Этапы развития микробиологии связаны между собой не столько хронологически, сколько обусловлены основными достижениями и откры тиями, поэтому многие исследователи выделяют различные периоды, но чаще всего следующие: эвристический, морфологический, физиологиче ский, иммунологический и молекулярногенетический.

ЭВРИСТИЧЕСКИЙ ПЕРИОД (IV III вв. до н.э. XVI в.)

Связан скорее с логическими и методическими приемами нахожде ния 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 сочине ниях итальянского врача Д. Фракасторо (1478 1553 гг.), высказавшего идею о живом контагии (contagium vivum), 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.

МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ ПЕРИОД (XVII ПЕРВАЯ ПОЛОВИНА XIX вв.)

Начинается с открытия микроорганизмов А. Левенгуком. На этом этапе было подтверждено повсеместное распространение микроорганиз мов, 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 есте ственных наук проблемы: изучение природы процессов брожения и гние ния, причины возникновения инфекционных заболеваний, проблему само зарождения микроорганизмов.

Изучение природы процессов брожения и гниения. Термин «бро жение» (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 жизне деятельностью микроскопических живых существ одновременно, незави симо друг от друга пришли французский ботаник Ш. Каньяр де Латур (ис следовал осадок при спиртовом брожении и обнаружил живых существ), немецкие естествоиспытатели Ф. Кютцинг (при образовании уксуса обра тил 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 доказа тельств.

Вторая основная проблема о микробной природе инфекционных заболеваний также была решена в морфологический период развития микробиологии. Первыми высказали предположения о том, что заболева ния 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 микроор ганизмами, необходимы были прямые доказательства. И они были полу чены р усским врачом эпидемио логом Д.С. Самойло вичем (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 дока зать, что чума вызывается особым возбудителем, он заразил себя отделяе мым 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 естествоисп ытателю А. Баси (1773 1856 гг.), который впервые экспериментально установил микроб ную природу заболевания шелковичных червей, он обнаружил передачу болезни при переносе микроскопического грибка от больной особи к здо ровой. Но большинство исследователей были убеждены в том, что причи нами всех заболеваний являются нарушения течения химических процес сов в организме.

Третья проблема о способе появления и размножения микроор ганизмов была решена в споре с господствовавшей тогда теорией самоза рождения. Несмотря на то, что итальянский ученый Л. Спалланцани в 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. Ос новоположником 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 Цен ковского).

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. Подробнее об основ ных научных открытиях Л. Пастера и их значении для охраны здоровья людей и хозяйственной деятельности человека будет сказано в § 1.3.

Первым из современников Л. Пастера, кто оценил значение его от крытий, был английский хирург Дж. Листер (1827 1912 гг.), который, ос новываясь на достижениях Л. Пастера, впервые ввел в медицинскую прак тику обработку всех хирургических инструментов карболовой кислотой, обеззараживание операционных и добился снижения числа смертельных исходов после операций.

Одним из основоположников медицинской микробиологии является Роберт Кох (1843

1910 гг.), которому принадлежит разработка ме тодов получения чистых культур бактерий, окра ска бактерий при микроскопии, микрофотогра фии. Известна также сформулированная Р. Ко хом 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 откры Р. Кох тие возбудителя холеры.

В физиологический период, а именно в 1867 г., М.С. Воронин опи сал клубеньковые бактерии, а почти через 20 лет Г. Гельригель и Г. Виль фарт показали их спо собность к азотфиксации. Французские химики Т. Шлезинг, А. Мюнц обосновали микробиологическую природу нитрифи кации (1877 г.), а в 1882 г. П. Дегерен установил природу денитрификации, природу анаэробного разложения растительных остатков. Российский уче ный П.А. Костычев создал теорию микробиологической природы процес сов почвообразования.

Наконец, в 1892 г. р усский 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 ви русов 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 иссле дования микроорганизмов. С.Н. Виноградский предложил создавать спе цифические (элективные) условия, дающие возможность преимуществен ного развития одной группы микроорганизмов, открыл в 1893 г. анаэроб ный азотфиксатор, названный им в честь Пастера Clostridium pasterianum, выделил из почвы микроорганизмы, представляющие совершенно новый тип жизни и получившие название хемолитоавтотрофных.

Микроэкологический принцип был развит и М. Бейеринком и при менен при выделении различных групп микроорганизмов. Через 8 лет по сле открытия С.Н. Виноградским азотфиксатора М. Бейеринк выделил в аэробных условиях Azotobacter chroococcum, исследовал физиологию клу беньковых 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).

И.И. Мечникова (1845 1916 гг.) тоже по праву считают основоположником русской мик робиологии и иммунологии. Его основные науч| ные интересы были сосредоточены на проблеме изучения взаимоотношений организмахозяина и | микроорганизмапаразита. Его главные научные I открытия касаются изучения иммунитета.

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 про стейших форм жизни «инфекционного» белка приона.

2. Расшифровка химического строения и химический синтез некото рых 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 моноклональ ных антител (Д. Келлер, Ц. Мильштейн, 1975 г.).

7. Открытие иммуномодуляторов иммуноцитокининов (интерлей кины, интерфероны, миелопептиды и др.) эндогенных природных регу ляторов иммунной системы и их использование для профилактики и лече ния различных болезней.

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

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

10. Открытие вирусов, вызывающих иммунодефициты.

11. Разработка принципиально новых способов диагностики инфек ционных и неинфекционных болезней (иммуноферментный, радиоиммун ный анализы, иммуноблотинг, гибридизация нуклеиновых кислот). Созда ние 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 микробиоло гия, техническая, сельскохозяйственная, медицинская микробиология, ге нетика микроорганизмов и т.д.). Было изучено много форм микроорганиз мов 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.