История развития микробиологии

С глубокой древности, задолго до открытия микроорганизмов человек использовал такие микробиологические процессы, как сбраживание виноградного сока, скисание молока, приготовление теста. Из летописей известно, что он сталкивался с опустошительными эпидемиями чумы, холеры, оспы и других заразных болезней.

Начало развития микробиологии как науки относится к концу XVII века. Первое наблюдение и описание микроорганизмов принадлежит Антонию Левенгуку (1632-1723 гг.), который сам изготовлял линзы и создал первый микроскоп (в 1673 г.), дающий увеличение в 200-300 раз. В 1695 году вышла его книга «Тайны природы, открытые Антонием Левенгуком», где он не только описал, но и дал зарисовки многих микроорганизмов, обнаруженных им с помощью своего микроскопа в различных настоях, дождевой воде, в зубном налете, на мясе и других объектах.

Слабое развитие промышленности и сельского хозяйства в 17-18 веках не способствовали развитию микробиологии. Долгое время наука о микробах носила описательный характер. Этот малоплодотворный период развития микробиологии называют морфологический (реже описательный).

Русский ученый М.М.Тереховский (1740-1796) первым использовал экспериментальный метод. Он изучал воздействие различных физических (нагревание и охлаждение) и химических факторов на микроорганизмы. Изучая пути возникновения микроскопических существ в различных настоях, пришел к выводу о невозможности самозарождения анималькулей, ввел кипячение инструментов как способ их обеззараживания. Наиболее ранние его исследования были опубликованы в диссертации в 1775 году.

Д.С.Самойлович (1724-1810) изучая чуму, пришел к выводу, что возбудителем болезни является живое существо, с помощью которого заболевание передается. Наблюдая за чумой, он заметил, что после перенесения болезни к ней остается иммунитет, и высказал идею о возможности создания искусственного иммунитета против чумы с помощью прививок (испытал прививку от чумы на себе). Английский врач Эдуард Дженнер (1749-1823) в 1796 г. впервые осуществил прививку от натуральной оспы.

В результате прогресса промышленности в 19 веке появились более совершенные микроскопы, улучшилась и техника микроскопирования. Из науки описательной, микробиология превратилась в опытную науку, изучающую роль микроорганизмов в природе и жизни человека.

Начало нового – физиологического периода в развитии микробиологии связано с деятельностью французского химика Луи Пастера (1822-1895) – основоположника современной микробиологии. Пастер установил, что микроорганизмы различаются не только внешним видом, но и характером жизнедеятельности. Они вызывают разнообразные химические превращения в субстратах, на которых развиваются.

Пастеру принадлежит ряд очень важных открытий. Он доказал, что происходящее в виноградном соке спиртовое брожение обусловлено жизнедеятельностью дрожжей и опроверг 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 кислорода, т.е. показал, что жизнь возможна и без кислорода.

Он открыл природу заразных болезней человека и животных, установил, что эти болезни возникают в результате заражения особыми микробами и что каждое заболевание вызывается определенным микроорганизмов. Он разработал и научно обосновал метод предупреждения заразных болезней, изготовил вакцины против куриной холеры, сибирской язвы и бешенства.

Немецкую школу микробиологов возглавил Роберт Кох (1843-1910), который ввел в микробиологическую практику плотные питательные среды, что привело к разработке метода выделения микроорганизмов в чистые культуры, т.е. выращивание культур каждого вида в отдельности. Он также ввел в практику анилиновые красители, иммерсионную систему, микрофотографию, дезинфекцию. Открыл и изучил возбудителей туберкулеза (1882) и холеры (1883).

Развитие микробиологии связано и с работами русских и советских ученых.

И.И.Мечников (1845-1916) впервые разработал фагоцитарную теорию иммунитета, т.е. невосприимчивости организма к заразным болезням, организовал первую в России бактериологическую лабораторию в Одессе. Ближайшим сотрудником И.И.Мечникова, был Н.Ф.Гамалея (1859 -1949), который в 1886 году организовал в Одессе 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 России и СССР.

Большое значение в развитии микробиологии, особенно сельскохозяйственной, имели труды С.Н.Виноградского (1856-1953). Он открыл процесс нитрификации, установил существование особых бактерий, способных ассимилировать углекислый газ из воздуха, используя в процессе синтеза органического вещества химическую энергию реакции окисления аммиака до азотной кислоты. Им была доказана возможность ассимиляции углекислого газа без участия хлорофилла и солнечной энергии. Этот процесс в отличие от фотосинтеза был назван хемосинтезом.

С.Н.Виноградский открыл явление фиксации атмосферного азота анаэробными бактериями. Им были найдены также бактерии анаэробного разложения пектиновых веществ, что в дальнейшем позволило другим исследователям (И.А.Мокрину, Г.Л.Селиберу и др.) разработать теорию и приемы мочки волокнистых растений – льна, конопли и др.

В своих исследованиях С.Н.Виноградский использовал разработанный им метод выращивания культур с применением элективных (избирательных) питательных сред и условий, приближенных к естественному обитанию микроорганизмов. Его метод 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), который вместе с С.Н.Виноградским изучал вопросы нитрификации, фиксации атмосферного азота и другие проблемы микробиологии, открыл возбудителя брожения клетчатки.

В России Л.Ценковский (1822-1887) создал новые модификации вакцины против сибирской язвы, Д.Ивановский (1864-1920)- открыл вирусы, С.Виноградский (1858-1953) изучил серо-, железо-, и нитрифицирующие бактерии, установил явление хемосинтеза, предложил элективные (избирательные) среды, В.Омелянский (1867-1928) открыл возбудителей брожения клетчатки. В.Л.Омелянский создал первый русский учебник по микробиологии («Основы микробиологии»), изданный в 1909 г. Им же составлено первое русское «Практическое руководство по микробиологии».

В развитии технической микробиологии большую роль сыграли работы других ученых.

На основании исследований С.П.Костычева и В.С.Буткевича химизма образования органических кислот грибами в нашей стране в 1930 г. было организовано производство лимонной кислоты.

В.Н.Шапошников и И.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 области пищевой микробиологии большая роль принадлежит Я.Я.Никитинскому (1878-1941). Он создал курс пищевой микробиологии и совместно с Б.С.Алеевым написал специальный курс микробиологии скоропортящихся пищевых продуктов. 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) в Вологодском молочном институте и А.Ф.Войткевичем (1875-1950) в Московской сельскохозяйственной академии имя А.К.Тимирязева.

В советское время в стране существовала широкая сеть научно-исследовательских учреждений по различным разделам микробиологической науки, были организованы отделы микробиологии при союзной и республиканских академиях наук. Все крупные отрасли пищевой промышленности имеют научно-исследовательские институты, в состав которых входят лаборатории, изучающие микробиологию данной отрасли производства. На всех предприятиях пищевой промышленности имеются заводские и цеховые микробиологические лаборатории, контролирующие производство и качество готовой продукции.