Краткая история развития 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 (1845–1916гг.). 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.