II. Научная деятельность.

1. Открытие хемосинтеза.

Явление хемосинтеза было открыто в 1887 году русским учёным С. Н. Виноградским. Впитав идеи Л. Пастера о многообразии форм жизни в микромире, С. Н. Виноградский ввел микроэкологический принцип в исследование микроорганизмов. 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.

Роль хемосинтетиков для всех живых существ очень велика, так как они являются непременным звеном природного круговорота важнейших элементов: серы, азота, железа и др. Хемосинтетики важны также в качестве природных потребителей таких ядовитых веществ, как аммиак и сероводород. Огромное значение имеют нитрифицирующие бактерии, которые обогащают почву нитритами и нитратами – в основном именно в форме нитратов растения усваивают азот. Некоторые хемосинтетики (в частности, серобактерии) используются для очистки сточных вод.

2. Исследования свободноживущих азотфиксирующих микроорганизмов.

В январе 1894 года на IX съезде естествоиспытателей и врачей в Москве С.Н. Виноградский выступил с докладом "О круговороте азота в природе". Впервые экспериментальным путем было доказано существование организмов, ассимилирующих азот из воздуха и получена чистая культура азотфиксирующих бактерий.

Азотфиксирующие бактерии оказались широко распространенными в почве, и этот процесс имел непосредственное отношение к обогащению почвы азотом. Впервые удалось получить чистую культуру азотфиксирующих бактерий и при помощи безупречных химических анализов доказать ее способность связывать азот. Это было первое в мире экспериментальное исследование, блестяще представившее картину круговорота важнейшего элемента. Нет ничего удивительного в том, что в течение последующих нескольких десятков лет количество печатных работ, посвященных микроорганизмам, фиксирующим азот, превысило несколько тысяч.

Метод элективных культур – это дедуктивный метод, который требует для конструирования среды предварительного представления об ее свойствах. Такое представление было у С.Н. Виноградского о свойствах нитрификаторов и азотфиксаторов, но была необходима общая теория, общая концепция. Он писал, что в то время "мысль о специализации функций в мире микробов еще не получила всеобщего распространения, несмотря на факты, открытые при изучении серобактерий, железобактерий и нитрификаторов".

Казалось бы, мысль о специфичности микроорганизмов должна была прийти вслед за работами Л. Пастера по брожению, вслед за успехами медицинской микробиологии, открывавшей одного за другим специфических возбудителей инфекционных болезней. Однако в общей микробиологии господствовали другие представления о роли литотрофных микроорганизмов в природе. Концепция же С.Н. Виноградского заключалась прежде всего в том, что круговорот веществ в природе осуществляют специфические микроорганизмы. Он начал изучение самого важного круговорота веществ в природе – круговорота углерода.

Ему принадлежит также серия работ по микробиологии почвы. В них описаны новые методы изучения почвенной микрофлоры, в частности метод прямого подсчета клеток почвенных микробов, окрашенных в препаратах. Применение этого метода помогло выяснить, что в почве содержится гораздо больше микроорганизмов, чем считалось раньше. Одним из первых указал на необходимость изучать микроорганизмы в условиях их естественного местообитания и неоднократно подчеркивал важность дальнейшего развития экологической микробиологии.