Важнейшую роль в истории человечества играет микробиология. Зарождение этой науки приходится на VI - V век до н. э. В те далекие времена люди уже начинали осознавать, что болезни появляются не просто так. А происходит это за счет микроскопических, невидимых глазу, микроорганизмов. Как же возникла и формировалась наука?

Что такое микробиология?

Микробиология - наука, занимающаяся исследованием и изучением жизненных процессов различных микроорганизмов, которых нельзя заметить без специального оборудования. Могут иметь разные виды происхождения: растительное, животное. Одной из фундаментальных наук является микробиология. Для ее глубокого изучения используется множество других наук, а именно:

• химия;
• физика;
• цитология;
• биология и др.

Имеется всего два вида микробиологии: общая, индивидуальная. Общая микробиология занимается изучением строения и жизненных процессов мелких микроорганизмов на различных уровнях. А индивидуальная микробиология (или частная) занимается исследованием отдельных видов микробов.

В XIX веке успехи в сфере медицины, в частности микробиологии, посодействовало формированию иммунологии, которая на сегодняшний день считается общебиологической дисциплиной. В развитии микробиологии можно выделить три основных этапа:

1. Выявление того факта, что в природе действительно существуют мелкие микроорганизмы, которые нельзя обнаружить без специального оборудования.
2. Дифференцирование видов.
3. Исследование иммунитета и болезней (инфекционных).

Основной задачей микробиологии является детальное изучение свойств микроорганизмов. Для этого используется специальное оборудование, например, микроскопы. С их помощью можно увидеть мелких организмов, определить их форму и расположение. В медицине практикуется такой эксперимент, когда мелких микроорганизмов намеренно вживляют здоровому животному. Это помогает воссоздать и изучить каждый этап инфицирования.

Французский исследователь Луи Пастер

27 декабря 1822 года на востоке Франции появился на свет будущий великий ученый - Луи Пастер. В раннем возрасте его интересовала сфера искусства. Но позже он заинтересовался естественными науками. Он обучался в Париже в Высшей школе. После завершения обучения ему предназначалась судьба преподавателя естествознания.

В 48 году XIX века Луи презентовал итоги собственного научного исследования. Именно он привел доказательства того, что в винной кислоте содержится 2 вида кристаллов, поляризирующие свет совершенно по-разному. На этом знаменательном событии начался его блестящий успех в науке.

Луи Пастер является создателем микробиологии. До начала его работы ученые только предполагали, что химический процесс формируют дрожжи. А Луи Пастер, проведя ряд исследований, этот факт смог доказать. Он обнаружил, что имеется 2 вида подобных микроорганизмов: одни формируют алкоголь, а другие его разрушают. Позже ему удалось выяснить, что при медленном нагревании ненужные бактерии разрушаются, что повысило в разы качество спиртосодержащей продукции.

Ученый также интересовался образованием плесени на продуктах. Позже он доказал, что заплесневелость появляется из-за спор, находящихся в окружающей среде. Чем меньше их в пространстве, тем медлительнее портится еда.

Его исследования помогли спасти шелковое производство во Франции. А также многие человеческие жизни, так как именно он изобрел прививку от бешенства.

Немецкий ученый Кох Роберт

Кох Роберт считается современником Пастсера. Его рождение приходится на декабрь 1843 года. В возрасте 23 лет он окончил медицинский университет и получил диплом, после чего работал в нескольких медучреждениях.

Его многозначительная карьера началась с работы бактериологом. Он изучал сибирскую язву на больных животных. Его исследования позволили обнаружить, что зараженные особи имеют массу инородных микроорганизмов, которых нет у здоровых животных. Бактерии эти имели форму палочки.

Позже Кох заинтересовался туберкулезом. Первые исследования проводились на трупе рабочего, умершего от чахотки. Детальное изучение органов не привело к выявлению болезнетворных бактерий. После чего Кох предположил, что образцы нужно окрасить. И действительно, ученый заметил между тканями легких какие-то палочки. После Роберт Кох разрабатывал вакцину от туберкулеза, но излечить болезнь она не смогла, зато 100%-тно определяла, заражен пациент или нет. Данная вакцина используется до сих пор.

Возникновение науки микробиологии

С действием жизнедеятельности микроорганизмов человек встречался гораздо раньше официального их открытия. Люди намеренно квасили молоко, применяли брожение теста, вина. Еще в трудах древнегреческого ученого были обнаружены строки о том, что он предполагает о взаимосвязи между болезнями и опасными патогенными испарениями.

Антони ван Левенгук подтвердил эти догадки с помощью изобретенного им увеличительного стекла. С его помощью Антони удалось рассмотреть окружающие предметы. Выяснилось, что на этих предметах проживают мелкие организмы, которые не видно невооруженному глазу. Но доказать их участие в заражении людей опасными болезнями ему так и не удалось.

Профилактическая обработка жилища в целях предупреждения болезней была предусмотрена еще у индусов. В 1771 г. в Москве военный врач впервые применяет дезинфекцию вещей людей, зараженных чумой, а также вакцинирует тех, кто контактировал с зараженными.

Наиболее увлекательной является история об открытии прививки от оспы. Она применялась еще у персов, турок, китайцев. Происходило это так: обессиленные бактерии вводились человеку, потому как полагалось, что так заболевание протекало легче. Английский врач Эдвард Дженнер отметил, что большая часть людей, не болеющих оспой, не инфицировались при тесном контакте с зараженными. Данный факт был замечен у доярок, которые были в контакте с коровами, зараженными оспой. Изучение этого факта длилось около 10-ти лет. В итоге ученый сделал инъекцию с больной кровью коровы здоровому мальчику. Позже Дженнер прививал юнцу микробы болеющего человека. Так была открыта вакцина, благодаря которой люди освободились от этой страшной болезни.

Исследования отечественных ученых

Известнейшие открытия в сфере микробиологии, сделанные научными исследователями со всего мира, дают понять, что одолеть можно практически любую болезнь. Огромное вложение в формирование современной науки внесли отечественные исследователи. Петр I в 1698 г. завел знакомство с Левенгуком, который, в свою очередь, показал ему действие микроскопа.

Л.С. Ценковский издал свое научное исследование, в котором микроорганизмы были причислены к организмам растительного происхождения. Он также применял методику Пастера в борьбе с сибирской язвой.

И.И. Мечников сформировал теорию иммунитета. Он привел веские аргументы к тому, что многочисленные клеточки организма имеют все шансы подавлять вирусные бактерии самостоятельно. Его изучения стали базой для исследования воспаления. Мечников изучал людской организм и стремился понять, по какой причине он старится. Профессор хотел отыскать метод, который позволил бы увеличить продолжительность жизни. Он полагал, что токсичные элементы, возникающие во время жизнедеятельности гнилостных микроорганизмов, травят человеческое тело. Согласно суждению Мечникова, следует заселить тело кисломолочными микроорганизмами, которые подавляют вредные микроорганизмы. Профессор полагал, что подобным способом можно значительно увеличить продолжительность жизни.

Мечников исследовал большое количество серьезных болезней: туберкулез, тиф, холеру и многие другие.

Техническая микробиология

Техническая микробиология исследует бактерии, которые применяют при производстве витаминов и отдельных веществ. Главной проблемой этой области считается рост научно-технических приемов в изготовлении (больше в пищевой сфере).

Освоение промышленной микробиологии направляет специалиста к потребности кропотливого соблюдения абсолютно всех санитарных общепризнанных норм в изготовлении. Изучив эту науку, можно предотвратить порчу многих продуктов. Предмет больше исследуют будущие эксперты в сфере пищевой индустрии.

Инновационные технологии

Микробиология - основа инновационных технологий. Микроорганизмы и их мир изучены еще не полностью. Большинство ученых уверены, что с помощью микроорганизмов можно разрабатывать такие технологии, которые не будут иметь аналогов. Именно биотехнология станет базой для новейших технологических открытий.

При исследовании месторождения нефти и угля применяются бактерии. Совершенно не секрет, что топливные запасы уже завершаются. Поэтому уже сейчас ученые рекомендуют применять микробиологические методы извлечения спиртов из восстанавливаемых источников.

Преодолеть экологические и энергетические проблемы поможет микробиологические технологии. Невероятно, однако, микробиологическая обработка органических остатков дает возможность очистить окружающую среду, а также заполучить биогаз, не уступающий естественному. Такого рода способ извлечения горючего не требует больших расходов. На сегодняшний день, в природе вокруг существует большое количество использованного материала для обработки.

Многочисленные современные ученые полагают, что в перспективе, именно биология даст возможность преодолеть многие энергетические и экологические трудности, которые имеют все шансы появиться в кратчайшее сроки.

Микробиология является довольно древней наукой, прошедшей длительный путь развития. Этот путь целесообразно разбить на 5 этапов, в зависимости от уровня и методов познания мира микробов: эвристический, морфологический, физиологический, иммунологический, молекулярно-генетический.

Эвристический этап связан с неожиданными находками и до­гадками (эврика - неожиданная находка) о существовании на Земле каких-то невидимых живых существ, вызывающих болез­ни.

Как известно, микробы существовали на нашей планете за­долго до появления животных и человека. Об этом свидетель­ствует обнаружение антигенов патогенных микробов, в частно­сти возбудителя чумы, в останках древних захоронений чело­века. О существовании микробов догадывались уже древние мыслители и ученые. Еще в III-IV вв. до нашей эры основопо­ложник медицины Гиппократ считал, что болезни человека вызываются какими-то невидимыми частицами, которые он называл неживыми миазма­ми, выделяемыми в болоти­стых и других местностях. О живой природе этих частиц начали догадываться только в III-IV вв. Поэт Веррон уж определенно писал о живой сущности миазмов.

В XIV-XV вв. итальянский врач Д. Фракасторо (1478- 1553), изучая заболевания, передающиеся от человека к человеку, считал, что они вызываются «живыми кон­тагиями». Д. Фракасторо впервые описал принципы борьбы с контагиозными бо­лезнями и стал, таким об­разом, основоположником эпидемиологии.

Однако впервые человек увидел микробов своими глазами лишь в XVII в. Это стало возможным благодаря изоб­ретению микроскопа. В XVI-XVII вв. широкое распространение в Европе (особенно в Голландии) получило шлифование стекол. Этим, в частности, занимался голландский коммерсант, торго­вец сукном Антони ван Левенгук (1632-1723), проживавший в Дерпте. Он сконструировал на основе увеличительных стекол микроскоп с высокой разрешающей способностью, увеличивав­ший предметы в 300 раз. Будучи по своей природе пытливым и любознательным, А. Левенгук начал рассматривать под мик­роскопом все, что его интересовало: налет с зубов, кровь, слюну, сперму, пищевые продукты и т.д. К его удивлению, он обнаружил живые микроскопические существа, которые разли­чались по форме и размерам. Он назвал их «анималькулюсами» («зверьки»). Свои наблюдения, зарисовки «анималькулюсов» и их описания А. Левенгук направлял в виде писем (всего 120) в Британское королевское научное общество, а затем издал в виде отдельного труда. Все зарисовки и описания А. Левенгука были настолько точны, что сохранили свое значение и до наших дней. Первым россиянином, кто увидел микробов в микроскоп, был Петр I, работавший в те времена в Голландии на корабель­ных верфях; он увез в Россию первый микроскоп.

С момента открытия А. Левенгуком микробов начался мор­фологический период в развитии микробиологии. Он продолжа­ется и до наших дней, так как наука открывает все новые и новые микробы. После открыА.Левенгука было описа но множество патогенных для человека и животных микро­бов. Однако необходимо было выяснить роль микробов в природе, их жизнедеятель­ность, биологические свойства и этиологическую роль в воз­никновении болезней челове­ка и животных. Большое зна­чение в изучении этиологии микробов сыграли работы русского эпидемиолога Д.Самойловича, его героический опыт по самозаражению чу­мой. Подобные эксперименты на себе для выявления болезнетворности микробов прове­ли затем многие ученые: М. Петтенкоффер, И.И. Меч­ников, Н.Ф. Гамалея, И.Г. Сав­ченко, Д.К. Заболотный, М.С. Балоян и многие другие. Эти ученые, рискуя своей жизнью, выполнили свой долг перед человече­ством. Таким образом родилась наука деонтология - наука о долге . И в наши дни многие ученые - авторы разработанных новых микробиологических, иммунобиологических, фармацев­тических препаратов, руководствуясь долгом, испытывают эти препараты прежде всего на себе.

Этиологическую роль микробов в возникновении болезней изучали также на модельных животных. Ф. Генле разработал, а выдающийся немецкий микробиолог Р.Кох (1843-1910) затем четко сформулировал получившую название триаду Генле-Коха , по которой можно судить об этиологической роли микроба в возникновении болезни. Эта триада сводится к необходимости:

1) обнаружения микроба только при данной болезни и ни при какой другой;

2) выделения чистой культуры микроба;

3) до­казательства в эксперименте способности чистой культуры воз­будителя вызывать специфическую болезнь.

Р.Кох внес боль­шой вклад в развитие микробиологии, разработав способ полу­чения чистых культур микроорганизмов, метод их окраски, мик­рофотосъемки, открыв возбудителей холеры (запятая Коха) и туберкулеза (палочка Коха).

Открытие все новых возбудителей болезней продолжалось на протяжении XVII-XX вв. и осуществляется и в наши дни. За это время открыто и описано более 2000 видов бактерий и грибов - возбудителей болезней человека.

В конце XIX в. было обнаружено, что болезни человека и животных могут вызывать не только бактерии, но и простей­шие: амебы, лейшмании, плазмодии малярии и др. Возникла протозоология - учение о болезнях, вызываемых простейшими. Основоположниками протозоологии были русские исследовате­ли Ф.А. Леш, открывший амебиаз, П.Ф. Боровский, открывший лейшманиоз, и французский врач Лаверан, описавший возбу­дителя малярии.

Физиологический этап. Открытие возбудителей болезней сопровождалось изучением их биологических свойств, разработкой номенклатуры и их клас­сификации. Данный этап в развитии микробиологии можно назвать физиологическим. В этот период были изучены процессы и характеристики обмена веществ у бактерий: дыхание, потреб­ность в органических и минеральных веществах, ферментатив­ная активность, размножение и рост, культивирование на ис­кусственных питательных средах и т.д.

Огромное значение для развития микробиологии в этот пе­риод имели открытия гениального французского ученого Луи Пастера (1822-1895). Он не только обосновал этиологическую роль микробов в возникновении болезней, но и открыл фер­ментативную природу брожения - анаэробиоз (т.е. дыхание в отсутствие кислорода), опроверг положение о самозарождении бактерий, обосновал процессы дезинфекции и стерилизации, а также открыл и обосновал на примере бешенства и других инфекций принципы вакцинации, т.е. предохранительных при­вивок против микробов.

С Л. Пастера начинается четвертый, иммунологический, период в развитии микробиологии. Ученый в блестящих экспериментах на животных, использовав в качестве модели холеру кур, си­бирскую язву и бешенство, разработал принципы создания спе­цифической невосприимчивости к микробам путем вакцинации ослабленными, а также убитыми микробами. Он разработал способ аттенуации, т.е. ослабление (снижение) вирулентности микробов путем многократных пассажей через организм живот­ных, а также путем выращивания их на искусственных пита­тельных средах в неблагоприятных условиях. Введение живот­ным штаммов с пониженной вирулентностью обеспечивало впоследствии защиту от заболеваний, вызываемых вирулентны­ми микробами. Эффективность вакцинации аттенуированными штаммами микробов была блестяще подтверждена Л.Пастером при спасении людей, зараженных вирусом бешенства.

До Л. Пастера была известна возможность предохранительных прививок против натуральной оспы людей путем нанесения на кожу содержимого пустул (оспин), взятых от коров, больных коровьей оспой. Это впервые более 200 лет назад осуществил английский врач Э. Дженнер (1749-1823). Человечество с бла­годарностью отмечает это событие. Так, 1996 г., когда испол­нилось 200 лет со дня оспопрививания, во всем мире был объявлен годом Дженнера. Однако вакцинации против оспы человека материалом, содержащим возбудителя оспы коров, носили чисто эмпирический характер и не привели к разработке общих научных принципов вакцинопрофилактики. Это было сделано Л.Пастером, который с большим уважением относился к Э.Дженнеру и в его честь предложил называть препараты, использующиеся для прививок, вакцинами (от фр. vaca - ко­рова).

Л. Пастер разработал не только принцип вакцинации, но и способ приготовления вакцин, который не потерял своей ак­туальности и в наши дни. Следовательно, Л. Пастер яв­ляется основоположником не только микробиологии и им­мунологии, но и иммунобиотехнологии.

Развитие иммунологии в конце XIX-начале XX вв. связано с именами двух вы­дающихся ученых - русско­го зоолога И.И. Мечникова (1845-1916) и немецкого хи­мика П. Эрлиха (1854-1915). Оба этих ученых, а также Л. Пастер являются основопо­ложниками иммунологии. И.И. Мечников, окончивший Харьковский университет и ставший профессором в 26 лет, более 28 лет работал рядом с Л. Пастером, являясь заместителем по науке Парижс­кого пастеровского института, возглавляемого самим Л. Пасте­ром.

Этот институт был создан в 1888 г. на пожертвования как простых людей, так и правительств различных стран. Самое щедрое пожертвование сделал российский император Александр III. Па­стеровский институт и в наши дни является одним из ведущих институтов мира. Не случайно именно в этом институте в 1983 г. Л. Монтанье открыл вирус иммунодефицита человека.

И.И. Мечников (1845-1916) разработал фагоцитарную теорию иммуните­та, т.е. заложил основы клеточной иммунологии, за что ему была присуждена Нобелевская премия. Одновременно эта же премия была присуждена и П. Эрлиху за разработку гумораль­ной теории иммунитета, объяснявшей механизмы защиты с помощью антител. Подтверждением гуморальной теории П. Эр­лиха послужили работы Э.Беринга и С.Китазато, впервые приготовивших антитоксические дифтерийные сыворотки путем иммунизации лошадей дифтерийным токсином.

Наряду с разработкой вакцин и сывороток развивалось на­правление поиска химических противобактериальных препара­тов, оказывающих бактериостатическое и бактерицидное дей­ствие. Основоположником этого направления был П. Эрлих, искавший «волшебную пулю» против микробов. Им впервые был создан препарат «Сальварсан» (препарат 606), губительно дей­ствующий на спирохеты - возбудителя сифилиса. Это направление химиотерапии и химиопрофилактики интенсивно разви­вается и в настоящее время, имеет множество достижений, венцом которых является создание антибиотиков, открытых английс­ким врачом А. Флемингом.

Иммунологический период развития микробиологии заложил прочную основу для выделения в качестве самостоятельной дис­циплины иммунологии, а также обогатил микробиологию но­выми иммунологическими методами исследования, что позво­лило поднять микробиологию на более высокий научный и прак­тический уровень. Этому способствовали также успехи в области биохимии, молекулярной биологии, генетики, а впоследствии генной инженерии и биотехнологии.

Начиная с 40-50-х годов XX в. микробиология и иммунология вступили в молекулярно-генетический этап развития. Этот этап характеризуется расцве­том молекулярной биологии, открывшей универсальность гене­тического кода человека, животных, растений и бактерий; мо­лекулярные механизмы биологических процессов. Были расшиф­рованы химические структуры жизненно важных биологически активных веществ, таких как гормоны, ферменты и др.; осу­ществлен химический синтез биологически активных веществ. Расшифрованы, клонированы и синтезированы отдельные гены, созданы рекомбинантные ДНК; в практику внедряются генно-инженерные способы получения сложных биологически актив­ных веществ и т.д.

Введение

Микробиология (от греч. micros - малый, bios -жизнь, logos - учение) -наука, изучающая строение, жизнедеятельность и экологию микроорганизмов мельчайших форм жизни растительного или животного происхождения, не видимых невооруженным глазом.

Микробиология изучает всех представителей микромира (бактерии, грибы, простейшие, вирусы). По своей сути микробиология является биологической фундаментальной наукой. Для изучения микроорганизмов она использует методы других наук, прежде всего физики, биологии, биоорганической химии, молекулярной биологии, генетики, цитологии, иммунологии. Как и всякая наука, микробиология подразделяется на общую и частную. Общая микробиология изучает закономерности строения и жизнедеятельности микроорганизмов на всех уровнях. молекулярном, клеточном, популяционном; генетику и взаимоотношения их с окружающей средой. Предметом изучения частной микробиологии являются отдельные представители микромира в зависимости от проявления и влияния их на окружающую среду, живую природу, в том числе человека. К частным разделам микробиологии относятся: медицинская, ветеринарная, сельскохозяйственная, техническая, морская, космическая микробиология.

Медицинская микробиология изучает патогенные для человека микроорганизмы: бактерии, вирусы, грибы, простейшие. В зависимости от природы изучаемых патогенных микроорганизмов медицинская микробиология делится на бактериологию, вирусологию, микологию, протозоологию.

Каждая из этих дисциплин рассматривает следующие вопросы: морфологию и физиологию, т.е. осуществляет микроскопические и другие виды исследований, изучает обмен веществ, питание, дыхание, условия роста и размножения, генетические особенности патогенных микроорганизмов; роль микроорганизмов в этиологии и патогенезе инфекционных болезней; основные клинические проявления и распространенность вызываемых заболеваний; специфическую диагностику, профилактику и лечение инфекционных болезней; экологию патогенных микроорганизмов.

К медицинской микробиологии относят также санитарную, клиническую и фармацевтическую микробиологию.Санитарная микробиология изучает микрофлору окружающей среды, взаимоотношение микрофлоры с организмом, влияние микрофлоры и продуктов ее жизнедеятельности на состояние здоровья человека, разрабатывает мероприятия, предупреждающие неблагоприятное воздействие микроорганизмов на человека. В центре внимания клинической микробиологии. Роль условно-патогенных микроорганизмов в возникновении заболеваний человека, диагностика и профилактика этих болезней.Фармацевтическая микробиология исследует инфекционные болезни лекарственных растений, порчу лекарственных растений и сырья под действием микроорганизмов, обсемененность лекарственных средств в процессе приготовления, а также готовых лекарственных форм, методы асептики и антисептики, дезинфекции при производстве лекарственных препаратов, технологию получения микробиологических и иммунологических диагностических, профилактических и лечебных препаратов.

Ветеринарная микробиология изучает те же вопросы, что и медицинская микробиология, но применительно к микроорганизмам, вызывающим болезни животных.

Микрофлора почвы, растительного мира, влияние ее на плодородие, состав почвы, инфекционные заболевания растений и т.д. находятся в центре внимания сельскохозяйственной микробиологии.

Морская и космическая микробиология изучает соответственно микрофлору морей и водоемов и космического пространства и других планет.

Техническая микробиология , являющаяся частью биотехнологии, разрабатывает технологию получения из микроорганизмов разнообразных продуктов для народного хозяйства и медицины (антибиотики, вакцины, ферменты, белки, витамины). Основа современной биотехнологии - генетическая инженерия.

История развития микробиологии

Микробиология прошла длительный путь развития, исчисляющийся многими тысячелетиями. Уже в V.VI тысячелетии до н.э. человек пользовался плодами деятельности микроорганизмов, не зная об их существовании. Виноделие, хлебопечение, сыроделие, выделка кож. не что иное, как процессы, проходящие с участием микроорганизмов. Тогда же, в древности, ученые и мыслители предполагали, что многие болезни вызываются какими-то посторонними невидимыми причинами, имеющими живую природу.

Следовательно, микробиология зародилась задолго до нашей эры. В своем развитии она прошла несколько этапов, не столько связанных хронологически, сколько обусловленных основными достижениями и открытиями.

Историю развития микробиологии можно "разделить на пять этапов: эвристический, морфологический, физиологический, иммунологический и молекулярно-генетический.

ЭВРИСТИЧЕСКИЙ ПЕРИОД (IV III вв. до н.э. XVI в.) Связан скорее с логическими и методическими приемами нахождения истины, то есть эвристикой, чем с какимилибо экспериментами и до казательствами. Мыслители этого периода (Гиппократ, римский писатель Варрон, Авиценна и др.) высказывали предположения о природе заразных болезней, миазмах, мелких невидимых животных. Эти представления были сформулированы в стройную гипотезу спустя многие столетия в сочинениях итальянского врача Д. Фракасторо (1478 1553 гг.), высказавшего идею о живом контагии (contagiumvivum), который вызывает болезни. При этом каждая болезнь вызывается своим контагием. Для предохранения от болезней им были рекомендованы изоляция больного, карантин, ноше ние масок, обработка предметов уксусом.

Таким образом, Д. Фракасторо был одним из основоположников эпидемиологии, т. е. науки о причинах, условиях и механизмах формирования заболеваний и способах их профилактики.С изобретением микроскопа А.Левенгуком начинается следующий этап в развитию микробиологии, получивший название морфологического.

По профессии Левенгук был торговцем сукном, занимал должность городского казначея, а с 1679 г. был ещё и виноделом.

Левенгук сам шлифовал простые линзы, которые оптически были настолько совершенны, что давали возможность увидеть мельчайшие существа- микроорганизмы (линейное увеличение в 160 раз).

Он проявил необыкновенную наблюдательность и поразительную по своему времени точность описаний. Первой им была описана плесень, выросшая на мясе, позже он описывает «живых зверьков» в дождевой и колодезной воде, различных настоях, в испражнениях, в зубном налёте. А. Левенгук проводил все исследования один, не доверяя никому. Он ясно понимал разницу между наблюдениями и их интерпретаци­ей.

В 1698 г А. Левенгук пригласил к себе русского царя Петра Великого, который был в то время в Голландии. Царь был в восхи­щении от увиденного в микроскоп. А. Левенгук подарил Петру два микроскопа. Они и послужили началом исследования микро­организмов в России.

В 1675 г А. ван Левенгук ввёл в науку термины: микроб, бак­терии, простейшие. Открытие А. Левенгуком мира микроорганизмов дало мощ­ный импульс изучению этих таинственных существ. Целое столе­тие открывали и описывали всё новые и новые микроорганизмы. «Сколько чудес таят в себе эти крохотные создания» - писал А. ван Левенгук.

МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ ПЕРИОД (XVII ПЕРВАЯ ПОЛОВИНА XIX вв.) Начинается с открытия микроорганизмов А. Левенгуком. На этом этапе было подтверждено повсеместное распространение микроорганизмов, описаны формы клеток, характер движения, места обитания многих представителей микромира. Окончание этого периода знаменательно тем, что накопленные к этому времени знания о микроорганизмах и научно методический уровень (в частности, наличие микроскопической техники) позволили ученым разрешить три очень важные (основные) для всех естественных наук проблемы: изучение природы процессов брожения и гниения, причины возникновения инфекционных заболеваний, проблему само зарождения микроорганизмов.

Изучение природы процессов брожения и гниения. Термин «брожение» (fermentatio) для обозначения всех процессов, идущих с выделени ем газа, впервые употребил голландский алхимик Я.Б. Гельмонт (1579-1644 гг.). Многие ученые пытались дать определение этому процессу и объяснить его. Но ближе всех к пониманию роли дрожжей в процессе брожения подошел французский химик А.Л. Лавуазье (1743 1794 гг.) при изучении количественных химических превращений сахара при спиртовом брожении, но он не успел завершить свою работу, так как стал жертвой террора французской буржуазной революции.

Многие ученые изучали процесс брожения, но к заключению о связи процессов брожения с жизнедеятельностью микроскопических живых существ одновременно, независимо друг от друга пришли французский ботаник Ш. Каньяр де Латур (исследовал осадок при спиртовом брожении и обнаружил живых существ), немецкие естествоиспытатели Ф. Кютцинг (при образовании уксуса обратил внимание на слизистую пленку на поверхности, которая также состоя ла из живых организмов) и Т. Шванн. Но их исследования были подверг нуты суровой критике сторонниками теории физикохимической природы брожения. Их обвинили в «легкомыслии в выводах» и отсутствии доказательств. Вторая основная проблема о микробной природе инфекционных заболеваний также была решена в морфологический период развития микробиологии.

Первыми высказали предположения о том, что заболевания вызывают невидимые существа, древнегреческий врач Гиппократ (ок. 460 377 гг. до н.э.), Авиценна (ок. 980 1037 гг.) и др. Несмотря на то, что появление болезней теперь уже связывалось с открытыми микроорганизмами, необходимы были прямые доказательства. И они были полу ченырусским врачом эпидемиологом Д.С. Самойловичем (1744 1805 гг.). Микроскопы того времени имели увеличение примерно в 300 раз и не позволяли обнаружить возбудителя чумы, для выявления которого, как сейчас известно, необходимо увеличение в 800 1000 раз. Чтобы доказать, что чума вызывается особым возбудителем, он заразил себя отделяемым бубона больного чумой человека и заболел чумой.

К счастью, Д.С. Самойлович остался жив. Впоследствии героические опыты по само заражению для доказательства заразности того или иного микроорганизма провели русские врачи Г.Н. Минх и О.О. Мочутковский, И.И. Мечников и др. Но приоритет в решении вопроса о микробной природе инфекционных заболеваний принадлежит итальянскому естествоиспытателю А. Баси (1773 1856 гг.), который впервые экспериментально установил микробную природу заболевания шелковичных червей, он обнаружил передачу болезни при переносе микроскопического грибка от больной особи к здоровой. Но большинство исследователей были убеждены в том, что причинами всех заболеваний являются нарушения течения химических процессов в организме. Третья проблема о способе появления и размножения микроорганизмов была решена в споре с господствовавшей тогда теорией самозарождения.

Несмотря на то, что итальянский ученый Л. Спалланцанив се редине XVIII в. наблюдал под микроскопом деление бактерий, мнение о том, что они самозарождаются (возникают из гнили, грязи и т.д.), не было опровергнуто. Это было сделано выдающимся французским ученым Луи Пастером (1822 1895 гг.), который своими работами положил начало со временной микробиологии. В этот же период начиналось развитие микробиологии в России. Основоположником русской микробиологии является Л.Н. Ценковский (1822 1887 гг.). Объекты его исследований простейшие, водоросли, грибы. Он открыл и описал большое число простейших, изучил их морфологию и циклы развития, показал, что нет резкой границы между миром растений и животных. Им была организована одна из первых пастеровских станций в России и предложена вакцина против сибирской язвы (живая вакцина Ценковского).

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ ПЕРИОД (ВТОРАЯ ПОЛОВИНА XIX в.)

Бурное развитие микробиологии в XIX в. привело к открытию многих микроорганизмов: клубеньковых бактерий, нитрифицирующих бактерий, возбудителей многих инфекционных болезней (сибирская язва, чума, столбняк, дифтерия, холера, туберкулез и др.), вируса табачной мозаики, вируса ящура и др. Открытие новых микроорганизмов сопровождалось изучением не только их строения, но и их жизнедеятельности, то есть на смену морфологосистематическому изучению первой половины XIX в. пришло физиологическое изучение микроорганизмов, основанное на точном эксперименте.

Поэтому вторую половину XIX в. принято называть физиологическим периодом в развитии микробиологии. Этот период характеризуется выдающимися открытиями в области микробиологии, и его без преувеличения можно было бы назвать в честь гениального французского ученого Л. Пастера Пастеровским, потому что научная деятельность этого ученого охватывала все основные проблемы, связанные с жизнедеятельностью микроорганизмов. Первым из современников Л. Пастера, кто оценил значение его открытий, был английский хирург Дж. Листер (1827 1912 гг.), который, основываясь на достижениях Л. Пастера, впервые ввел в медицинскую практику обработку всех хирургических инструментов карболовой кислотой, обеззараживание операционных и добился снижения числа смертельных исходов после операций.

Основной заслугой Пастера является то, что он впервые связал микроорганизмы с процессами, ими вызываемыми. Исследования Пастера завершили многовековой спор о возможности самопроизвольного зарождения жизни. Он экспериментально доказал, что в питательных средах, в которых убиты микроорганизмы, жизнь не зарождается даже при соприкосновении с воздухом, если в последнем они отсутствуют.

Открытия Пастера:

1. Установил, что процессы брожения имеют микробиологическую природу, и каждый вид брожения обусловлен своим специфическим возбудителем.

2. Исследуя болезни пива и вина, он открыл, что эти пороки обусловлены развитием посторонних микроорганизмов. Он предложил метод борьбы с посторонней микрофлорой – пастеризацию.

3. Объяснил, что инфекционные болезни имеют микробиологическую природу и возникают в результате попадания в организм болезнетворных микроорганизмов. Л. Пастер предложил метод борьбы с инфекционными заболеваниями при помощи прививок, для которых применяются культуры микроорганизмов с ослабленным болезнетворным действием (вакцины).

4. Доказал, что некоторые микроорганизмы могут существовать без доступа кислорода, т.е. открыл явление анаэробиоза. Изучая масляно кислые бактерии, он показал, что воздух вреден для них. Эти результаты вызвали бурю протеста, так как было признано, что без молекулярного кислорода жизнь невозможна. Таким образом, Луи Пастер является основоположником всех основных направлений современной микробиологии.

Свои выдающиеся исследования Пастер выполнял в небольшой лаборатории, в которой, по его словам, «недоставало света, воздуха и места». В 1988 г. в Париже, на средства, собранные по подписке, был открыт Пастеровский институт, в строительство которого большой вклад внесло русское правительство. В этом институте работали многие известные микробиологи, в том числе и русские. Историограф Пастеровского института А. Делане в шутливой форме говорил, что не знает, являлся ли в конце XIX века институт Пастера французским или русско-французским учреждением.

Одним из основоположников медицинской микробиологии является Роберт Кох (1843 1910 гг.), которому принадлежит разработка методов получения чистых культур бактерий, окра ска бактерий при микроскопии, микрофотографии. Известна также сформулированная Р. Кохом триада Коха, которой до сих пор пользуются при установлении возбудителя болезни. В 1877 г. Р. Кох выделил возбудителя сибирской язвы, в 1882 г. возбудителя туберкулеза, а в 1905 г. ему была присуждена Нобелевская премия за открытие возбудителя холеры.

В физиологический период, а именно в 1867 г., М.С. Воронин описал клубеньковые бактерии, а почти через 20 лет Г. Гельригель и Г. Вильфарт показали их способность к азотфиксации. Французские химики Т. Шлезинг, А. Мюнц обосновали микробиологическую природу нитрификации (1877 г.), а в 1882 г. П. Дегерен установил природу денитрификации, природу анаэробного разложения растительных остатков.

Российский ученый П.А. Костычев создал теорию микробиологической природы процессов почвообразования.

Наконец, в 1892 г. русский ботаник Д. И. Ивановский (1864 1920 гг.) открыл вирус табачной мозаики. В 1898 г. независимо от Д.И. Ивановского этот же вирус был описан М. Бейеринком. Затем был открыт вирус ящура (Ф. Леффлер, П. Фрош, 1897 г.), желтой лихорадки (У. Рид, 1901 г.) и многие другие вирусы. Однако увидеть вирусные частицы стало возможным только после изобретения электронного микроскопа, так как в световые микроскопы они не видны. К настоящему времени царство вирусов насчитывает до 1000 болезнетворных видов. Только за последнее время открыт ряд новых Д. И. Ивановский вирусов, в том числе вирус, вызывающий СПИД.

Несомненно, что период открытия новых вирусов и бактерий и изучения их морфологии и физиологии продолжается до настоящего времени.

С.Н. Виноградский (1856 1953 гг.) и голландский микробиолог М. Бейеринк (1851 1931 гг.) ввели микроэкологический принцип исследования микроорганизмов. С.Н. Виноградский предложил создавать специфические (элективные) условия, дающие возможность преимуществен ного развития одной группы микроорганизмов, открыл в 1893 г. анаэроб ный азотфиксатор, названный им в честь Пастера Clostridiumpasterianum, выделил из почвы микроорганизмы, представляющие совершенно новый тип жизни и получившие название хемолитоавтотрофных.

Микроэкологический принцип был развит и М. Бейеринком и применен при выделении различных групп микроорганизмов. Через 8 лет после открытия С.Н. Виноградским азотфиксатора М. Бейеринк выделил в аэробных условиях Azotobacterchroococcum, исследовал физиологию клубеньковых бактерий, процессы денитрификации и сульфатредукции и т.д. Оба этих исследователя являются основоположниками экологического на правления микробиологии, связанного с изучением роли микроорганизмов в круговороте веществ в природе. К концу XIX в. Намечается дифференциация микробиологии на ряд частных направлений: общая, медицинская, почвенная.

ИММУНОЛОГИЧЕСКИЙ ПЕРИОД (НАЧАЛО ХХ в.)

С наступлением ХХ в. начинается новый период в микробиологии, к которому привели открытия XIX в.

Работы Л. Пастера по вакцинации, И.И. Мечникова по фагоцитозу, П.Эрлиха по теории гуморального иммунитета составили основное содер жание этого этапа в развитии микробиологии, по праву получившего на звание иммунологического.

Пауль Эрлих (1854 1915 гг.) немецкий врач, бактериолог и био химик, один из основоположников иммунологии и химиотерапии, выдви нувший гуморальную (от лат. humor жидкость) теорию иммунитета. Он считал, что иммунитет возникает в результате образования в крови анти тел, которые нейтрализуют яд. Подтверждением этому было открытие ан титоксинов антител, нейтрализующих токсины у животных, которым вводили дифтерийный или столбнячный токсин (Э. Беринг, С. Китазато).

В 1883 г. он сформулировал фагоцитарную теорию иммунитета. Невосприимчивость человека к повторному заражению была известна давно, но природа этого явления была непонятна даже после

И.И. Мечников того, как стала широко применяться вакцинация против многих заболеваний. И.И. Мечников показал, что защита организма от болезне творных бактерий это сложная биологическая реакция, в основе которой лежит способность фагоцитов (макро и микрофаги) захватывать и разру шать посторонние тела, попавшие в организм, в том числе бактерии. Ис следования И.И. Мечникова по фагоцитозу убедительно доказали, что, по мимо гуморального, существует клеточный иммунитет.

И.И. Мечников и П. Эрлих были научными противниками на протя жении многих лет, каждый экспериментально доказывал справедливость своей теории. Впоследствии оказалось, что противоречия между гумо ральным и фагоцитарным иммунитетами нет, так как эти механизмы осу ществляют защиту организма совместно. И в 1908 г. И.И. Мечникову со вместно с П. Эрлихом была присуждена Нобелевская премия за разработку теории иммунитета.

Иммунологический период характеризуется открытием основных ре акций иммунной системы на генетически чужеродные вещества (антиге ны): антителообразование и фагоцитоз, гиперчувствительность замедлен ного типа (ГЗТ), гиперчувствительность немедленного типа (ГНТ), толе рантность, иммунологическая память.

Особенно бурное развитие получили микробиология и иммунология в 50 60 гг. двадцатого

столетия. Этому способствовали важнейшие от крытия в области молекулярной биологии, генетики, биоорганической хи мии; появление новых наук: генетической инженерии, молекулярной био логии, биотехнологии, информатики; создание новых методов и использо вание научной аппаратуры.

Иммунология является основой для разработки лабораторных мето дов диагностики, профилактики и лечения инфекционных и многих неин фекционных болезней, а также разработки иммунобиологических препара тов (вакцин, иммуноглобулинов, иммуномодуляторов, аллергенов, диагно стических препаратов). Разработкой и производством иммунобиологиче ских препаратов занимается иммунобиотехнология самостоятельный раз дел иммунологии. Современная медицинская микробиология и иммуноло гия достигли больших успехов и играют огромную роль в диагностике, профилактике и лечении инфекционных и многих неинфекционных болез ней, связанных с нарушением иммунной системы (онкологические, ауто иммунные болезни, трансплантация органов и тканей и др.).

МОЛЕКУЛЯРНОГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПЕРИОД (С 50х гг. ХХ в.)

Он характеризуется рядом принципиально важных научных достижений и открытий:

1. Расшифровка молекулярной структуры и молекулярно биологической организации многих вирусов и бактерий; открытие простейших форм жизни «инфекционного» белка приона.

2. Расшифровка химического строения и химический синтез некоторых антигенов.

Например, химический синтез лизоцима (Д. Села, 1971 г.), пептидов вируса СПИДа (Р.В. Петров, В.Т. Иванов и др.).

3. Расшифровка строения антителиммуноглобулинов (Д. Эдельман, Р. Портер, 1959 г.).

4. Разработка метода культур животных и растительных клеток и их выращивание в промышленных масштабах с целью получения вирусных антигенов.

5. Получение рекомбинантных бактерий и рекомбинантных вирусов.

6. Создание гибридом путем слияния иммунных В лимфоцитов продуцентов антител и раковых клеток с целью получения моноклональных антител (Д. Келлер, Ц. Мильштейн, 1975 г.).

7. Открытие иммуномодуляторов иммуноцитокининов (интерлейкины, интерфероны, миелопептиды и др.) эндогенных природных регуляторов иммунной системы и их использование для профилактики и лечения различных болезней.

8. Получение вакцин с помощью методов биотехнологии и приемов генетической инженерии (гепатита В, малярии, антигенов ВИЧ и других антигенов) и биологически активных пептидов (интерфероны, интерлейкины, ростовые факторы и др.).

9. Разработка синтетических вакцин на основе природных или синтетических антигенов и их фрагментов.

10. Открытие вирусов, вызывающих иммунодефициты.

11. Разработка принципиально новых способов диагностики инфекционных и неинфекционных болезней (иммуноферментный, радиоиммунный анализы, иммуноблотинг, гибридизация нуклеиновых кислот).

Создание на основе этих способов тестсистем для индикации, идентификации микроорганизмов, диагностики инфекционных и неинфекционных болез ней. Во второй половине ХХ в. продолжается формирование новых на правлений в микробиологии, от нее отпочковываются новые дисциплины со своими объектами исследований (вирусология, микология), выделяются направления, различающиеся задачами исследования (общая микробиология, техническая, сельскохозяйственная, медицинская микробиология, генетика микроорганизмов и т.д.). Было изучено много форм микроорганизмов и примерно к середине 50х гг. прошлого века А. Клюйвером (1888 1956 гг.) и К. Нилем (1897 1985 гг.) была сформулирована теория биохимического единства жизни.

Реакция Вассермана (RW или ЭДС-Экспресс Диагностика Сифилиса) - устаревший метод диагностики сифилиса при помощи серологической реакции. В настоящее время заменён микрореакцией преципитации (антикардиолипиновый тест, MP, RPR - RapidPlasmaReagin). Названа по имени немецкого иммунолога Августа Вассермана <#"justify">Это реакция агглютинации применяемая для диагностики брюшного тифа и некоторых тифо-паратифозных заболеваний.

Предложена в 1896 французским врачом Ф. Видалем (F. Widal, 1862-1929). В. р. основана на способности антител (агглютининов), образующихся в организме в течение болезни и длительно сохраняющихся после выздоровления, вызывать склеивание брюшнотифозных микроорганизмов, специфические антитела (агглютинины) обнаруживаются в крови больного со 2-ой недели болезни.

Для постановки реакции Видаля берут шприцем кровь из локтевой вены в количестве 2-3 мл и дают ей свернуться. Образовавшийся сгусток отделяют, а сыворотку отсасывают в чистую пробирку и готовят из неё 3 ряда разведений сыворотки больного от 1:100 до 1:800 следующим образом: во все пробирки разливают по 1 мл (20 капель) физиологического раствора; затем этой же пипеткой наливают 1 мл сыворотки, разведенной 1:50 в первую пробирку, перемешивают с физиологическим раствором, таким образом получают разведение 1:100, Из этой пробирки переносят 1 мл сыворотки в следующую пробирку, перемешивают с физиологическим раствором, получают разведение 1:200 также получают разведения 1:400 и 1:800 в каждом из трёх рядов.

Реакция агглютинации Видзля ведётся в объеме 1 мл жидкости, поэтому из последней пробирки после смешения жидкости удаляют 1 мл. В отдельную контрольную пробирку наливают 1 мл физиологического раствора без сыворотки. Этот контроль ставится для проверки возможности спонтанной агглютинации антигена (диагностикума) а каждом ряду {контроль антигена). Во все пробирки каждого ряда, соответствующего надписям, закапывают по 2 капли диагностикума. Штатив ставят в термостат на 2 часа при 37 «С и затем на сутки оставляют при комнатной температуре. Учёт реакции производится на следующем занятии.

В сыворотках больных могут быть как специфические, так и групповые антитела, которые различаются по высоте титра. Специфическая реакция агглютинации идёт обычно до более высокого титра. Реакция считается положительной, если агглютинация произошла хотя бы в первой пробирке с разведением 1:200. Обычно она наступает в больших разведениях. Если наблюдается групповая агглютинация с двумя или тремя антигенами, то возбудителем болезни считают того микроба, с которым произошла агглютинация в наиболее высоком разведении сыворотки.

Огромный вклад в развитие микробиологии внесли отечественные ученые:

И.И. Мечников (1845-1916) создал фагоцитарную теорию иммунитета, основанной на способности клеток макроорганизма противостоять инородным телам; установил антагонизм между молочнокислыми и гнилостными бактериями; работал с возбудителями инфекционных болезней. В 1908 г. ему была присуждена Нобелевская премия.

Л.С. Ценковский (1822-1877) разработал методы борьбы с сибирской язвой в виде прививок. Кроме того, он доказал бактериальную природу сахарного клека и разработал способы предупреждения его в сахарном производстве.

Д.И. Ивановский (1886-1920) по праву считается основоположником вирусологии. Он при изучении мозаичной болезни табака обнаружил микроорганизмы, которые проходили через биологические фильтры. Эти микроорганизмы получили название вирусов. Это послужило толчком к открытию возбудителей ящура, оспы, невидимых в обычные световые микроскопы.

С.Н. Виноградский (1856-1953) – основоположник почвенной микробиологии, установил роль микроорганизмов в круговороте веществ в природе. Разработал методы выделения отдельных групп микроорганизмов с использованием элективных (избирательных) питательных сред.

В.Л. Омелянский (1867-1928) – ученик С.Н. Виноградского, открыл возбудителей брожения клетчатки, изучал процессы нитрификации, азотфиксации, а также экологию микроорганизмов почвы. В.Л. Омелянский написал в 1909 г. первый учебник по общей микробиологии в России, который выдержал десять изданий и по настоящее время является настольной книгой микробиологов. В 1923 г. им издано первое в нашей стране «Практическое руководство по микробиологии».

Со времен глубокой древности, задолго до открытия микроорганизмов, человек использовал такие микробиологические процессы, как сбраживание виноградного сока, скисание молока, приготовление теста. В старинных летописях описываются опустошительные эпидемии чумы, холеры и других заразных болезней.

Микробиология является сравнительно молодой наукой. Начало ее развития относится к концу XVII в.

Первое обстоятельное наблюдение и описание микроорганизмов принадлежит Антонию Левенгуку (1632–1723 гг.), который сам изготовлял линзы, дававшие увеличение в 200– 300 раз. В книге «Тайны природы, открытые Антонием Левенгуком» (1695 г.) он не только описал, но и дал зарисовки многих микроорганизмов, обнаруженных им с помощью своего «микроскопа» в различных настоях, дождевой воде, на мясе и других объектах 1 .

Открытия Левенгука вызвали живейший интерес ученых. Однако слабое развитие в XVII и XVIII вв. промышленности и сельского хозяйства, господствующее в науке схоластическое направление препятствовали развитию естественных наук, в том числе и зарождающейся микробиологии. Долгое время наука о микробах носила в основном описательный характер. Этот так называемый морфологический период развития микробиологии был малоплодотворным.

Одной из ранних работ, посвященных изучению природы и происхождения микроорганизмов, была диссертация М. М. Тереховского, опубликованная в 1775 г. Автор впервые применил экспериментальный метод исследований. Он изучал влияние на микроорганизмы нагревания и охлаждения, а также воздействия различных химических веществ. Исследования М. М. Тереховского остались малоизвестными, хотя имели большое принципиальное значение. Долго еще не было определено место микроорганизмов среди других живых существ, их роль и значение в природе и в жизни человека.

1 В 1698 г. Петр I посетил Левенгука и привез микроскоп в Россию.

Прогресс промышленности в XIX в., вызвавший развитие техники и различных отраслей естествознания, обусловил быстрое развитие микробиологии, возросло ее практическое значение. Из науки описательной микробиология превратилась в опытную науку, изучающую роль «загадочных» организмов в природе и жизни человека. Появились более совершенные микроскопы, улучшилась техника микроскопирования.

Начало нового направления в развитии микробиологии – физиологического периода связано с деятельностью французского ученого Луи Пастера (1822–1895 гг.) основоположника современной микробиологии. Пастер установил, что микроорганизмы различаются не только внешним видом, но и характером жизнедеятельности. Они вызывают разнообразные химические превращения в субстратах (средах), на которых развиваются.

Пастеру принадлежит ряд исключительно важных открытий. Он доказал, что происходящее в виноградном соке спиртовое брожение обусловлено жизнедеятельностью микроорганизмов – дрожжей. Это открытие опровергло господствующую в то время теорию Либиха о химической природе процесса брожения. Изучая причины болезни вина и пива, Пастер доказал, что виновниками их являются микроорганизмы. Чтобы предотвратить порчу, он предложил прогревать напитки. Этот прием применяют и в настоящее время и называют пастеризацией.

Пастер впервые обнаружил бактерии, не способные развиваться в присутствии воздуха, т. е. показал, что жизнь возможна и без кислорода.

Пастер открыл природу заразных болезней человека и животных, установил, что эти болезни возникают вследствие инфекции (заражения) особыми микробами и что каждое заболевание вызывается определенным микроорганизмом. Он разработал и научно обосновал метод предупреждения заразных болезней (предохраняющие прививки), изготовил вакцины против бешенства и сибирской язвы.

Значительным вкладом в микробиологию явились исследования немецкого ученого Роберта Коха (1843–1910 гг.). Им были введены в микробиологическую практику плотные питательные среды для выращивания микроорганизмов, что привело к разработке метода выделения микроорганизмов в так называемые чистые культуры, т. е. выращивание культур (массы клеток) каждого вида в отдельности (изолированно). Это позволило обнаружить неизвестные ранее микроорганизмы и выявить особенности жизнедеятельности отдельных представителей этого мира живых существ. Кох изучал также возбудителей многих заразных болезней (сибирской язвы, туберкулеза, холеры и др.).

Развитие микробиологии неразрывно связано с работами русских и советских ученых.

Всемирно известны работы И. И.Мечникова (1845 –1916 гг.). Он впервые разработал фагоцитарную теорию иммунитета, т. е. невосприимчивости организма к заразным болезням. С именем И. И. Мечникова тесно связано развитие микробиологии в России. Он организовал первую в России бактериологическую лабораторию (в Одессе).

Ближайшим соратником И. И. Мечникова был Η. Φ. Гамалея (1859–1949 гг.), изучивший многие вопросы медицинской микробиологии. Η. Φ. Гамалея организовал в Одессе (в 1886 г.) первую в России станцию по прививкам против бешенства (вторую в мире после Пастеровской станции в Париже). Вся его деятельность была направлена на решение важнейших вопросов здравоохранения в нашей стране.

Большое значение для развития микробиологии, особенно сельскохозяйственной, имели труды С. Н. Виноградского (1856 – 1953 гг.). Он открыл процесс нитрификации, установил существование особых бактерий, которые способны ассимилировать углекислый газ из воздуха, используя в процессе синтеза органических веществ химическую энергию реакции окисления аммиака до азотной кислоты. Так была доказана возможность ассимиляции углекислого газа без участия хлорофилла и солнечной энергии. Этот процесс в отличие от фотосинтеза зеленых растений был назван хемосинтезом.

С. Н. Виноградский открыл явление фиксации атмосферного азота анаэробными бактериями. Им также найдены бактерии анаэробного разложения пектиновых веществ, что в дальнейшем позволило исследователям (И. А. Макринову, Г. Л. Сели-беру и др.) разработать теорию и приемы мочки волокнистых растений – льна, конопли и др.

В своих исследованиях С. Н. Виноградский пользовался разработанным им оригинальным методом выращивания микроорганизмов с применением специальных – элективных (избирательных) – питательных сред и условий, приближенных к естественному обитанию микроорганизмов. Этот метод получил широкое применение во всех областях микробиологии. Он позволил не только открыть новые виды микроорганизмов, но и более глубоко изучить известные.

Учеником и сотрудником С. Н. Виноградского был В. Л. Омелянский (1867–1928 гг.). Вместе с С. Н. Виноградский он изучал вопросы нитрификации, фиксации атмосферного азота и другие проблемы микробиологии. В. Л. Омелянский создал первый русский учебник по микробиологии «Основы микробиологии» и первое русское «Практическое руководство по микробиологии». Эти книги до сих пор не утратили своей ценности.

Большим вкладом в развитие общей микробиологии явились труды А. А. Имшенецкого, Ε. Η. Мишустина, С. И. Кузнецова, Н. Д. Иерусалимского, Ε. Η. Кондратьевой и других советских ученых.

В развитии технической микробиологии важную роль сыграли работы С. П. Костычева, С. Л. Иванова и А. И. Лебедева, изучавших процесс спиртового брожения.

На основании исследований С. П. Костычева и В. С. Бутке-вича химизма образования органических кислот грибами в нашей стране в 1930 г, было организовано производство лимонной кислоты.

В. Η. Шапошников и А. Я. Мантейфель изучали и внедрили в заводскую практику способ производства молочной кислоты с помощью бактерий. Исследования В. Н. Шапошникова и Ф. М. Чистякова дали возможность еще в начале 30-х годов организовать в заводском масштабе производство ацетона и бутилового спирта с помощью бактерий.

В. Н. Шапошников написал первый в СССР учебник «Техническая микробиология» (1947 г.), за который в 1950 г. получил Государственную премию.

В области пищевой микробиологии, непосредственно связанной с товароведением, большая роль принадлежит Я. Я. Никитинскому (1878–1941 гг.). Он создал курс пищевой микробиологии и совместно с Б. С. Алеевым написал специальный курс микробиологии скоропортящихся пищевых продуктов, а также руководство к практическим работам по микробиологии для студентов, изучающих товароведение продовольственных товаров. Труды Я. Я· Никитинского и его учеников положили начало широкому развитию микробиологии консервного производства и холодильного хранения скоропортящихся пищевых продуктов. Значительные успехи в области микробиологии молока и молочных продуктов были достигнуты школой С. А. Королева (1876 – 1932 гг.) в Вологодском молочном институте А.Ф.Войткевичем (1875–1950 гг.) в Московской сельскохозяйственной академии имени К- А. Тимирязева.

В последующем микробиология молочного дела развивалась в работах В. М. Богданова, Н. С. Королевой, А. М. Скородумовой, Л. А. Банниковой.

Большой вклад в теорию и практику холодильного хранения пищевых продуктов внес Φ. Μ. Чистяков (1898–1959 гг.).

До Великой Октябрьской социалистической революции в нашей стране насчитывались единичные бактериологические учреждения. В настоящее время в стране имеется широкая сеть научно-исследовательских учреждений по различным разделам микробиологической науки, организованы отделы микробиологии при Академии наук СССР и республиканских академиях. Имеется значительное число производств, в технологии которых главное место занимают микробиологические процессы. Возникают новые отрасли биохимической промышленности, основанные на применении плесневых грибов, бактерий и других микроорганизмов. В 1960 г. создана микробиологическая промышленность, в технологических процессах которой используются микроорганизмы – продуценты ценнейших биологически активных веществ (антибиотиков, белка, аминокислот, ферментов, витаминов, гормонов и др.).

Получила развитие и микробиология пищевых продуктов. Все крупные отрасли пищевой промышленности имеют научно-исследовательские институты, в состав которых входят лаборатории, изучающие микробиологию данной отрасли производства. На всех предприятиях пищевой промышленности созданы заводские и цеховые микробиологические лаборатории, контролирующие производство и качество готовой продукции.

«Трудно переоценить роль микроорганизмов на нашей планете,– указывал академик В. О. Таусон,– скорее можно недооценить то значение, которое имеет мир этих существ для всего живого, настолько многообразна их деятельность и грандиозны ее последствия».

В Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981–1985 годы и на период до 1990 года уделено большое внимание дальнейшему развитию пищевой промышленности, общественного питания и торговли. Предусматривается увеличение выпуска готовых к употреблению продуктов, полуфабрикатов, кулинарных изделий, улучшение их качества и ассортимента, обогащение продуктов белками, витаминами и другими полезными компонентами. Многие из этих компонентов могут быть микробного происхождения, в том числе и белок. Предусматривается i осуществить мероприятия по ускоренному развитию производств на основе микробного синтеза, обеспечить рост выпуска продукции в 1,8–1,9 раза, значительно увеличить производство товарного кормового микробиального белка и лизина, а также антибиотиков для кормовых и ветеринарных целей, кормовых витаминов, микробиологических средств защиты растений, ферментных препаратов, бактериальных удобрений и другой продукции микробного синтеза.

Создание электронного микроскопа и разработка новых методов исследований микроорганизмов позволяют изучать их на молекулярном уровне, что в свою очередь дает возможность более глубоко познать свойства микробов, их химическую деятельность, лучше использовать и управлять микробиологическими процессами.

Микробиологической науке принадлежит большая роль в выполнении основной задачи, поставленной перед пищевой и легкой промышленностью, торговлей и общественным питанием,– наиболее полном удовлетворении постоянно растущих потребностей советского народа.

1 Материалы XXVI съезда КПСС. М.: Политиздат, 1981, с. 170.

ТЕМА 1. ВВЕДЕНИЕ. МОРФОЛОГИЯ, ФИЗИОЛОГИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ БАКТЕРИЙ.

1. Предмет и задачи медицинской микробиологии.

2. История развития микробиологии.

3. Морфология бактерий.

4. Физиология бактерий.

5. Классификация бактерий.

6. Методы изучения морфологии и свойств бактерий.

Предмет и задачи медицинской микробиологии.

Микробиология (от греч. micros – малый, bios – жизнь, logos – учение) – наука о микроорганизмах, закономерностях их развития и тех изменениях, которые они вызывают в среде обитания и в окружающей среде.

Размеры микроорганизмов < 0,1 мм, величина их измеряется в мкм.

Микробиология включает разделы:

o Общая – занимается изучением общих закономерностей микроорганизмов.

o Техническая – занимается разработкой биотехнологии синтеза микроорганизмами биологически-активных веществ: белков, витаминов, ферментов, антибиотиков, спиртов.

o Сельскохозяйственная – занимается изучением микроорганизмов, которые участвуют в круговороте веществ, используются для приготовления удобрений, вызывают заболевания растений и др..

o Ветеринарная – изучает возбудителей заболеваний животных, разрабатывает методы диагностики, профилактики и лечения животных.

o Санитарная – изучает санитарно-микробиологическое состояние объектов окружающей среды, её влияние на здоровье человека и разрабатывает мероприятия, предупреждающие неблагоприятные воздействия болезнетворных микробов.

o Морская – изучает микрофлору морей и океанов.

o Космическая – изучает микрофлору космического пространства, влияние космических условий на свойства микроорганизмов и микрофлору организма человека.

o Медицинская – изучает микроорганизмы патогенные и условно-патогенные для человека, их экологию и распространённость, методы их выделения и идентификации, а также занимается разработкой методов микробиологической диагностики, специфической профилактики и лечения вызываемых ими заболеваний.

История развития микробиологии.

Выделяют пять исторических периода развития и становления микробиологии как науки.

I.Эвристический период связан скорее с логическими и методическими приемами нахождения истины, чем с какими-либо экспериментами и доказательствами.

Гиппократ, Парацельс (VI век до н.э.) высказывали предположение о природе заразных болезней, миазмах, мелких невидимых животных.

В наиболее законченной форме идею сформулировал Джироламо Фракосторо в труде «О контагиях, контагиозных болезнях и лечении» (1546г.), где высказал идею о живом контагии «зародышей болезни», который вызывает болезни. При этом каждая болезнь вызывается своим контагием. Для предохранения болезней им были рекомендованы изоляция больного, карантин, ношение масок, обработка предметов уксусом. Однако это были гипотезы, доказательств которых у них не было.

II.Описательный период (морфологический) связан с созданием микроскопа и открытием микроскопических существ, невидимых глазом человека. Первый микроскоп был создан в 1590 году голландскими учёными Гансом и Захарием Янсенами , но у него было увеличение всего лишь в 32 раза. Голландский натуралист Антонио Левенгук (1632 – 1723гг.) сконструировал микроскоп с увеличением в 160-300 раз, при помощи которого ему удалось обнаружить мельчайших «живых зверьков» («анималькулей», от лат. animalcula , зверушка) в дождевой воде, зубном налёте и других материалах.

В этот же период в 1771 г. 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. Чтобы доказать, что чума вызывается особым возбудителем, он заразил себя отделяемым бубона больного чумой человека и заболел чумой. К счастью, Д. Самойлович остался жив.

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) – «золотой век» микробиологии.

Л. Пастер (1822 – 1895 гг.)– основатель французской школы микробиологии, его основные достижения:

Брожение и гниение – микробный процесс;

Самопроизвольное зарождение не возможно;

Болезни вина и пива;

Болезни шелковичных червей;

Вакцина против бешенства, сибирской язвы у животных и куриной холеры;

Предложение мягкого метода стерилизации – пастеризации.

Р. Кох (1843 – 1910 гг.)– основатель школы немецких микробиологов, его достижения:

Выделил палочку сибирской язвы;

Выделил возбудителя туберкулеза и холеры;

Внедрил в практику микробиологии анилиновые красители, иммерсионную систему, плотные питательные среды.

IV. Иммунологический период связан с работами И. И. Мечникова и П. Эрлиха.

И. И. Мечников (1845-1916гг.) – один из основоположников иммунологии, описал явление фагоцитоза (клеточная теория иммунитета).

Пауль Эрлих (1854-1915гг.) 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.

Д. И. Ивановский (1864-1920гг.) – 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.

V. Современный период (молекулярно – генетический) связан с научно-технической революцией в естествознании.

1944 г. – Доказана роль ДНК в передаче наследственной информации. (О. Эвери, К. Мак-Леод, К. Мак-Карти)

1953 г. – Расшифровка структуру ДНК Д. Уотсон и Ф. Крик .

1958 г. – Описание явления иммунологической толерантности (П. Медавар и Гашек)

1959 г. – Смоделировали молекулу иммуноглобулина (Р. Портер и Д. Эдельман) .

В 60-70 гг. появились работы по генетике бактерий, становление генной инженерии.

1982 г. – Открыли ВИЧ(Р. Галло, 1883 г. Л. Монтанье ).

Морфология бактерий.

По форме выделяют следующие основные группы микроорганизмов.

1.Шаровидные или кокки.

2.Палочковидные.

3.Извитые.

4.Ветвящиеся.

I. Кокковидные бактерии (кокки) по характеру взаиморасположения после деления подразделяются на:

1.Микрококки - клетки расположенные в одиночку. Входят в состав нормальной микрофлоры, находятся во внешней среде. Заболеваний у людей не вызывают.

2.Диплококки - это парные клетки, к ним относятся гонококки, менингококки, пневмококки.

3.Стрептококки - размножающиеся клетки сохраняют связь (не расходятся), образуя цепочки. Много патогенных микроорганизмов - возбудители ангин, скарлатины, гнойных воспалительных процессов.

4.Тетракокки - имеют вид тетрад (т.е. по четыре клетки). Медицинского значения не имеют.

5.Сарцины - имеют вид пакетов из 8, 16 и более кокков. Часто обнаруживают в воздухе. Болезнетворных форм нет.

6.Стафилококки - образуют скопления, напоминающие грозди винограда. Вызывают многочисленные болезни, прежде всего гнойно - воспалительные.

II. Палочковидные формы микроорганизмов (палочки):

1.Бактерии - палочки, не образующие спор (кишечная палочка, дизентерийная, туберкулезные, дифтерийные и др.).

2.Бациллы - аэробные спорообразующие микробы. Диаметр споры обычно не превышает размера (“ширины”) клетки (бациллы сибирской язвы).

3.Клостридии - анаэробные спорообразующие микробы. Диаметр споры больше диаметра клетки, в связи с чем клетка напоминает веретено или теннисную ракетку (возбудитель столбняка, ботулизма, газовой гангрены).

Необходимо иметь в виду, что термин “бактерия” часто используют для обозначения всех микробов - прокариот. В более узком (морфологическом) значении бактерии - палочковидные формы прокариот, не имеющих спор.

III. Извитые формы микроорганизмов:

1.Вибрионы - имеют один изгиб, могут быть в форме запятой, короткого завитка (холерный вибрион).

2.Спириллы - имеют 2- 3 завитка (возбудитель Содоку - болезнь укуса крыс).

3.Спирохеты - имеют различное число завитков. Из большого числа спирохет наибольшее медицинское значение имеют представители трех родов - трептонемы, боррелии, лептоспиры.

IV. Ветвящиеся бактерии - палочковидные бактерии, которые могут иметь разветвления в форме латинской буквы «Y», встречающиеся у бифидобактерий . Также могут быть представленными в виде нитевидных разветвленных клеток, способных переплетаться, образуя мицелий, что наблюдается у актиномицет .

Помимо истинных бактерии имеются и другие более или менее отличающиеся от них. Это спирохеты, риккетсии, хламидии, актиномицеты и микоплазмы.

Спирохеты - тонкие длинные извитые (спиралевидной формы), грамотрицательные бактерии. Они подвижны, передвигаются волнообразным сокращением тела. Некоторые спирохеты вызывают заболевания человека (возвратный тиф, сифилис).

У человека хламидии вызывают хламидиозы, проявляющиеся поражением глаз (трахома, конъюнктивит), урогенитального тракта, легких и др.

Актиномицеты (или лучистые грибы) имеют вид небольших или длинных разветвленных тонких нитей. Патогенные формы вызывают актиномикоз.

Микоплазмы - мелкие бактерии (0,15-1 мкм), окруженные только цитоплазматической мембраной и не имеющие клеточной стенки. Имеют разнообразную форму: кокковидную, нитевидную, колбовидную. Микоплазмы вызывают у человека атипичную пневмонию и поражения мочеполового тракта.

Физиология бактерий.

Питание бактерий

Дыхание бактерий.

Путем дыхания (или биологическое окисление) микроорганизмы добывают энергию.

По отношению к молекулярному кислороду бактерии можно разделить на три основные группы:

1) облигатные (обязательные) аэробы могут расти только при наличии кислорода (микобактерии туберкулеза);

2) облигатные анаэробы растут на среде без кислорода, который для них токсичен (клостридии ботулизма, газовой гангрены, столбняка, бактероиды);

3) факультативные анаэробы (аэробы) могут расти как при наличии кислорода, так и без него(кишечная палочка, возбудители брюшного тифа, паратифа).