Микробиология как наука. Разделы дисциплины. Роль отечественных и зарубежных ученых в развитии микробиологии.

Микробиология (от греч. micros – малый, bios – жизнь, logos – учение) – наука, изучающая строение, функции, химическую деятельность, распространение, условия развития, роль и значение в жизни человека весьма малых организмов (микроорганизмов), размеры которых составляют не более 0,1 мм. Преимущественно это грибы, бактерии и вирусы. Они заселили Землю задолго до появления высших растений и животных (около 3–4 млрд лет назад) и в настоящее время являются самой многочисленной и разнообразной группой существ. Несмотря на их малые размеры и массу, микроорганизмы составляют в целом биомассу, больше чем вся биомасса на Земле (растения и животные вместе взятые).

Открытие микроорганизмов относится к концу ХVII в. Открыл их голландский натуралист Антон ванн Левенгук (1632–1723) который сконструировал простейший микроскоп, увеличивающий рассматриваемый объект в 160 раз. В 1698 г. Петр I, находясь в Голландии, посетил Левенгука и привез микроскоп в Россию. Долгое время наука о микробах носила в основном описательный характер – шел так называемый морфологический период развития.

Второй период – физиологический – приходится на ХIХ в., который называют «Золотым веком» и связывают с деятельностью французского ученого Луи Пастера (1822–1895). Пастер установил, что происходящее в виноградном соке спиртовое брожении вызвано жизнедеятельностью микроорганизмов – дрожжей. Большой цикл работ Пастера посвящен изучению причин «болезней» вина и пива, ученый доказал, что их возбудителями являются микроорганизмы, и чтобы предотвратить порчу, предложил прогревать напитки. Этот прием применяют и в настоящее время и называют пастеризацией.

Пастер впервые обнаружил бактерии, не способные развиваться в присутствии кислорода, то есть показал, что жизнь возможна и без кислорода. Он установил, что болезни возникают вследствие заражения особыми микробами и что каждое заболевание вызывается определенным микроорганизмом, он создал предохраняющие прививки и изготовил вакцины против бешенства и сибирской язвы.

Большой вклад в развитие микробиологии внес немецкий ученый Роберт Кох (1843–1910). Им были введены в практику плотные питательные среды для выращивания микроорганизмов, что привело к разработке метода выделения микроорганизмов в так называемые чистые культуры, то есть выращиванию массы клеток каждого вида в отдельности. Р. Кох выявил возбудителя туберкулеза, названного его именем – «палочкой Коха».

Родоначальником русской микробиологии считается И.И. Мечников (1845–1916), он создал фагоцитарную теорию иммунитета, в основе которой лежит способность макроорганизма противостоять инородным телам, в том числе болезнетворным микробам.

Признание огромной роли микроорганизмов в биологически важных круговоротах элементов на Земле, связаны с именами Сергея Николаевича Виноградского и Мартинуса Бейеринка. С.В. Виноградскому принадлежит открытие уникального образа жизни – хемолитрофии (процессы, при которых источником энергии служат окислительно–восстановительные реакции, а донором электронов являются неорганические вещества). Ученые совершили это открытие на примере изучения серных и нитрифицирующих бактерий. Эти же ученые независимо друг от друга показали, что фиксацию молекулярного азота способны производить только микроорганизмы. Виноградским разработан метод накопительных культур.

Конец ХIХ в. ознаменовался еще одним важным открытием в области микробиологии. В 1892 г. Д.И. Ивановский обнаружил вирус табачной мозаики – представителя совершенно новой группы микроскопических микроорганизмов, не имеющих клеточной структуры.

С начала ХХ в. благодаря накопленным знаниям продолжается дальнейшая дифференциация микробиологии, этому способствовало создание электронного микроскопа, который сделал видимым мир вирусов и макромолекулярных соединений. Именно на бактериях О. Эвери, К. Маклеод и М. Мак-Карти доказали роль ДНК в передаче наследственных признаков. Пол Берг в 1972 г. расшифровал геном кишечной палочки, что сделало возможным искусственное конструирование генов и пересадку отдельных генов из одних клеток в другие.