Томский государственный университет 

Биологический институт

Кафедра защиты растений  
 
 
 
 

Успех микробиологов во второй половине XIX века

Выполнил: студент 01905 гр.

Новиков О.О.     
 
 
 
 
 
 
 

Томск – 2011

Содержание

Введение 3

Вторая половина XIX века 3

Заключение 9

Список используемой литературы 10 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
Введение

      В истории микробиологии выделяют два основных периода: эмпирический (до второй половины XIX в.) и экспериментальный, начало которого связано с деятельностью Л. Пастера, Р. Коха и их учеников. Для рождения любой науки необходимы научные и технологические предпосылки, а также социально-экономические потребности в ней, и именно в конце XIX рождение такой науки как микробиология стало возможно. Это связано с тем, что были сконструированы микроскопы с высокой разрешающей способность. Оценивая успехи, достигнутые микробиологией во второй половине XIX в., французский исследователь П. Таннери в работе "Исторический очерк развития естествознания в Европе (1300—1900)" писал: "Перед лицом бактериологических открытий история других естественных наук за последние десятилетия XIX столетия кажется несколько бледной".

 
Вторая  половина XIX века

      Окончив в 1847 г. Эколь Нормаль (один из лучших учебных заведений Франции) Л. Пастер выполнил две докторские диссертации по химии и физике. Последняя касалась изучения явления вращения плоскости поляризации  жидкостями и вот тут он столкнулся с деятельностью микроорганизмов. Добавляя в оптически неактивную смесь двух изомеров винной кислоты плесневый гриб, он обнаружил, что спустя некоторое время смесь начинает вращать плоскость поляризации влево, в обстоятельство натолкнуло его на мысль о возможном участии микроорганизмов в процессах брожения. И в 1957 г. изучая спиртовое брожение, Пастер установил, что оно – результат жизнедеятельности дрожжей без доступа кислорода. Позднее при изучении маслянокислого брожения он обнаружил, что возбудители брожения вообще отрицательно относится к кислороду и могут размножаться только в условиях, исключающих его свободный доступ. Таким образом, Л. Пастер обнаружил существование "жизни без кислорода", т. е. анаэробный способ существования. Он же ввел термины "аэробный" и "анаэробный" для обозначения жизни в присутствии или в отсутствие молекулярного кислорода. В 1860 г. Пастер говорит о невозможности самозарождения живых существ:  "Нет, сегодня не имеется ни одного известного факта, с помощью которого можно было бы утверждать, что микроскопические существа появились на свет без зародышей, без родителей, которые их напоминают. Те, кто настаивает на противоположном, являются жертвой заблуждения или плохо проделанных опытов, содержащих ошибки, которые они не сумели заметить или которых они не сумели избегнуть". На основании работ Пастера Дж. Листер (J. Lister, 1827—1912) разработал принципы антисептики, а затем сам Пастер дополнил их принципами асептики. 1865 г. Пастер установил природу болезней вина и пива, показав что это тоже является деятельность микроорганизмов, и предложил метод их предупреждения названный впоследствии пастеризацией, а затем были разработаны методы стерилизации. 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.

      Прогресс микробиологии в конце XIX неразрывно связан с именем немецкого ученого Роберта Коха, занимавшегося изучением возбудителей инфекционных заболеваний. Свои исследования Кох начал с изучения сибирской язвы и показал, что возбудителем этого заболевания являются бактерии вида Bacillus anthracis. Позднее он открыл возбудителей туберкулеза (бактерии вида Mycobacterium tuberculosis), которые в его честь были названы «палочкой Коха». В 1905 г. Коху за исследования туберкулеза была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине. Исследования специфических возбудителей позволили Коху сформулировать ряд подходов, необходимых для идентификации возбудителя заболевания, которые вошли в историю медицинской микробиологии как постулаты Коха:

1. Микроорганизм постоянно встречается в организме больных людей (или животных) и отсутствует у здоровых;
2. Микроорганизм должен быть изолирован от больного человека или животного и его штамм должен быть выращен в чистой культуре;
3. При заражении чистой культурой микроорганизма здоровый человек (или животное) заболевает;
4. Микроорганизм должен быть повторно изолирован от экспериментально заражённого животного или человека.

Р. Кох  и его ученики обогатили микробиологию новыми методами исследований:

• разработали методы окраски микроорганизмов анилиновыми красителями;

• усовершенствовали технику микроскопирования – конденсор Аббе и иммерсионные объективы, что дало возможность выявлять плохо различимые бактериальные формы;

• ввели в микробиологическую практику плотные питательные среды, на которых микроорганизмы способны формировать колонии, что в свою очередь позволяет невооруженным глазом определять количество жизнеспособных микроорганизмов в пробе. Для создания плотных питательных сред в качестве уплотнителя испробовали жидкость глаза убойного скота, крахмал, затем желатин и наконец, агар-агар (вещество, состоящее из двух кислых полисахаридов – агарозы и агаропектина,  содержащихся в клеточных стенках красных водорослей);

• разработали методику выделения чистых культур бактерий из изолированных колоний на плотных средах;

• разработали стеклянные емкости для культивирования микроорганизмов на плотных средах (стажер Р. Коха – Р. Петри), которые называются чашками Петри;

• внедрили в микробиологическую практику дезинфекцию как способ удаления микроорганизмов с поверхностей.

Л.Пастер после обоснования микробной  природы заразных болезней и открытия ряда их возбудителей поставил далее своей главной целью разработку общего принципа борьбы с заразными болезнями. Однажды Пастер обнаружил любопытный факт: хранившиеся долгое время в термостате возбудители куриной холеры утратили свою заразительность для кур. На основании этого Пастер сделал вывод, что ослабленный бактерии могут сыграть роль подобную осповакцине Дженнера, которая надежно предохраняет от натуральной оспы. Оставалось только найти способ (аттенуации) ослабления заразительности. Для достижения этого он выращивал сибиреязвенную палочку при температуре 42-43 ºС и получил два варианта вакцины – более и менее ослабленную.

      Родоначальником  русской  микробиологии является Л.С.Ценковский  (1822–1887).Он впервые дал научнообоснованную классификацию микроорганизмов, установил близость бактерий к сине-зеленым водорослям.  Ценковский интересовался также проблемами медицинской микробиологии и создал вакцину против сибирской язвы, которая в его честь получила название «живая вакцина Ценковского» и до настоящего времени успешно применяется в ветеринарной практике. Другой русский ученый И.И. Мечников не только основоположник микробиологии, но также по праву считается с П. Эрлихом основоположником иммунологии. В 1883 г. Мечников создал фагоцитарную теорию иммунитета. Невосприимчивость человека к повторному заражению после перенесенного инфекционного заболевания была известна давно. Однако природа этого явления оставалась непонятной и после того, как были разработаны и широко применялись прививки против ряда инфекционных заболеваний. И. И. Мечников показал, что защита организма от болезнетворных микроорганизмов — сложная биологическая реакция, в основе которой лежит способность белых кровяных телец (фагоцитов) захватывать и разрушать посторонние тела, попавшие в организм. Также он считается основоположником учения о микробном антагонизме, послужившем основой для развития науки об антибиотикотерапии. Он показал, что молочнокислые бактерии подавляют гнилостные бактерии. На принципе микробного антагонизма Мечников обосновал теорию долголетия и предложил для продления человеческой жизни использовать простоквашу, которая в последствии получила название «мечниковской». В настоящее время эта теория подтверждена многочисленными экспериментами и положена в основу развития отдельной отрасли биотехнологии, связанной с получением и использованием пробиотиков. П. Эрлих -немецкий химик. выдвинул гуморальную (от лат. humor . жидкость) теорию иммунитета в противоположоность фагоцитарной теории Мечникова. Эрлих считал, что иммунитет возникает в результате образования в крови антител, которые нейтрализуют яд. Подтверждением этому было открытие антитоксинов - антител, нейтрализующих токсины у животных, которым вводили дифтерийный или столбнячный токсин. В конце концов обе теории оказались правомочными и в 1908 г. им была вручена Нобелевская премия за исследования по иммунитету.

      Соратником И. И. Мечникова был микробиолог и эпидемиолог Н. Ф. Гамалея (1859–1949), который внес большой вклад в изучение туберкулеза, холеры, бешенства, организовал в России первую бактериологическую станцию и ввел в практику вакцинацию людей против бешенства. Он создал также противохолерную и оспенную вакцины,  впервые описал явление лизиса бактерий под действием агентов, которые впоследствии были названы бактериофагами. Н. Ф. Гамалея считается одним из основоположников не только медицинской микробиологии, но и иммунологии и вирусологии, поэтому его имя присвоено Институту эпидемиологии и микробиологии в Москве.

      1953 г. английский ученый П. Медавар и чешский ученый М. Гашек открыли явление толерантности, терпимости, устойчивости к антигену, т.е. состояния, при котором иммунная система не реагирует на антиген. Толерантность к собственным антигенам формируется в эмбриональном периоде, и ее можно искусственно создать, вводя антиген во время эмбрионального периода либо сразу после рождения ребенка или животного. Явление иммунологической толерантности используется в хирургии при решении проблемы пересадки органов и тканей. Следует отметить также важность открытия в этот период антигенов нормальных органов и тканей человека и животных и индивидуальных, антигенных различий у людей и животных. Частым признаком этих антигенных различий являются индивидуальные группы крови у людей. Отечественный исследователь Л. А. Зильбер (1957) открыл антигены злокачественных опухолей, что явилось началом изучения противоопухолевого иммунитета.

     Большой вклад в развитие общей микробиологии внесли русский микробиолог С. Н. Виноградский (1856—1953) и голландский микробиолог М. Бейеринк (1851—1931). Они являются основоположниками экологической микробиологии связанного с изучением роли микроорганизмов в природных условиях и участием их в круговороте веществ в природе. В часности, Н. Виноградский предложил создавать специфические (элективные) условия, дающие возможность преимущественного развития данной группы организмов. Поясним это примером. С. Н. Виноградский предположил, что среди микроорганизмов есть виды, способные усваивать молекулярный азот атмосферы, являющийся инертной формой азота по отношению ко всем животным и растениям. Для выделения таких микроорганизмов в питательную среду были внесены источники углерода, фосфора и другие минеральные соли, но не добавлено никаких соединений, содержащих азот. В результате в этих условиях не могли расти микроорганизмы, которым необходим азот в форме органических или неорганических соединений, но могли расти виды, обладавшие способностью фиксировать азот атмосферы. Именно так С. Н. Виноградским в 1893 г. был выделен из почвы анаэробный азотфиксатор, названный им в честь Л. Пастера Clostridium pasteurianum. Пользуясь изящными методическими приемами, в основу которых был положен микроэкологический принцип, С. Н. Виноградский выделил из почвы микроорганизмы, представляющие собой совершенно новый тип жизни и получившие название хемолитоавтотрофных. В качестве единственного источника углерода для построения всех веществ клетки хемолитоавтотрофы используют углекислоту, а энергию получают в результате окисления неорганических соединений серы, азота, железа, сурьмы или молекулярного водорода. Микроэкологический принцип был успешно развит М. Бейеринком и применен при выделении различных групп микроорганизмов. В частности, спустя восемь лет после открытия С. Н. Виноградским анаэробного азотфиксатора, М. Бейеринк обнаружил в почве еще один вид бактерий, способных к росту и азотфиксации в аэробных условиях, — Azotobacter chroococcum.

      Сообщения о фактах участия микроорганизмов в природных процессах превращения веществ стали независимо друг от друга появляться в различных странах. Так, в 1877 г. французские химики Т. Шлезинг и А. Мюнц, исходя из гипотезы об "организованных ферментах", экспериментально доказали, что процесс нитрификации, считавшийся чисто химическим, является по своей природе микробиологическим, а английский бактериолог Р. Уорингтон уже в 1884 г. попытался выделить возбудителей нитрификации в чистые культуры. В 1882 г. французские исследователи Дегерен, Гайон и Дюпети установили микробиологический характер процесса денитрификации, а в 1884 г. Дегерен показал, что анаэробное разложение растительных остатков в природе осуществляется с помощью микроорганизмов.  В 1866 г. известный ботаник и почвовед М.С.Воронин увидел в клубеньках на корнях бобовых растений мельчайшие «тельца». Воронин выдвинул смелые для того времени предположения: он связал образование клубеньков с деятельностью бактерий, а усиленное деление клеток ткани корня с реакцией растения на проникшие в корень бактерии. 20 лет спустя голландский ученый Бейерин к выделил из клубеньков гороха, вики, чины, фасоли, сераделлы и лядвенца бактерии и изучал их свойства, проверив способность заражать растения и вызывать образование клубеньков. Он назвал эти микроорганизмы Bacillus radicicola. Поскольку к роду Bacillus относятся бактерии, образующие споры, а клубеньковые бактерии лишены этой способности, А. Пражмовский переименовал их в Bacterium radicicola. Б. Франк предложил более удачное родовое название клубеньковых бактерий — Rhizobium (от греч. rhizo — корень, bio — жизнь; жизнь на корнях). Это название привилось и используется в литературе до сих пор.

 П.  А. Костычев создал теорию микробиологической  природы процессов почвообразования. Конец века ознаменовался еще  одним выдающимся открытием в  1892 г. Д. И. Ивановский обнаружил  вирус табачной мозаики — представителя  новой группы микроскопических  существ, что послужило образованию  новой науки в микробиологии  - вирусологии. А спустя 6 лет от  Д. И. Ивановского вирус табачной  мозаики был описан М. Бейеринком.

 
Заключение

      Вторая половина XIX века принесла миру множество открытий и течений в науке. Благодаря выдающимся работам Л. Пастер, Коха и другим ученым эмпирический период в микробиологии закончился, настало время физиологического изучения микроорганизмов на основе точного эксперимента.

 
Список  используемой литературы