ЛЕКЦИЯ 1.
План
1.Предмет изучения Микробиология.
2.Основоположники микробиологии
МИКРОБИОЛОГИЯ – наука о жизни малых существ (от греч. «микрос» – малый, «биос» – жизнь, «логос» – наука). Она является одной из составных частей Биологии, а оставшиеся две части – это Ботаника и Зоология. Микроорганизмы настолько малы, что не воспринимаются ни одним из наших органов чувств, поэтому при их изучении требуются специальные методы исследования, одним из которых является световой микроскоп и его варианты, а также электронный микроскоп. Впервые описал увиденные микроорганизмы голландский естествоиспытатель Антони ван Левенгук в конце 17 века,
но его не считают основоположником микробиологии, хотя он увидел и описал множество микроскопических существ (бактерии, дрожжи, простейших), о которых люди не имели представления. Левенгука считают прекрасным для своего времени микроскопистом, т.к. он описал еще и эритроциты, сперматозоиды, строение глаз насекомых, мышечных волокон и др.
Основоположником микробиологии считается французский ученый Луи Пастер (1822-1895), который обнаружил разнообразие жизнедеятельности микроорганизмов. Он первым открыл
природу брожения, назвав его не химическим, а биологическим процессом, опроверг теорию самозарождения жизни, в том числе микроорганизмов, изучил этиологию многих инфекционных заболеваний, ввел методы асептики и антисептики. Он же изобрел и пастеризацию. Сам процесс, названный в его честь пастеризацией, Пастер открыл, прежде всего, для сохранения полезных свойств и вкуса вина. Благодаря многолетним работам ученого и его учеников были найдены и стали использоваться на практике вакцины против куриной холеры, сибирской язвы, краснухи свиней и, наконец, против бешенства.
Работы Пастера по оптической асимметрии молекул легли в основу стереохимии.
Таким образом, Луи Пастер является основоположником трех наук (стереохимии, микробиологии и иммунологии – науки о защитных силах организма).
Работы Пастера открыли золотой век микробиологии, когда были получены очень важные достижения в этой области. В других странах появляются исследователи, развивающие эту науку. В Германии - Роберт Кох (1843-1910)
один из основоположников современной бактериологии и эпидемиологии, основоположник медицинской микробиологии. Впервые выделил чистую культуру возбудителя сибирской язвы, доказал ее способность к спорообразованию. Предложил способы дезинфекции. Он стал проводить многочисленные микробиологические исследования, используя мышей в качестве подопытных животных.
Благодаря своим открытиям Кох вскоре стал широко известен в научных кругах, и в 1880 году его назначили правительственным советником в Имперском отделении здравоохранения в Берлине. В 1881 году ученый опубликовал работу «Методы изучения патогенных организмов», в которой описал способ выращивания микробов в твердых средах. Этот способ был чрезвычайно важен для изолирования и изучения чистых бактериальных культур.
Работы Коха несколько пошатнули авторитет Луи Пастера, который в то время считался выдающимся микробиологом. После того как Кох опубликовал критические отзывы об исследованиях Пастера, касающихся сибирской язвы, между двумя учеными вспыхнула острая дискуссия. На протяжении нескольких лет они вели ее как на страницах прессы, так и в публичных заявлениях.
Кох заметил, что в окрестностях Вольштейна распространилась сибирская язва – эндемическая болезнь крупного рогатого скота и овец. Она поражает легкие, вызывает карбункулы кожи и изменения лимфоузлов. Коху было известно об опытах Луи Пастера с животными, больными сибирской язвой, и он решил провести собственное исследование. Под микроскопом он проследил весь жизненный цикл бактерий сибирской язвы, увидев, как одна палочка (Bacillus anthracis)порождает миллионы себе подобных.
В 1882 году он открыл возбудителя туберкулёза (Mycobacterium tuberculosis), а затем создал псевдовакцину «Туберкулин». За исследования в 1905 году награждён Нобелевской премией по физиологии и медицине.
Русский микробиолог Сергей Николаевич Виноградский (1856-1953) явился основателем совершенно другого направления микробиологии, не связанного с медиуиной. Слово «микробиология» у многих ассоциируется с медициной, с изучением болезнетворных бактерий. Но подавляющее большинство бактерий живут сами по себе и никаких болезней не вызывают. Они существовали на Земле задолго до появления не только человека, и не только любых животных и растений, но даже – одноклеточных простейших. Именно бактерии обеспечивали, да и продолжают обеспечивать, круговорот всех основных необходимых для жизни химических элементов. Изучением деятельности бактерий в природе – занимается общая микробиология, а один из её основателей – наш выдающийся соотечественник С.Н. Виноградский, которого называют и основоположником сельскохозяйственной микробиологии. Алексей Гиляров в своей книге «Три жизни великого микробиолога» описал судьбу Виноградского. В книге доктора биологических наук, профессора кафедры общей экологии биологического факультета МГУ Алексея Меркурьевича Гилярова описаны события тех лет.
Драматические перемены в истории России не могли не оказать влияние на судьбу наших отечественных интеллектуалов, часть их которых в 1917-1920-х гг., ради свободы слова и творчества, предпочла эмигрировать из страны. Имена многих из уехавших за границу до сих пор малоизвестны в России и только сегодня, благодаря усилиям историков и науковедов, возвращаются из небытия. Книга повествует о жизни микробиолога С.Н. Виноградского, блестящего экспериментатора и наблюдателя, обладавшего редкой способностью глубоко концентрироваться на выбранной научной задаче.
Слово «микробиология» у многих ассоциируется с медициной, с изучением болезнетворных бактерий. Но подавляющее большинство бактерий живут сами по себе и никаких болезней не вызывают. Они существовали на Земле задолго до появления не только человека, и не только любых животных и растений, но даже – одноклеточных простейших. Именно бактерии обеспечивали, да и продолжают обеспечивать, круговорот всех основных необходимых для жизни химических элементов. Изучением деятельности бактерий в природе – занимается общая микробиология, а один из её основателей – наш выдающийся соотечественник Сергей Николаевич Виноградский (1856-1953).
Сергей Николаевич Виноградский
С именем Виноградского связывают, прежде всего, открытие хемосинтеза – явления, суть которого можно пояснить по аналогии с фотосинтезом. Фотосинтез, как известно – есть создание зелёными растениями (а также некоторыми бактериями) органического вещества из углекислого газа и воды за счёт использования энергии солнечного света. Хемосинтез – это тоже создание организмами (определенными бактериями) органического вещества, но только за счёт не световой энергии, а выделяемой в ходе окислительно-восстановительных реакций. Эти реакции специально проводятся теми же самыми организмами с простыми неорганическими веществами, присутствующими в окружающей среде. Идея о том, что окисление минеральных веществ может давать энергию, необходимую для синтеза веществ органических, пришла в голову Виноградскому в 1887 г., в Страсбурге, где он вёл наблюдения за серными бактериями. Однако решающие доказательства были получены им через три года уже в Цюрихе, при изучении процесса нитрификации (окисления бактериями аммония)
Впрочем, достижения Виноградского открытием хемосинтеза не ограничились. В 1896 г. в Императорском институте экспериментальной медицины в Петербурге он произносит речь с необычным для того времени названием: «О роли микробов в общем круговороте жизни». В краткой, общедоступной, форме Виноградский рассказал о том, как разные бактерии, действуя сообща, заставляют двигаться по кругу основные химические элементы, используемые живыми организмами. Фактически тогда он подошёл вплотную к современным представлениям о биосфере, как о системе глобальных (т.е. охватывающих всю Землю) геохимических круговоротов, ускоряемых деятельностью организмов. Но о «биосфере» заговорили только через 30 лет, после появления очерка В.И.Вернадского. Многочисленные конкретные работы Виноградского были посвящены процессам, происходящим при участии бактерий в почве. И недаром его заслуженно считают основоположником почвенной микробиологии.
Ивановский Дмитрий Иосифович (1864 – 1920) – русский ботаник, неожижанно ставший основоположником вирусологии. Еще студентом Ивановский интересовался болезнями растений, изучал на Украине и в Молдавии распространение рябухи, уничтожавшей урожаи табака.
Позднее его заинтересовала мозаичная болезнь этого растения, ранее смешиваемая с рябухой. Он высказал гипотезу о ее бактериальном происхождении. Он считал, что фильтрат содержит либо мельчайшие бактерии, либо токсин, выделяемый ими и способный вызвать заболевание. Особые организмы, вызывавшие болезнь, – вирусы мозаичной болезни табака – удалось увидеть впервые только в 1939 году с помощью электронного микроскопа. Однако именно 1892 год считается годом открытия этих новых организмов – вирусов.
Положил начало вирусологии, выросшей в самостоятельную область науки. Открытие вирусов сыграло огромную роль в развитии ряда научных дисциплин: биологии, медицины, ветеринарии и фитопатологии. Оно позволило расшифровать этиологию таких заболеваний, как бешенство, оспа, энцефалиты и многих других. Ивановский занимался также изучением процесса спиртового брожения и влияния на него кислорода, хлорофилла и других пигментов зеленых листьев, участвующих в процессе фотосинтеза. Известны также его работы и по общей сельскохозяйственной микробиологии. Ивановский был дарвинистом, подчеркивал зависимость организмов от условий окружающей среды и доказывал эволюционное значение этого факта.
В настоящее время продолжается всестороннее изучение микроорганизмов и показана их огромная роль для нашей планеты, жизнь которой по-сути является микробной. Микроорганизмы создали атмосферу, осуществляют кругооборот веществ и энергии в природе, расщепление органических соединений и синтез белка, способствуют плодородию почв, образованию нефти и каменного угля, выветриванию горных пород и многим другим природным явлениям. С помощью микроорганизмов осуществляются важные производственные процессы – хлебопечение, виноделие и пивоварение, производство органических кислот, ферментов, пищевых белков, гормонов, антибиотиков и других лекарственных препаратов.
Таким образом, микробиология изучает морфологию, физиологию, биохимию, генетику, экологию микроорганизмов, а также их роль в происхождении и поддержании жизни на нашей планете.