Микробиология

Введение

Микробиология (от греч. mikros - малый, bios - жизнь, logos - учение) является одной из биологических наук. Она изучает строение, жизнедеятельность, закономерности и условия развития организмов, большинство которых можно видеть только с помощью микроскопа. Размеры многих из них настолько малы, что в капле воды их могут быть миллионы. Эти организмы называют микроорганизмами или микробами.

Мир микробов богат и разнообразен. Большинство микроорганизмов одноклеточные, но имеются и многоклеточные, однако дифференциация клеток на ткани и органы у них отсутствует. Известны формы и не имеющие клеточного строения. Многие микроорганизмы принадлежат к низшим растительным организмам, некоторые - к низшим животным, но есть и такие, которые нельзя отнести ни к животным, ни к растениям.

Микроорганизмы широко распространены в природе - в почве, воде и воздухе всех климатических зон. Множество различных микробов живет на поверхности тела и в кишечнике животных и людей, на растениях, на окружающих нас предметах и пищевых продуктах. Академик В. Л. Омелянский писал: «Невидимые, они постоянно сопровождают человека, вторгаясь в его жизнь то как друзья, то как враги». Существование многочисленных видов микробов обусловлено следующими основными факторами: их способностью потреблять разнообразную пищу, приспособляемостью к условиям существования, высокой выносливостью к теплу, холоду и недостатку влаги, способностью к быстрому размножению.

Велико значение микроорганизмов в жизни нашей планеты. Они активно участвуют в различных превращениях веществ в природе. С их жизнедеятельностью связано образование каменного угля, нефти, некоторых руд, торфа. Большую роль играют микробы в почвообразовательных процессах, способствуя повышению урожайности сельскохозяйственных культур. Используют микроорганизмы и в промышленном производстве органических кислот (молочной, масляной, лимонной и др.), ацетона, бутилового и этилового спиртов, витаминов, аминокислот, ферментных препаратов и антибиотиков. Многие микроорганизмы с давних пор применяют в пищевой и легкой промышленности, а также в домашнем хозяйстве. С использованием дрожжей, например, производят пиво, тесто для хлеба. Молочнокислые бактерии используют в производстве различных кисломолочных продуктов, они же участвуют в процессах созревания сыров и квашения овощей.

Микроорганизмы привлекают внимание исследователей и как потенциальные продуценты пищевого белка (дрожжи, цианобактерии и др.).

Многие микроорганизмы, однако, играют отрицательную роль. Они могут являться возбудителями болезней человека, животных и растений, вызывать порчу пищевых продуктов и разрушение различных материалов, нанося большой ущерб народному хозяйству.

Задачи современной микробиологии настолько разнообразны и специфичны, что из нее выделился ряд специализированных дисциплин - медицинская, ветеринарная, сельскохозяйственная и техническая (промышленная) микробиология. Техническая микробиология изучает роль и значение хозяйственно-полезных микроорганизмов, используемых в различных производственных процессах, и тех, которые причиняют вред, а также способы воздействия на их развитие и жизнедеятельность. В последние годы возникла космическая микробиология, изучающая биологическое воздействие космической радиации, а также проблему жизни в космосе и на других планетах.

2)

Микроорганизмы были открыты и описаны в конце XVII века в Голландии Антонием оно Левенгуком. Сделанные им приборы — микроскопы давали по тем временам довольно сильное (более чем в 160 раз) увеличение. Рассматривая под микроскопом настой перца, Левенгук увидел в капле этой жидкости множество крошечных зверьков — «анималькулей», как он назвал их. Изучая гнилую воду, тину, зубной налет, он находил сходные анималькули и рисовал их. Описание своих наблюдений Левенгук вместе с рисунками отправил в Лондонское королевское общество. Так было положено начало новой науке — микробиологии. 
Впервые смелое предположение о том, что каждая заразная болезнь вызывается особым возбудителем, было высказано в конце XVIII века. Русский ученый, военный врач Д. С. Самойлович, участник борьбы с эпидемией чумы в Москве в 1771—1772 гг., пытался с помощью микроскопа найти возбудителя чумы. Но ему не удалось этого добиться из-за несовершенства микроскопов того времени. Однако Д. С. Самойлович показал, что заражение чумой происходит при непосредственном соприкосновении с больным или его вещами. Он впервые предложил производить прививки «заразного ослабленного начала чумы» людям, соприкасавшимся с больными. 
 
Первые успешные попытки предупреждения инфекционных заболеваний и борьбы с ним»- были предприняты в Англии Эдуардом Дженнером, который сумел предохранить людей от заболевания натуральной оспой путем прививки им заразного материала от животных. Сельский врач Э. Дженнер отличался большой наблюдательностью: он заметил, что люди, переболевшие коровьей оспой, не заболевают натуральной. В 1796 г. Дженнер в присутствии свидетелей и врачей привил 8-летнему мальчику коровью оспу, а через 1,5 мес — натуральную. Ребенок не заболел; он оказался невосприимчивым к натуральной оспе. Прививки против оспы получили повсеместное признание и принесли человечеству одну из величайших побед медицины. Только с помощью прививок в нашей стране оспа была ликвидирована. Материал, используемый для прививок, был назван в честь Дженнера вакциной (от лат. Vacca — корова). 
Конец XVIII — начало XIX века в развитии микробиологии можно охарактеризовать как период описательный, собирательный. В это время были открыты и описаны различные микроорганизмы: дрожжи, вызывающие сбраживание пивного сусла (1837), паразитические грибы — возбудители болезни шелковичных червей (мускардины), возбудители парши человека. В середине XIX века появились первые сообщения Поллендера и Брауэля в России (1848), Давена в Западной Европе о находках неподвижных нитевидных телец в крови животных, больных сибирской язвой. Однако только гениальные работы Пастера положили начало развитию современной научной микробиологии.

Доказательство существования невидимых возбудителей болезней стало возможным после изобретения микроскопа. Приоритет в открытии микроорганизмов принадлежит голландскому натуралисту-любителю Антонио Левенгуку (1б32 – 1723). Торговец полотном А. Левенгук увлекался шлифованием стекол и довел это искусство до совершенства, сконструировав микроскоп, позволивший увеличивать рассматриваемые предметы в 300 раз.

Изучая под микроскопом различные объекты (дождевую воду, настои, зубной налет, кровь, испражнения, сперму), А. Левенгук наблюдал мельчайших животных, которых он назвал анималькулюсами. Свои наблюдения А. Левенгук регулярно сообщал в Лондонское королевское общество, а в 1695 г. Обобщил в книге «Тайны природы, открытые Антонием Левенгуком».

Таким образом, с изобретением микроскопа А. Левенгуком начинается следующий этап в развитию микробиологии, получивший название морфологического.

Открытие А. Левенгука привлекло огромное внимание специалистов, у него появились многочисленные ученики и последователи. Однако оставались неясными вопросы о появлении микроорганизмов, условиях их жизни, предназначении, участии в возникновении болезней человека. На эти вопросы впоследствии были даны четкие ответы в исследованиях многих ученых.

ПАСТЕР И СОВРЕМЕННЫЙ МИР

«При той степени так называемой современной цивилизации, которой мы достигли, научная культура в своем наивысшем выражении, может быть, более необходима для морального состояния нации, чем для ее материального благополучия».

Луи Пастер.

О Пастере написано много. Он оставил после себя массу документов, позволяющих в лабиринте творческой деятельности ученого проследить последовательную цепь его умозаключений и тщательно продуманную логику его экспериментального метода. Выдающиеся ученые не один раз принимались за изучение работ Пастера. Его творчество — целая эпопея, в которой всегда есть над чем поразмыслить, что перевоссоздать, что позаимствовать.

Никогда не утомительно слушать рассказы из жизни ученого — жизни, которая может служить примером, хотя она и не напоминает гладкую дорогу. Научная деятельность Пастера обозначена вехами — эпизодами, когда Пастер ставил и разрешал очередную проблему.

Каждый из этапов своего творчества Пастер проводил как следственное дело: определял симптомы — улики, шаг за шагом реконструировал историю болезни — преступления, искал виновного — микроба и, что самое примечательное, находил средство исправить положение. Всю деятельность Пастера можно свести, как это показал автор отличной книги Жак Николь, к десяти основным исследованиям, увенчавшимся десятью успехами, что является большой редкостью в жизни ученых.

Значит ли это, что Пастер никогда не знал неудач? Нет, не значит. Несколько раз он попадал на ту дорогу, которая вела в тупик, например когда он изучал действие магнетизма на живые существа или когда пытался доказать инфекционное происхождение эпилепсии. Но каждый раз еще в самом начале ошибочного пути безотказная пастеровская логика подсказывала, что, встав на него, ни к чему прийти нельзя, поскольку к наблюдавшимся явлениям неприложимы экспериментальные критерии, которыми Пастер проверял любую гипотезу, никогда не доверяя предвзятым идеям, скоропалительным выводам. Достоверными результатами в глазах Пастера были только те, которые можно было проверить и воссоздать.

Поль Бер сказал однажды: «Смелость, с которой мосье Пастер что-либо утверждает, имея доказательства в руках, равна его робости, которую он испытывает, когда вывод не подтверждается экспериментом». Комментируя это высказывание, сам Пастер писал: «Я самый колеблющийся из людей, самый боязливый, когда нужно дать заключение, а доказательств не хватает. Зато ни один довод не мешает мне твердо защищать то, что я считаю верным, когда мои убеждения имеют солидную научную опору». И еще: «Вся моя жизнь прошла в формировании мотивированных мнений по различным вопросам чистой или прикладной науки в свете эксперимента, наблюдения и размышления. Самые смелые концепции, самые законные теории обретают душу и плоть только в день освещения их наблюдением и экспериментом. Только тонким опытом, хорошо продуманным и хорошо выполненным, можем мы заставить природу открыть ее секреты. Все иные методы всегда оказывались несостоятельными».

Наконец, еще в одном месте он писал: «Несмотря на мрак, окутывающий некоторые жизненные явления, научный прогресс приводит нас мало-помалу к убеждению, что развитие живых организмов обходится без какого-либо физического или химического вмешательства сил, имеющих иную природу, нежели та, которая управляет неорганическими телами. Исходя из самых простейших элементов, которые растение находит в воздухе, добывая себе пищу, химик может познать последовательность трансформаций, вплоть до наиболее сложных образований, обнаруживаемых в готовом виде в организме живых существ. Мои первые работы в области кристаллографии и процессов брожения открыли перед мной совершенно новый мир. В качестве приверженца экспериментального метода я и приступил к физиологическим изысканиям».

Между 1875 и 1878 г. Пастер формулирует «Теорию зародышей и ее применение в медицине и хирургии», которая явилась научной основой для изучения инфекционных заболеваний. В 1874 г. Джозеф Листер первый применил пастеровские принципы в хирургии, которые в связи с достижениями в области асептики получили самое широкое распространение. С 1884 г. Стали применять вакцины с целью профилактики бешенства и заразных заболеваний; 1894 г. — год открытия серотерапии (заслуга Беринга, Ру и Иерсенэ); в это же время рождается иммунология благодаря бессмертным трудам И. И. Мечникова, который с 1888 г. Становится ближайшим сотрудником Пастера и его преемником в качестве главы пастеровской школы, из которой вышло немало ученых-микробиологов.

Все эти события оказали глубокое влияние на эволюцию всего человечества и определили основные черты нашего времени. Если мы захотим охарактеризовать настоящую эпоху, недостаточно указать на научный и технический прогресс или на повсеместную индустриализацию. Это очень важные факторы, но нельзя упускать из виду и другого капитального явления, которое также в определенной мере обусловило трансформацию всего мира. Речь идет о резком увеличении численности населения, начавшемся в XIX веке вместе с открытиями Пастера.

Увеличение численности населения определяется двумя связанными между собой факторами: удлинением средней продолжительности жизни (с 53 лет до 71 года за один век в наиболее развитых странах) и ростом числа лиц молодого возраста, т. Е. продуктивной группы населения. Оба эти явления прежде всего связаны с уменьшением детской смертности, что в свою очередь обусловлено прогрессом медицины. Нет сомнения, что общее повышение уровня жизни, улучшение качества питания и гигиены внешней средиграют при этом весьма важную роль. Но главное, что особенно относится к развивающимся странам, где уровень жизни, гигиены и качество питания оставляют желать лучшего, заключается в исчезновении крупномасштабных эпидемий, которые в течение многих веков косили человечество, снижая его естественный прирост.

В этом плане творчество Пастера кажется нам не только существенным элементом эволюции современной медицины, которой оно придало импульс, определивший последующий расцвет всех биологических дисциплин, но также первопричиной, обусловившей переход от демографического застоя, продолжавшегося в течение веков, к наблюдаемому ныне демографическому скачку.

В ряду выдающихся исторических деятелей Пастер выделяется как человек, который благодаря своей несокрушимой логике экспериментатора и умению практически применять результаты собственных теорий открыл двери современного мира, войти в которые было суждено другим ученым, чтобы повести за собой человечество к благородной цели.

Роберт Кох.

Имя Роберта Коха принято связывать главным образом с открытием возбудителя туберкулеза. Действительно, 100 лет назад (24/III 1882 г.) ученый сообщил о своем открытии, совершившем переворот в современной ему науке. Однако к этому открытию Р. Кох подошел не сразу; оно завершило ряд основополагающих работ, открывших эру медицинской бактериологии.

В 1870 г. Р. Кох короткое время, в период войны с Францией, работал военным врачом и через некоторое время после возвращения из армии поступил на государственную должность в городке Вольштейне округе Бомст, недалеко от Познани. Здесь в 1872 г. 29-летний Р. Кох в должности окружного врача («физикуса») начал свой трудный путь первого наряду с Пастером бактериолога мира.