гнилой и phyton – растения) – непатогенные/неболезнетворные, не вызывают заболевания у человека.
Название «микробиология» предложено французским ученым Дюкло. Микробиология зародилась в пределах биологии. Затем она постепенно дифференцировалась на самостоятельные научные дисциплины:
Ø общая;
Ø частная;
Ø медицинская;
Ø клиническая (изучает микроорганизмы, вызывающие заболевания в ЛПУ);
Ø санитарная;
Ø ветеринарная (изучает микроорганизмы, патогенные для животных);
Ø сельскохозяйственная (изучает микроорганизмы – вредителей растений);
Ø морская (изучает микроорганизмы – обитателей морей и океанов);
Ø космическая (изучает микроорганизмы, населяющих космическое пространство);
Ø техническая микробиология (использует микроорганизмы для получения разнообразных продуктов, необходимых для жизнедеятельности людей – вакцины, диагностикумы, ферменты и т.д.).
Предмет изучении общей микробиологии – общие закономерности, биологические свойства микроорганизмов вне зависимости от их видовой принадлежности: морфологию, физиологию, биохимию, генетику, экологию, эволюцию и другие признаки микроорганизмов.
Предмет изучении частной микробиологии – особенности биологических свойств микроорганизмов, характерных определенному виду.
Предмет изучения медицинской микробиологии – патогенные и условно-патогенные микроорганизмы, процессы их взаимодействия с макроорганизмом.
Задачи медицинской микробиологии:
Ø микробиологическая диагностика инфекционных заболеваний;
Ø разработка методов специфической профилактики;
Ø разработка этиотропного лечения инфекционных болезней.
В составе медицинской микробиологии выделяю следующие разделы:
Ø бактериология (объект изучения – бактерии);
Ø вирусология (объект изучения – вирусы);
Ø микология (объект изучения – грибы);
Ø прототозоология (объект изучения – простейшие);
Ø альгология (объект изучения – микроскопичские водоросли);
Ø иммунология (объект изучения – защитных реакции организма) и др.
Предмет изучения санитарной микробиологии, тесно связанной с медицинской микробиологией, – санитарно-микробиологическое состояние объектов окружающей среды и пищевых продуктов, разработка санитарно-микробиологических нормативови методов индикации патогенных микроорганизмов в различных объектах окружающей среды.
Исторические этапы развития микробиологии.
Выделяют 5 исторических периода развития и становления микробиологии как науки.
I. Эвристический период.
Многие тысячелетия человечество пользовалось плодами жизнедеятельности микроорганизмов, не подозревая об их существовании. Хотя мысль о наличии в природе невидимых живых существ возникала у многих исследователей. Гиппократ, Парацельс (VI век до н.э.) высказывали предположение о том, что «миазмы», обитающие в болотах, вызывают различные болезни у человека, попадая в его организм через рот. В наиболее законченной форме идею сформулировал Джироламо Фракосторо в труде «О контагиях, контагиозных болезнях и лечении» (1546 г.): заражение человека может происходить тремя путями – при непосредственном соприкосновении, опосредованно (через предмет) и на расстоянии, но при обязательном участии контагий («зародышей болезней»). Однако это были гипотезы, доказательств которых у них не было.
II. Описательный период (морфологический) – охватывает вторую половину XVIII века и продолжается до середины XIX века. Связан с созданием микроскопа и открытием микроскопических существ, невидимых глазом человека. Первый микроскоп был создан в 1590 г. Гансом и Захарием Янсенами, но у него было увеличение всего лишь в 32 раза. Голландский натуралист Антоний Левенгук (1632-1723 гг.) сконструировал микроскоп с увеличением в 160-300 раз, при помощи которого ему удалось обнаружить мельчайших «живых зверьков» (анималькусов) в дождевой воде, зубном налете и других материалах. Зарисованные им формы микроорганизмов были удивительно правдивы.
В этот же период в 1771 г. выдающийся русский врач Данило Самойлович (1744-1805 гг.) в опыте самозаражения гноем больных чумой доказал роль микроорганизмов в этиологии чумы и возможность предохранения людей от чумы с помощью прививок. Д.С. Самойлович был убежденным сторонником живой природы возбудителя чумы и за 100 с лишним лет до открытия этого микроба пытался обнаружить его. Лишь несовершенство микроскопов того времени помешало ему сделать это. Он предположил возможность искусственного создания невосприимчивости к инфекционному агенту и даже предпринял попытку создания противочумной вакцины. Эти исследования предшествовали работам Э. Дженнера. Работы Д.С. Самойловича внесли большой вклад в разработку мероприятий по борьбе с чумой.
В 1796 г. Эдвард Дженнер (1749-1823 гг.) создал и успешно применил вакцину для профилактики натуральной оспы, взяв материал от доярки, больной коровьей оспой.
III. Физиологический период (Пастеровский) (вторая половина XIX века) – «золотой век» микробиологии. С момента обнаружения микроорганизмов, возник вопрос не только об их роли в патологии человека, но и об их устройстве, биологических свойствах, процессах жизнедеятельности, экологии и т.д. Поэтому с середины XIX века началось интенсивное изучение физиологии бактерий.
Л. Пастер (1822-1895 гг.) – основатель французской школы микробиологии (химик по образованию, талантливый экспериментатор, сделал ряд фундаментальных открытий во многих областях науки, в том числе и в микробиологии), его основные достижения:
Ø открытие бактериальной природы брожения и гниения при изучение болезней вина и пива;
Ø предложение мягкого метода стерилизации – пастеризации;
Ø доказательство невозможности самопроизвольного зарождения жизни (если стерильный бульон оставить в открытой колбе, то он прорастет, но если стерильный бульон поместить в колбу, сообщающуюся с воздухом через спиральную трубку, то бульон не прорастет, т.к бактерии осядут на изогнутых частях трубки);
Ø создание основ вакцинного дела;
Ø разработка и получение вакцины против бешенства, сибирской язвы у животных и куриной холеры;
Ø открытие возбудителей сибирской язвы (Bacillus anthracis), родовой горячки (стрептококки), фурункулеза (стафилококки).
Р. Кох (1843-1910 гг.) – основатель школы немецких микробиологов, его достижения:
Ø внедрение в практику микробиологии анилиновых красителей, иммерсионной системы, плотных питательных сред;
Ø открытие возбудителей туберкулеза и холеры у человека;
Ø сформулирована триаду критериев, по которым можно было установить связь инфекционного заболевания с определенным микроорганизмом (триада Генле-Коха – эти принципы до Коха выдвигал Генле, а Кох сформулировал и развил):
1) микроб, предполагаемый в качестве возбудителя болезни, всегда должен обнаруживаться только при данном заболевании, не выделяясь при других болезнях и от здоровых людей;
2) данный микроб должен быть выделен в чистой культуре;
3) чистая культура этого микроба должна вызывать у экспериментального животного заболевание с клинической и паталогоанатомической картиной, свойственной заболеванию человека.
Сейчас эта триада имеет относительное значение, установление роли микроорганизма в развитии инфекционного заболевания не всегда укладывается в рамки триады.
IV. Иммунологический период (конец XIX – начало XX веков), связан с работами И.И. Мечникова и П. Эрлиха.
И.И. Мечников (1845-1916 гг.) – один из основоположников иммунологии, описал явление фагоцитоза (клеточная теория иммунитета).
Пауль Эрлих (1854-1915 гг.) сформулировал теорию гуморального иммунитета, объяснив происхождение антител и их взаимодействие с антигенами.
В 1908 г. И.И. Мечникову и П. Эрлиху была присуждена Нобелевская премия за работы в области иммунологии.
Конец XIXознаменовался эпохальным открытием царства вирусов.
Д.И. Ивановский (1864-1920 гг.) – первооткрыватель вирусов. Будучи сотрудником кафедры ботаники Петербургского университета в 1892 г. при изучении мозаичной болезни табака пришел он к выводу, что заболевание вызвано фильтрующимся агентом, впоследствии названным вирусом.
1928 г. – А. Флеминг, изучая явления микробного антагонизма, получил нестабильный пенициллин.
А в 1940 г. – Г. Флори и Э. Чейн получили стабильную форму пенициллина.
Отечественный пенициллин был разработан в 40-е годы прошлого столетия ленинградским микробиологом З.В. Ермольевой.
V. Современный период (начался в середине XX века) связан с научно-технической революцией в естествознании.
1944 г. – О. Эвери, К. Мак-Леод, К. Мак-Карти доказали роль ДНК в передаче наследственной информации.
1953 г. – Д. Уотсон и Ф. Крик расшифровали структуру ДНК.
В 60-70 гг. появились работы по генетике бактерий, становление генной инженерии.
1958 г. – П. Медавар и Гашек описали явление иммунологической толерантности. 1959 г. – Р. Портер и Д. Эдельман смоделировали молекулу иммуноглобулина.
1982 г. – Р. Галло, 1883 г. Л. Монтанье открыли ВИЧ.