4.2. Микробиология и ее преобразующее воздействие на биологию
До конца XIX в. микробиология имела другое название – «бактериология». Только в 1897 г. Э. Дюкло, ученик и сотрудник Л. Пастера, предложил новое название – «микробиология», пользуясь при этом термином «микроб», впервые введенным в употребление в 1878 г. французским хирургом Шю Седийо. Рождению бактериологии как самостоятельной научной дисциплины предшествовал длительный период умозрительных, а затем эмпирических представлений о природе явлений, связанных с деятельностью микроорганизмов. В основе поисков, приведших к возникновению бактериологии, издавна лежали три главные проблемы: причины возникновения заразных заболеваний, природа процессов брожения и гниения, источник появления мельчайших живых существ. Результаты исследований этих проблем и составили тот фундамент, на котором возникла бактериология.
Выдающиеся открытия в области микробиологии произошли во второй половине XIX в. На смену описательному морфолого-систематическому изучению микроорганизмов, господствовавшему в первой половине XIX в., пришло физиологическое изучение микроорганизмов, основанное на точном эксперименте. Оценивая успехи, достигнутые микробиологией во второй половине XIX в., французский исследователь П. Таннери (Р. Tannery) 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». Успехи микробиологии в этот период непосредственно связаны с новыми идеями и методическими подходами, внесенными в микробиологические исследования Л. Пастером. К концу XIX в. намечается дифференциация микробиологии на ряд направлений: общая, медицинская, почвенная.
С начала XX в. продолжается дальнейшая дифференциация микробиологии. От нее отпочковываются новые научные дисциплины (вирусология, микология) со своими объектами исследования, выделяются направления, различающиеся задачами исследования: общая микробиология, техническая, сельскохозяйственная, экологическая, медицинская, генетика микроорганизмов. Рассмотрим основные вехи в развитии микробиологии.
4.2.1. Открытие микроорганизмов
Первым человеком, увидевшим микроорганизмы, был голландец Антони ван Левенгук (Antony van Leeuwenhoek), мануфактурщик из Дельфта (рис. 4. 2.1).
Рис. 4.2.1. Антонии ван Левенгук (Antony van Leeuwenhoek, 1632—1723)
Заинтересовавшись строением льняного волокна, он 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». По внешней форме это были одинарные двояковыпуклые стекла, оправленные в серебро или латунь (то, что мы теперь называем «лупы»), однако по своим оптическим свойствам линзы А. ван Левенгука, дававшие увеличение в 200—270 раз, не знали себе равных, т.к. даже теоретический предел увеличения двояковыпуклой линзы — 250–300 раз (рис. 4. 2.2).
Рис. 4.2.2. Микроскоп Левенгука (а) и способ его использования (б). Изображения бактерий, которые Левенгук увидел под микроскопом (в). Этот маленький микроскоп - подлинный оптический шедевр XYII века. Металлическая пластина, миниатюрная сферическая линза диаметром до 2-3 мм, закрепленная в центре этой пластины и маленькая иголочка - вот и все его устройство. Но этот микроскоп позволил получить увеличение до 300 раз и открыть микромир на кончике иглы. Тайну создания линзы с таким большим увеличением Левенгук унес с собой. Только спустя почти три столетия ученые раскрыли ее, рассмотрев микроскоп Левенгука через другой микроскоп.
Обладая природной любознательностью, А. ван Левенгук с интересом рассматривал все, что попадалось под руку: воду из пруда, зубной налет, настой перца, слюну, кровь и многое другое. Результаты своих наблюдений он начал посылать в Лондонское Королевское общество, членом которого впоследствии был избран. Всего А. ван Левенгук написал в это общество свыше 170 писем, а позднее завещал ему 26 своих знаменитых «микроскопий». Вот выдержка из одного письма: «24 апреля 1676 г. я посмотрел на... воду под микроскопом и с большим удивлением увидел в ней огромное количество мельчайших живых существ. Некоторые из них в длину были раза в 3–4 больше, чем в ширину, хотя они и не были толще волосков, покрывающих тело вши... Другие имели правильную овальную форму. Был там еще и третий тип организмов — наиболее многочисленный — мельчайшие существа с хвостиками». Сопоставив описание, приведенное в этом отрывке, и оптические возможности имевшихся в распоряжении А. ван Левенгука линз, можно сделать заключение, что в 1676 г. ему впервые удалось увидеть бактерии (рис. 4.2.3).
А. ван Левенгук повсюду обнаруживал микроорганизмы и пришел к выводу, что окружающий мир густо заселен микроскопическими обитателями. Все виденные им микроорганизмы, в том числе и бактерии, А. ван Левенгук считал маленькими животными, названными им «анималькулями», и был убежден, что они устроены так же, как и крупные организмы, т. е. имеют органы пищеварения, ножки, хвостики и т. д.
Рис. 4.2.3. Рисунок бактерий А. ван Левенгука
Открытия А. ван Левенгука были настолько неожиданными и даже фантастическими, что на протяжении почти 50 последующих лет вызывали всеобщее изумление. Дальнейшее систематическое изучение окружающей природы с помощью совершенствовавшихся микроскопов подтверждало обнаруженное А. ван Левенгуком повсеместное распространение микроорганизмов.