Відкриття збудників хвороб

Дата	Вчений	Мікроорганізм
1861	Розенбах	Чиста культура стафілокока
1871	Гансен (Норвегія)	Збудник лепри
1876	Кох (Німеччина)	Збудник сибірки
1880-1884	Еберт, Гаффкі (Німеччина)	Збудник черевного тифу
1881	Пастер, Ру, Шамберлен (Франція)	Збудник пневмонії
1883-1884	Клебс, Леффлер (Німеччина)	Збудник дифтерії
1884	Монастирський (Росія), Ніколайер (Німеччина)	Збудник правця
1885	Салмон, Сміт (США)	Збудник сальмонельозу
1886	Брюс (Велика Британія)	Збудник бруцельозу
1887	Ешеріх (Австрія)	Кишкова паличка
1887	Вексельбаум (Австрія)	Збудник менінгіту
1891	Афанасієв (Росія)	Збудник гемофільозу, гострої хвороби верхніх дихальних шляхів
1892	Уелч, Неттал (США)	Збудник газової гангрени
1894	Йерсен (Франція), Кітазато (Японія)	Збудник чуми
1896	Ерменгем (Бельгія)	Збудник ботулізму

Мартін Бейерінк

(1851-1931)

Джозеф Лістер (1827-1912)

Ілля Мечников

(1845-1916)

Фрідріх Леффлер

(1852-1915)

Олександр Йерсен

(1863-1943)

Еміль Ру

(1853-1933)

Рис.1.6 Видатні мікробіологи

19 Сторіччя.

Сергій Виноградський

(1856-1953)

Микола Гамалія

(1859-1949)

Деніел Салмон

(1850-1914)

Олександр Флемінг

(1881-1955)

Зельман Ваксман

(1988-1973)

Френк Барнет

(1899–1985)

Рис.1.7 Видатні вчені першої половини 20 сторіччя.

Зинаїда Єрмол᾽єва

(1898–1974)

Ернст Чейн

(1906–1979)

Говард Флорі

(1898–1968)

На початку 20 ст. було виготовлено ряд вакцин різних типів, розроблено ряд теоретичних положень імунології (Кох, Ерліх, Барнет), винайдено такі протибактеріальні препарати як антибіотики (Флемінг, Флорі, Чейн, Єрмольєва), та розроблено алгоритм пошуку цих препаратів в природі (Ваксман). Але попереду була ера великих наукових праць і принципового перевороту в різних галузях біології.

1950	Чаргаф сформулював правило про кількісну відповідність певних типів азотистих основ в молекулах нуклеїнових кислот
1951	Ледерберг і Циндер відкрили явище трансдукції у бактерій
1952	Вивчення F- фактора і присвоєння позахромосомним генетичним елементам прокаріот загальної назви – плазміди
1953	Уотсон та Крик відкривають структуру ДНК у вигляді подвійної спіралі

60-Ті роки 20 ст. Генетичний період

Вивчення генетичних ознак мікробів,

Зв'язків між генетичними та фізіологічними ознаками.

(особливості будови і складу молекул нуклеїнових кислот, принципів їх роботи, реалізація генетичної інформації в нормі, винайдення ряду нових, молекулярно-біологічних методів діагностики хвороб та ідентифікації мікроорганізмів тощо).

Джеймс Уотсон

(28 квітня 1928) та

Френсіс Крік (1916 - 2004)

Хар Гобинд Корана

(1922-2011)

Маршал Ніренберг

(1927-2010 )

Рис. 1.8 Видатні біологи кінця 20 сторіччя

Карел Гайдушек

(1923-2008)

Стенли Прузинер

(28 травня 1942)

Кері Мюлліс

(28 грудня 1944)

Після 2-ої світової війни завдяки появі нових методик та приладів (електронна мікроскопія, ультрамікротоми, рентгеноструктурний аналіз білків та нуклеїнових кислот, відкриття плазмід) відбулась так звана «революція в біології», яка і розпочала наступний період в мікробіології.

Крег Вентер

(14 жовтня 1946 )

1959	Японські дослідники виявили R-плазміди у патогенних бактерій
1954- 1961	На основі ідеї Гамова про кодування одної амінокислоти трьома азотистими основами Ніренберг, Холлі і Корана починають розшифровку генетичного коду ДНК
1969	Корана синтезував хімічним шляхом перший штучний ген
1971	В США (Каліфорнія) фізиком Глазером, біохіміком Кейпом та генетиком Ледербергом засновано першу біотехнологічну компанію „Цетус” для відбору максимально продуктивних мутантних мікроорганізмів
1972-1973	Арбер, Сміт і Натансом відкрили ферменти-рестриктази, здатні розщеплювати ДНК на певних ділянках. Берг і Бойер отримали перші рекомбінантні ДНК і заклали основи генної інженерії. Коэн та Бойер розробили стратегію переносів тваринних генів в бактеріальну клітину
1977	Гілберт, Максим, Сенгер розробили методики секвенування ДНК – швидкого визначення послідовностей нуклеотидів. В тому ж році секвеновано гени бактеріофага φХ174 та гени людського соматомаммотропіну. Ітакура із співробітниками вперше синтезує гормон людини (соматостатин) за допомогою кишкової палички
1978	Перенос еукаріотичного гену інсуліну в бактеріальну клітину. У лабораторії Бойєра створено синтетичну версію гена інсуліну людини
1982-1983	Американська компанія „Бетесда ресерч лебораторіз”(ВRL) та японська „Сейко” почали продавати перші секвенатори – нуклеотидні аналізатори та синтезатори, обладнані вбудованими комп’ютерами
1985	Мюлліс розробив методику ланцюгової полімеразної реакції – найчутливішого методу ідентифікації фрагментів ДНК
1986	Створення перших дріжджових штучних хромосом (YAC) – векторів для клонування великих фрагментів геномів
1988	Розпочато роботу міжнародного проекту „Геном людини”
1990	Початок роботи по створенню вакцин четвертого покоління – ДНК-вакцин.
1994-1997	Визначення нуклеотидної послідовності геномів кишечної палички та дріжджів Saccharomices cerevisiae. Прузинер отримав Нобелівську премію за відкриття пріонів
2003	Завершено роботи з програми «Геном людини». Розпочато міжнародну програму «Протеом»
2005	Хауслер із співробітниками (медичний інститут Говарда Хьюза, США) отримує перші результати в області еволюційної геноміки
2010	Вентер створює клітини мікоплазм із штучно синтезованим геномом.

І вчені, і популяризатори науки ще в середині 20 сторіччя проголошували, що наступне тисячоліття буде ерою біології. Такі заяви робили і Нобелівський лауреат, фізик Нільс Бор, і відомий американський письменник-фантаст та історик науки Айзек Азімов. Генетичний період розпочався в 1953 р. з відкриття структури ДНК Френсісом і Кріком. Впродовж кінця 20-го ст. і на початку 21-го видатні відкриття були зроблені в різних галузях біології (мікробіологія, вірусологія, імунологія, генетика і т.п.). Саме завдяки таким роботам в 1967 році мікроорганізми було розділено на 2 великі групи за внутрішньою будовою: прокаріоти та еукаріоти. В середині 70-х років 20 ст. до цих груп було додано ще одну– архебактерії, виявлено 2 групи доти невідомих неклітинних інфекційних агентів (віроїди, пріони).

Генетичні дослідження дозволили зрозуміти закономірності генно-еволюційної спорідненості різних видів та родів мікроорганізмів, розробити багато нової апаратури для культивування та ідентифікації мікробів, створити принципово нові методи лабораторної діагностики (ПЦР - полімеразна ланцюгова реакція, розроблена в 1983-1985 році Мюлісом із застосуванням ферментів архебактерій).

Зараз, на мікробіологічних заводах та в спеціалізованих лабораторіях особливі культури мікроорганізмів синтезують антибіотики, ферменти, амінокислоти, гормони, органічні кислоти, кормові білки тощо. Технологія виробництва цих речовин добре відпрацьована, отримання їх економічно вигідне. Разом із цим, продовжуються пошуки природних і штучних мутантних мікробів, які володіють здатністю до надсинтезу інших речовин. Так, вчені працюють над тим, щоб зробити вигідним мікробне виробництво ацетону, різних спиртів, органічних кислот, окислу пропилену, таких видів пального як метан та етиловий спирт.

Швидкими темпами розвиваються і екологічні біотехнології, для яких характерне використання окремих молекул, молекулярних комплексів, окремих клітин чи їх культур. Такими є індустрія створення біосенсорів – пристроїв для кількісної реєстрації хімічних і фізичних агентів як в лабораторіях, так і в оточуючому середовищі. Сам прилад складається з двох частин: біокаталізатора та детектора. Останній реєструє результат (продукт) взаємодії каталізатора з субстратом, найчастіше у вигляді електричного сигналу. В якості каталізаторів використовують окремі ферменти або їх комплекси, цілісні мікробні клітини, антитіла. З кожним роком зростають масштаби видобування металів з природних руд чи стічних вод за допомогою змішаних культур мікроорганізмів (виробництво урану, аргентуму, ауруму, купруму, цинку, нікелю). Крім того, за допомогою біогеотехнологій проводять екстракцію залишків нафти (виділення газів, поверхнево-активних речовин чи водорозчинних полімерів мікробними культурами). Культури мікробів-антагоністів використовують і для боротьби з бактеріальними пошкодженнями рідкого палива, металоконструкцій, цегли, бетону, алебастру, скла, деревини, паперу.

Вчені (генетики, біотехнологи, спеціалісти синтетичної мікробіології) навчилися визначати структуру генів, модифікувати їх або створювати абсолютно нові генні варіанти, вводити створені штучні послідовності в живі клітини, для того, щоб модифіковані клітини та їх речовини можна використовувати як біопрепарати (вакцини, пре- і пробіотики, закваски тощо).

Табл. 1.2. Перелік мікроорганізмів, геноми яких було секвеновано до 1998 року.

Латинська назва	Розміри генома (млн. пар н.)	Кількість генів
Archaeoglolnis fulgidus	2,18	2436
Aquifex aeolicus	1,55	1512
Bacillus sublilis	4,20	4100
Rorrdia Imrgdorferi	1,44	853
Chlamydia trachomatis	1,06	895
Escherichia coli K-12	4,60	4288
Haemophilus influenzae	1,83	1740
Hclicobacter pylori 199	1,64	1495
Helicobacter pylori 26695	1,67	1590
Methanobacterium thermoautotrophicum	1,75	1855
Methanococcus jannaschi	1,66	1738
Mycobacterium tuberculosis	4,40	4033
Mycooplasma genitalium	0,58	468
Mycoplasma pneumonia	0,82	716
Pyrococcus horikoshii	1,74	2061
Ricliettsia prowazekii	1,12	834
Synechocystis sp.	3,57	3168
Treponema pallidum	1,14	1041

Спочатку повне визначення нуклеотидних послідовностей (секвенування) проводилось лише для патогенних мікроорганізмів: мікоплазм, хламідій, рикетсій, збудників сифілісу, пневмоній, гемофільозів, кишечних інфекцій, виразки шлунку. Потім стали досліджувати і мікроорганізми, нешкідливі для людини і тварин – архебактерії, ціанобактерії, гриби, дріжджі. Всі ці об’єкти мали геноми, які містять менше, ніж 20 млн. пар нуклеотидів (млн. п. н.) і від одної до 30-ти хромосом. До 1998 року було картовано геноми 18 мікроістот (табл. 1.2), а після 2005 року їх перелік значно збільшився.

З 1986 року в США почали працювати над проектом „Геном людини”. Через рік до американських вчених приєдналися вчені з 20 країн світу, а для координації робіт в 1990 році було створено Міжнародну організацію по вивченню генома людини (HUGO). На проведення наукових експериментів було витрачено більше 6 млрд. доларів (величезний і грошовий, і науковий вклад було зроблено приватною американською компанією „Селера геномікс”). Проект завершено в 2003 році, і серйозні вчені розуміють що це – тільки перший, „структурний етап”.

Пріоритетним напрямком “пост-геномної” біології є “протеоміка”, тобто дослідження всіх людських білків – продукції десятків тисяч генів. Різноманіття білкових варіантів та їх комплексів, структуру і функції яких доведеться вивчити, може сягати мільйону. В даний момент кількість білків, у яких зазначені характеристики відомі, знаходиться в межах 5%. Крег Вентер, один із головних керуючих геномним проектом, вважає, що експерименти програми „Протеом” розтягнуться на десятки років і можуть тривати впродовж всього 21 століття. Багато з цих експериментів проводяться з використанням мікробних культур або окремих генів мікроорганізмів.

Розвиток біотехнології породжує багато етичних і юридичних проблем, спроби вирішення яких роблять як уряди окремих країн, так і світова громадськість на рівні ООН та Євросоюзу (патентування живих форм, безпека рекомбінантних ДНК, роботи із ембріональними стовбурними клітинами тощо).

КОНТРОЛЬ З ТЕМИ:“ІСТОРІЯ МІКРОБІОЛОГІІ”

1.Мікроорганізми були відкриті

1. в 15 столітті Пастером 3. в 17 столітті Левенгуком

2. в 19 столітті Левенгуком 4. в 18 столітті Івановським