Вклады учёных в развитие микробиологии

А. Ван Левенгук Заинтересовавшись строением льняного волокна, А. Ван Левенгук, отшлифовал для себя несколько грубых линз. Позднее А. Ван Левенгук увлекся этой тонкой и кропотливой работой и достиг большого совершенства в деле изготовления линз, названных им «микроскопиями». А. Ван Левенгук с интересом рассматривал все, что попадалось под руку: воду из пруда, зубной налет, настой перца, слюну, кровь и многое другое. С 1673 г. результаты своих наблюдений он начал посылать в Лондонское Королевское общество, членом которого впоследствии был избран. Сопоставив описание, приведенное в этом отрывке, и оптические возможности имевшихся в распоряжении А. Ван Левенгука линз, можно сделать заключение о том, что в 1676 г. ему впервые удалось увидеть бактерии.

А. Ван Левенгук повсюду обнаруживал микроорганизмы и пришел к выводу, что окружающий мир густо заселен микроскопическими обитателями.

Л. Пастер

В 1854 г. Л. Пастер получил должность штатного профессора в университете г. Лилля. Именно здесь он начал свои микробиологические исследования, положившие начало микробиологии как самостоятельной научной дисциплине. К этому времени было накоплено довольно много сведений о повсеместном распространении микроорганизмов, однако роль микроскопических существ в природе, и в частности для человека, оставалась загадкой. Поводом для начала изучения процессов брожения послужило обращение к Л. Пастеру лилльского фабриканта с просьбой помочь выяснить причины систематических неудач в сбраживании свекловичного сока для получения спирта. Результаты исследования, опубликованные в конце 1857 г., с несомненностью доказывали, что процесс спиртового брожения связан с жизнедеятельностью определенной группы микроорганизмов — дрожжей и происходит в условиях без доступа воздуха. Почти одновременно с изучением спиртового брожения Л. Пастер приступил к изучению молочнокислого брожения и также показал, что этот вид брожения вызывается микроорганизмами.

Изучение маслянокислого брожения привело Л. Пастера к выводу, что жизнь некоторых микроорганизмов не только может протекать в отсутствие свободного кислорода, но последний вреден для них. Итог двадцатилетним исследованиям в области брожений был подведен Л. Пастером в «Исследовании о пиве, его болезнях, их причинах, способах сделать его устойчивым, с приложением новой теории брожения» (1876). В этой работе была четко сформулирована в законченном виде физиологическая теория брожений, являющихся результатом «жизни без воздуха, жизни без свободного кислорода».

Дальнейшие работы Л. Пастера в области изучения инфекционных заболеваний привели к открытию им возбудителей куриной холеры, остеомиелита, гнойных абсцессов, одного из возбудителей газовой гангрены. Таким путем Л. Пастер показал и доказал, что каждое заболевание порождается специфическим микроорганизмом.

И, наконец, работы Л. Пастера в области изучения инфекционных болезней животных и человека (болезнь шелковичных червей, сибирская язва, куриная холера, бешенство) позволили ему не только выяснить природу этих заболеваний, но «и найти способ борьбы с ними. Поэтому мы с полным правом можем считать, что своими классическими работами по изучению инфекционных болезней и мер борьбы с ними Л. Пастер положил начало развитию медицинской микробиологии.

Роберт Кох Роберт Кох внес огромный вклад в развитие медицинской микробиологии, открыл и изучил возбудителей таких тяжелых инфекционных заболеваний человека, как туберкулез и холера. Микробиологическая наука обязана Коху совершенствованием методов микробиологической, техники: он предложил способы окраски микроорганизмов, которые помогли изучить строение многих микробов, использовал при микроскопии освещение (осветитель Аббе), ввел микрофотографирование. Методы микробиологических исследований, разработанные Кохом, позволили получить чистую культуру возбудителей инфекционных болезней (микроорганизмы только одного вида). Это стало возможным при выращивании микроорганизмов на плотных питательных средах, предложенных Кохом. На этих средах можно получить из одной клетки популяцию микроорганизмов, растущую в виде колонии. Появилась возможность изучить не только морфологию, но и физиологические и биохимические свойства микробов, определить их способность вызывать заболевания у экспериментальных животных. Указанные методы за 10—20 лет позволили открыть, описать и изучить многих возбудителей инфекционных заболеваний и послужили основой формирования медицинской микробиологии. Кох пытался приготовить из туберкулезной палочки препарат для лечения этого заболевания — туберкулин, представляющий продукт жизнедеятельности возбудителя. Однако туберкулин был неэффективен при лечении заболевания. В настоящее время он успешно применяется с диагностической целью (пробы Пирке и Манту), выявляя зараженность человека туберкулезными микобактериями.

Работы Пастера и Коха привели к дальнейшим успехам микробиологии.

Конец XIX и начало XX века характеризуются открытием, описанием и изучением различных возбудителей инфекционных заболеваний.

В 1884 г. Эберт и Гаффки описали возбудителя брюшного тифа — брюшнотифозную палочку, Николайер и Китазато — возбудителя столбняка, Китазато и Йерсен — возбудителя чумы. Немецкий врач Леффлер первым обнаружил возбудителя дифтерии, который получил название палочки Леффлера. Английский исследователь Дэвид Брюс в 1886 г. открыл возбудителя лихорадки острова Мальта. В честь этого открытия возбудитель заболевания был назван бруцеллой, а заболевание — бруцеллезом. Тогда же было показано, что спирохеты могут быть возбудителями очень тяжелых заболеваний человека.

В 1868 г. Обермейер открыл спирохету — возбудителя возвратного тифа. Шаудинн и Гофман в 1905 г. описали бледную спирохету— возбудителя сифилиса. Пути открытия и изучения некоторых возбудителей, например риккетсий, были поистине драматичными. Заболевания сыпным тифом среди населения различных стран были известны давно, однако долгое время не удавалось найти их возбудителя и установить пути заражения здорового человека от больного.

В 1876 г. русский исследователь О. О. Мочутковский неоднократно вводил себе кровь сыпнотифозного больного, в результате чего заболел сыпным тифом. Этот героический опыт, проведенный на себе, показал, что возбудители при сыпном тифе находятся в крови больного человека. Оставалось неясным, как из крови больного они могут проникать в организм здорового человека. Однако за 2 года до опытов Мочутковского профессор Казанского университета Г. Н. Минх высказал мысль, что возбудители сыпного и возвратного тифов переносятся здоровым людям кровососущими насекомыми, в частности вшами. Основанием для такого утверждения послужили опыты Минха, также заразившего себя кровью больного возвратным тифом. Предположение Минха блестяще было подтверждено в 1909 г: Шарлем Николем, который в экспериментах на обезьянах доказал, что переносчиком сыпнотифозной инфекции является платяная вошь. В этом же году Рекетс обнаружил возбудителя сыпного тифа в Америке, а Провачек — в Европе. В честь исследователей, умерших от сыпного тифа при изучении его, возбудитель назван риккетсией Провачека.

В конце XIX века были обнаружены возбудители заболеваний среди простейших. В 1875 г. в Петербурге Ф. А. Леш открыл возбудителя амебной дизентерии — дизентерийную амебу. Через 5 лет французский военный врач Лаверан в крови больных малярией нашел возбудителя заболевания — малярийного плазмодия. Англичанин Росс, итальянец Грасси и русский ученый В. Я. Данилевский доказали, что переносчиком возбудителя малярии от больного человека здоровому являются комары. В 1898 г. П. Ф. Боровский описал возбудителя кожного лейшманиоза, оказавшегося жгутиковым простейшим, а Брюс открыл патогенных трипаносом — возбудителей сонной болезни в Африке.

Большой вклад в науку был внесен Д. Л. Романовским, предложившим специальные методы окраски препаратов крови и простейших организмов. Это позволило детально изучить их морфологию и дифференцировать. В 1901 г. Н. С. Соловьев в Томске установил, что простейшие балантидии вызывают у человека тяжелое поражение кишечника — балантидиоз. Значительно позже были обнаружены и изучены вирусы, хотя история их открытия началась в конце XIX века. Особенно большое значение в открытии вирусов имели работы Д. И. Ивановского, связанные с изучением природы мозаичной болезни листьев табака. Исследователю удалось установить, что сок, полученный из листьев больного растения, при втирании в здоровые листья вызывает их поражение. Д. И. Ивановский (1892) пришел к выводу, что болезнь табака вызывает мельчайший агент, отличающийся от известных уже микроорганизмов тем, что он не растет на питательных средах и проходит через фильтры.

Датский ботаник Мартин Бейеринк, также изучавший болезнь табака, назвал вновь открытое вещество вирусом, определив его как «жидкое живое заразное начало». Ремленже (1906) предложил название «фильтрующиеся вирусы». История изучения вирусов начинается только после 1932 г., когда американский биохимик Стенли заинтересовался загадочными невидимками. Он установил белковую природу вирусов. Исследуя белок вирусов, английские биохимики Боуден и Пири показали, что он является фосфопротеином, а в дальнейшем установили, что вирусы, как и все живые организмы, содержат нуклеопротеиды. Увидеть вирус удалось лишь после того, как стали применять электронные микроскопы, дающие огромное увеличение изучаемых объектов, что позволило изучить форму вирусов, их строение и структуру.

В наше время были изучены также процессы размножения вирусов, отличающиеся от размножения других микроорганизмов. Вирусы оказались возбудителями значительного числа тяжелых и распространенных заболеваний, таких, как натуральная оспа, бешенство, энцефалиты, полиомиелит, грипп и др.

В начале XX века были найдены вирусы у бактерий (бактериофаги), а позднее у актиномицетов (актинофаги). Доказана роль вирусов в возникновении опухолей у животных. Предполагают также, что вирусы могут быть причиной развития некоторых опухолей человека. Конец XIX века ознаменовался открытиями не только возбудителей заразных заболеваний, но также факторов, с помощью которых организм человека защищается от проникших в него микробов. В 1890 г, Беринг и Китазато установили, что в крови больного дифтерией появляются противоядия, которые защищают организм от яда дифтерийной палочки. Они назвали их антителами. В 1898 г. Пауль Эрлих, основываясь на этих опытах, создал первую теорию иммунитета, т. е. невосприимчивости к инфекционным заболеваниям. Она получила название гуморальной теории иммунитета (от лат. humor — жидкость), поскольку защищающие организм противоядия — антитела — находятся в крови. В результате открытия антител Берингом и Ру были получены противодифтерийные антитоксические сыворотки, которые с большим успехом использовались для лечения дифтерии. Это величайшее открытие было удостоено первой Нобелевской премии 1908 г., которую они разделили с создателем фагоцитарной теории иммунитета И. И. Мечниковым. В дальнейшем были получены высокоэффективные антитоксические сыворотки против токсинов возбудителей столбняка, газовой гангрены, ботулизма, которые позволили спасти жизнь многих тысяч больных.