Л. Пастер — родоначальник экспериментальной микробиологии

Экспериментальный этап развития микробиологии, исчисляемый приблизительно с середины XIX в., связан с именами французского химикакристаллографа Луи Пастера и немецкого сельского врача Роберта Коха. Эти ученые существенно обогатили методологический арсенал микробиологии.

Первой биологической работой Л. Пастера (1822—1895) стало исследование причин прокисания партии вина, проведенное по просьбе виноделов г. Лилля. При изучении процесса сбраживания виноградного сока ученый доказал, что причиной химических изменений субстратов являются микроорганизмы (дрожжи), а порчу вина вызывают другие микроорганизмы, деятельность которых приводит к появлению посторонних запахов, вкусов и ослизнению напитка. Для предохранения от порчи Пастер предложил нагревать вино в закрытых сосудах до 70 °C сразу после брожения, чтобы уничтожить посторонние бактерии. Такой способ тепловой обработки продуктов, получивший название пастеризация, применяют и сегодня для увеличения сроков хранения молока, вина и пива.

Исследуя другие виды брожения, Пастер показал, что состав конечных продуктов зависит от того, какая группа микроорганизмов развивается в питательной среде.

Изучение маслянокислых бактерий привело ученого к открытию бескислородного (анаэробного) образа жизни, при котором кислород не только не нужен, но и вреден для таких микроорганизмов и угнетает их жизнедеятельность.

В то же время есть значительное число микроорганизмов, для которых наличие молекулярного кислорода — это необходимое условие их существования. Такие организмы Пастер назвал аэробными.

Доказательство способности изменять свой обмен веществ в зависимости от наличия или отсутствия кислорода воздуха ученый получил, работая с дрожжами: в бескислородных условиях дрожжи осуществляли брожение, превращая сахар в спирт и углекислый газ, а в присутствии кислорода переходили на аэробное дыхание, когда основным конечным продуктом становился С0₂, спирт практически не образовывался, а клеток накапливалось значительно больше.

Пастер сделал вывод о том, что аэробный обмен веществ более выгоден, чем анаэробный, а микроорганизмы, способные к такому переключению, получили название факультативных анаэробов.

В это время среди научной общественности происходила бурная дискуссия о возможности самозарождения живых существ из неживой материи б обычных условиях. Противники такого взгляда пытались доказать, что даже мельчайшие организмы возникают только из живых «зародышей» или «семян». Ко времени открытия мира микробов вопрос о самозарождении животных и растений из неживого материала был уже решен отрицательно, а относительно микроорганизмов спор продолжался. Убедительные опыты итальянского ученого Ладзаро Спалланцани и французского исследователя Франсуа Аииера по длительному прогреванию питательного бульона или нищи в герметичных сосудах для предотвращения развития микробов подвергались критике сторонников теории самозарождения из-за замкнутости пространства, куда не может проникнуть некая «жизненная сила». Пастером был проведен убедительный эксперимент, поставивший точку в этой дискуссии: прогретый питательный бульон он поместил в открытый стеклянный сосуд, горлышко которого было вытянуто трубкой и 5-образно изогнуто (рис. 1.2). Это позволяло воздуху беспрепятственно проникать внутрь колбы, а клетки микроорганизмов оседали в нижнем изгибе горлышка и не попадали в бульон. В этом случае бульон мог оставаться стерильным неопределенно долго. Если же колбу наклонить так, что жидкостью будет заполнен нижний изгиб, а затем вернуть бульон обратно в сосуд, то внутри быстро начнут развиваться микроорганизмы.

Рис. 1.2. Колба для опыта по опровержению возможности самозарождения жизни.