lekcii_po_mikrobiologii0 / Л-1история

Лекция 1.

ИСТОРИЯ МИКРОБИОЛОГИИ

Микробиология –наука о микроорганизмах, т.е. о живых существах, размеры которых меньше 0,1 мм. Микроорганизмы весьма разнообразны. К ним относятся некоторые многоклеточные организмы, простейшие, некоторые водоросли, грибы. А также бактерии и вирусы. Несмотря на небольшие размеры, микроорганизмы по весу составляют подавляющую часть биомассы Земли. Т.е. являются основой биосферы. Кроме того, микроорганизмы являются возбудителями множества заразных заболеваний человека и животных. Однако о существовании микроорганизмов человек узнал сравнительно недавно.

Первый микроскоп сконструировал в 1590г. В Голландии братья Янсены, он давал увеличение в 32 раза. Однако попытки использовать линзы, дающие большее увеличение, оказались неудачными, т.к. изображение становилось нерезким. В 1673 голландский купец Антиний Левунгук, который в свободное время шлифовал увеличительные стекла и рассматривал с их помощью мелкие предметы, изобрел микроскоп, который представлял собой двояковыпуклую линзу с очень коротким фокусным расстоянием. Его надо было подносить очень близко к глазам. Левенгуку открылся доселе невиданный мир animalculus’ов - мелких «зверьков», обитавших в капле воды. Микроскоп Левенгука давал увеличение в 200 раз. Им были впервые описаны инфузории, лямблии, дрожжевые грибы, эритроциты, сперматозоиды.

В сентябре 1683г. Левенгук впервые приводит изображение бактерий шарообразной, палочковидной и извитой формы, обнаруженных им в зубном налете.

Однако медицина смогла воспользоваться открытием Левенгука лишь 150 лет спустя, когда Шенлейн доказал, что паршу человека вызывает микроскопический грибок.

Микробиологией после Левенгука занимались в основном зоологи, описывая все новые формы микроорганизмов. С 1820 по 1870 был осуществлен ряд усовершенствлований микроскопа, и в этот период резко возрос интерес к изучению микроорганизмов.

Основателем микробиологии, как науки, заслуженно считают Луи Пастера (1822-1895), который был по образованию химиком. В августе 1847г. в возрасте 25 лет Пастер защитил одновременно две докторские диссертации: одну по химии «Исследование мышьяковистых соединений калия, натрия и аммиака», а другую по физике- «Исследование явлений, относящихся к свойствам жидкостей вращать плоскость поляризации». Исходя из результатов последней работы, Пастер предположил, что бродильный фермент, изменяющий плоскость поляризации раствора, должен быть живым организмом. Эта мысль была по тем временам еретической, т.к. господствовала тория Либиха и Берцеллиуса, доказывающая, что брожение является чисто химическим процессом. В 1857 через 10 лет Пастер начинает изучать процессы брожения и обнаруживает, что спиртовое, молочнокислое, уксуснокислое брожение вызывается совершенно разными микроорганизмами. Одновременно Пастер открывает возбудителя маслянокислого брожения, который оказался способным размножаться в бескислородной среде, т.е. Пастер открывает явление анаэробиоза у микроорганизмов.

В 1860 французская академия объявляет конкурс с назначением премии тому, кто экспериментально докажет возможность или невозможность самозарождения жизни в питательной среде. Пастер ставит эксперимент, в котором доказывает, что самозарождение жизни в прокипяченном бульоне не происходит, а микробы попадают в сосуд с бульоном из воздуха. Он заслуженно получает премию. В то время промышленники Франции несли большие убытки из-за порчи вина и пива. Пастер предположил, что порчу этих продуктов вызывают микроорганизмы, попадающие вместе с дрожжами или вместо них. Пастер нашел гениально простой способ борьбы с болезнями вина и пива, предложив прогревать их до 60-80 С, что было достаточным для уничтожения вредных бактерий, но не влияло на качество продуктов. Этот метод стал называться «пастеризацией» в честь ученого. Пастер приобрел огромную известность и авторитет во Франции.

Вскоре к нему обратились за помощью шелководы юга Франции. Они терпели убытки в результате эпидемии неизвестной болезни шелковичных червей. Пастер устанавливает причину заболевания – открывает возбудителя «пебрины» и дает рекомендации по поводу спасения шелковичного производства от краха. После этого Пастер стал национальным героем Франции.

Перечисленных открытий и славы хватило бы на нескольких ученых, но Пастер не останавливается на достигнутом. Опираясь на свои исследования, он предполагает, что микрооганизмы являются причиной всех инфекционных болезней человека и животных, и что каждый микроб вызывает свое, только ему присущее заболевание. Свои исследования в области заразных болезней Пастер начинает с изучения сибирской язвы. 30 апреля 1878 в своем докладе французской академии он твердо указал, что «причиной инфекционных болезней является исключительно присутствие микроорганизмов». Этот день считается днем рождения медицинской микробиологии как науки.

Пастер не был врачом, поэтому продолжал работать с болезнями животных. В частности с микробами куриной холеры. Однажды случилось так, что ученый оставил культуру микроба на длительный срок в пробирке без пересева. Плосле заражения такой «старой» культурой куры к удивлению не заболели. Когда Пастер попытался заразить этих кур свежей культурой, заболевание у них также не развилось. На основании этого опыта у Пастера возникло предположение о возможности получения вакцины из ослабленных возбудителей инфекционных заболеваний. Дальнейшие опыты с куриной холерой убедили его в правильности предположения, и он вновь обратился к сибирской язве, чтобы найти эффективное средство борьбы с этим заболеванием.

Пастер начал выращивать сибиреязвенные палочки при повышенной температуре 42-43 С, после чего бациллы утратили способность вызывать заболевание у животных, но вызывали у них стойкую невосприимчивость к заражению вирулентными бациллами. В 1881 г. Пастер сделал вывод: «Мы считаем, что способ, каким была получена эта вакцина, может быть приме-нен для создания других вакцин». Пастер решается, наконец, применить свой метод для предохранения человека от заразных заболеваний.

Предметом исследования Пастер выбрал бешенство – заболевание, передающееся при укусе больным животным и абсолютно смертельное для человека. Пастер доказал, что заразным является мозг больного животного, однако выделить возбудителя в чистом виде ему не удалось, т.к. это была не бактерия, а вирус, не растущий на питательных средах. Несмотря на это, Пастер осуществил последовательные заражения мозгом погибшей от бешенства собаки кроликов и далее, используя высушенный мозг кроликов, доказал, что его введение собакам предотвращает развитие у собак заболевание бешенством.

После многочисленных экспериментов Пастер решился, наконец, применить свою вакцину на человеке. 26 сентября 1885 года он ввел вакцину 9-летнему мальчику, искусанному бешеной собакой и обреченному на гибель. Мальчик был спасен, а Пастер получил всемирную славу. Во всех странах начали организовывать пастеровские станции для прививки против бешенства. Первой была парижская, следующей Одесская станция, созданная по инициативе И.И.Мечникова. Выражением признательности мировой общественности стала международная подписка на постройку научно-исследовательского института для Луи пастера. Он был построен в 1888 Париже. Он до настоящего времени носит имя Пастера. Сам пстер. Однако. Не смог поработать в новом институте: он тяжело заболел и через 7 лет в 1895 умер.

Второй основатель микробиологии – немецкий ученый Роберт Кох – санитарный врач из маленького прусского городка Вальштейн. Будучи знаком с работами Пастера, Кох занимался детальным бактериологическим исследованием сибирской язвы. Не имея лаборатории, Кох работал у себя на квартире без специальной посуды, используя вместо термостата керосиновую лампу. Кох разработал методы окрашивания бактерий анилиновыми красителями – метилвиолетом и фуксином. Кроме того, Кох все время стремился найти более совершенные методы культивирования микроорганизмов, в частности, выделения чистых культур микробов. Ему впервые удалось применить для выращивания бактерий плотные питательные среды на основе агар-агара, полученного из морских водорослей. В 1881г. он опубликовал работу «К вопросы об исследовании патогенных микроорганизмов», в которой излагал методику приготовления плотных питательных сред и методы выращивания чистых культур микроорганизмов. Далее после 6 лет упорного труда Кох находит возбудителя туберкулеза «палочки Коха» и доказывает инфекционную природу данного заболевания. Вскоре после туберкулезной палочки Кох открывает возбудителя холеры «вибрион Коха» и доказывает, что эта болезнь распространяется через загрязненную воду. Благодаря своим работам Кох приобрел мировую известность. В Берлине был построен для него институт – институт Коха.

К работам пастера Кох относился ревностно и с недоверием, т.к. Пастер был химиком, а Кох – медиком. После блестящих результатов экспериментов Пастера с сибиреязвенной палочкой, а именно вакциной, Кох с иронией заметил: «Это слишком хорошо, чтобы быть правдоподобным». Однако сам не устоял от искушением осчастливить человечество вакциной от туберкулеза. В 1890 на международном съезде врачей он сообщил, что полученный им экстракт из туберкулезных бактерий – туберкулин, после введения больным способен излечить туберкулез. Известность и авторитет Коха были настолько велики, что никто и не мог допустить мысль о том, что он мог ошибиться. В Берлин стали съезжаться тысячи больных туберкулезом. Однако оказалось, что туберкулин не только не излечивает, но в отдельных случаях даже обостряет процесс, приводя к смерти больного. Из этой истории вышел грандиозный скандал, однако имя Коха, как основателя медицинской микробиологии, стоит рядом с именем Пастера.

Вся дальнейшая история развития микробиологии связана с именами учеников 2-х школ: Парижской школы Пастера и берлинской школы Коха.

Среди наиболее выдающихся исследователей можно назвать имена Ганзена (возбудитель проказы), Обермеййера (возбудитель возвратного тифа), Нейссера (возбудитель гонореи), Клебса и Леффлера (возбудитель дифтерии), Эберт и Гаффпи (возбудитель брюшного тифа), Григорьева и Шига (возбудитель дизентерии), Йерсен и Китазато (возбудитель чумы).

За 25 лет было открыто большинство бактерий, вызывающих заболевания у человека, были разработаны методы искусственной иммунизации, а также меры профилактики многих болезней. Конец 19 – начало 20 веков ознаменовался самым грандиозным переворотом в медицине за всю историю человечества.

Неясной оставалась большая группа болезней, при которых не удавалось выделить микроба-возбудителя (корь, свинка, грипп, полиомиелит, бешенство, ящур),

В 1892 русский ботаник Д.И.Ивановский обнаружил новое явление: сок растений табака, пораженных мозаичной болезнью, оставался инфекционным после пропускания через очень мелкие фильтры, задерживающие бактерии. Так был открыт новый класс возбудителей, гораздо более мелких, чем бактерии. Их назвали вирусами. В отличие от бактерий, вирусы не имеют клеточного строения и способны размножаться внутри живой клетки, поэтому не растут на питательных средах. В начале 20 века возникла новая наука - вирусология. Она достигла рассвета в 50-70 гг..

Почти одновременно с возникновением медицинской микробиологии началось развитие иммунологии – науки о невосприимчивости к инфекционным заболеваниям. Основоположником иммунологии является Пастер – автор живых ослабленных вакцин. Однако сам термин «вакцина» в честь его предшественника – англичанина Э.Дженнера.

Методы микробиологии.

Вследствие малых размеров микроорганизмов, микробиологи обычно изучают не отдельные особи, а их большие группы (популяции или культуры микроорганизмов), состоящие из миллионов или миллиардов особей. Такие культуры получают путем выращивания в лаборатории. Если культура содержит микроорганизмы одного вида, то она называется чистой. Если культура содержит 2 и более вида, то она называется смешанной.

Важнейшей задачей микробиологии является получение чистой культуры, поэтому основу микробиологических методов составляют две процедуры:

1. Выделение (изоляция) определенного микроорганизма из существующих в природе популяций.

2. Культивирование, т.е. выращивание микроорганизмов на питательных средах или животных в лабораторных условиях с последующей идентификацией, т.е. определением вида микроорганизма.

Связь микробиологии с другими науками.

Микробиология тесно связана с клиническими дисциплинами: терапией, хирургией, инфекционными болезнями, гигеной и другими.

Все фундаментальные открытия молекулярной биологии и молекулярной генетики, биотехнологии и генной инженерии сделаны на микроорганизмах.

Микроорганизмы используются человеком в пищевой промышленности (производство хлеба, сыра, молочных продуктов, напитков), производстве лекарственных препаратов (антибиотики, витамины, гормоны, ферменты).

Классификация микроорганизмов.

Основной таксономической единицей является вид. Каждый вид имеет название, состоящее из 2-х латинских слов: первое слово определяет род и пишется с заглавной буквы, а второе - вид. Например: Staphylococcus aureus – золотистый стафилококк.

Внутри вида могут существовать микроорганизмы с различными свойствами – они называются вариантами или сокращенно «варами».

Если отличия затрагивают антигенные свойства – это серовар, химические свойства – хемовар, морфологические – морфовар, биологические свойства – биовар.

Штамм, клон.

Общепризнанная классификация бактерий опубликована в виде специального определителя бактерий Берджи, который выдерхал 8 изданий, постоянно дополняется новыми данными.