МИКРОБИОЛО́ГИЯ

МИКРОБИОЛО́ГИЯ, нау­ка, за­ни­маю­щая­ся изу­че­ни­ем мик­ро­ор­га­низ­мов.

Исторический очерк

Счи­та­ет­ся, что мик­ро­ор­га­низ­мы впер­вые на­блю­дал в 1683 А. ван Ле­вен­гук с по­мо­щью из­го­тов­лен­ных им линз. Как нау­ка М. сфор­ми­ро­ва­лась во 2-й пол. 19 в., гл. обр. под влия­ни­ем ра­бот Л. Пас­те­ра, ко­то­рый до­ка­зал уча­стие мик­ро­ор­га­низ­мов в разл. ти­пах бро­же­ния (1857–61), от­стаи­вал тео­рию мик­роб­но­го про­ис­хо­ж­де­ния ин­фекц. за­бо­ле­ва­ний, оп­ро­верг тео­рию са­мо­про­из­воль­но­го за­ро­ж­де­ния мик­ро­бов, от­крыл ана­эроб­ные фор­мы жиз­ни (1861) и др. Эти ра­бо­ты по­слу­жи­ли на­уч. ос­но­вой сте­ри­ли­за­ции мед. ин­ст­ру­мен­тов, кон­сер­ва­ции и пас­те­ри­за­ции пи­ще­вых про­дук­тов. Ис­клю­чи­тель­но важ­ное зна­че­ние для борь­бы с ин­фекц. за­бо­ле­ва­ния­ми имел пред­ло­жен­ный Пас­те­ром ме­тод при­ви­вок, ос­но­ван­ный на вве­де­нии в ор­га­низм до­маш­них жи­вот­ных и че­ло­ве­ка ос­лаб­лен­ных куль­тур бо­лез­не­твор­ных мик­ро­ор­га­низ­мов (1880). Боль­шую роль в раз­ви­тии М. сыг­ра­ло вве­де­ние Р. Ко­хом ме­то­да по­се­ва на плот­ные пи­та­тель­ные сре­ды, по­зво­лив­ше­го по­лу­чать чис­тые куль­ту­ры мик­ро­ор­га­низ­мов (1877). Кро­ме то­го, Кох раз­ра­бо­тал чёт­кие кри­те­рии для ус­та­нов­ле­ния свя­зи за­бо­ле­ва­ния с оп­ре­де­лён­ным ви­дом мик­ро­ор­га­низ­мов (т. н. триа­да Ко­ха, 1878). Бла­го­да­ря ме­то­дам и под­хо­дам, раз­ра­бо­тан­ным Пас­те­ром и Ко­хом, ста­ла воз­мож­ной иден­ти­фи­ка­ция воз­бу­ди­те­лей мн. рас­про­стра­нён­ных ин­фекц. бо­лез­ней, что по­ло­жи­ло на­ча­ло ме­ди­цин­ской М. От­кры­тие ро­ли дрож­жей в спир­то­вом бро­же­нии по­зво­ли­ло ис­поль­зо­вать их чис­тые куль­ту­ры в ви­но­де­лии и пи­во­ва­ре­нии; это по­слу­жи­ло толч­ком к фор­ми­ро­ва­нию тех­ни­че­ской М. Идеи Пас­те­ра о ро­ли мик­ро­ор­га­низ­мов в при­род­ных про­цес­сах бы­ли раз­ви­ты С. Н. Ви­но­градским­ и М. Бей­е­рин­ком. Они раз­ра­бо­та­ли ме­тод се­лек­тив­ных сред, на ко­то­рых вы­де­ля­ют­ся толь­ко оп­ре­де­лён­ные ви­ды мик­ро­ор­га­низ­мов, от­кры­ли мик­ро­ор­га­низ­мы, уча­ст­вую­щие в про­цес­сах кру­го­во­ро­та ве­ществ в при­ро­де, в ча­ст­но­сти в пре­вра­ще­ни­ях азо­та (нит­ри­фи­ка­ция, азот­фик­са­ция). В кон. 19 – нач. 20 вв. бы­ло от­кры­то мно­же­ст­во мик­ро­ор­га­низ­мов. Так, В. Л. Оме­лян­ский опи­сал бак­те­рии, раз­ла­гаю­щие в ана­эроб­ных ус­лови­ях цел­лю­ло­зу, и ме­та­ноб­ра­зую­щие бак­те­рии. Д. И. Ива­нов­ский ус­та­но­вил су­ще­ст­во­ва­ние ви­ру­сов. Круп­ней­шим до­сти­же­ни­ем био­ло­гии ста­ла тео­рия био­хи­мич. един­ст­ва жиз­ни, пред­ло­жен­ная А. Клюй­ве­ром (Ни­дер­лан­ды) и К. ван Ни­лом (США), по­ка­зав­ши­ми, что все ор­га­низ­мы, в т. ч. мик­ро­ор­га­низ­мы, по­строе­ны из од­но­тип­ных мак­ро­мо­ле­кул, а их ме­та­бо­лизм ос­но­ван на об­щих про­цес­сах. Ста­нов­ле­нию мед. М. и им­му­но­ло­гии спо­соб­ст­во­ва­ли ра­бо­ты И. И. Меч­ни­ко­ва, Н. Ф. Га­ма­леи, Э. Ру. Боль­шой вклад в раз­ви­тие М. вне­сли рос. учёные – С. П. Кос­ты­чев, Н. Г. Хо­лод­ный, В. Н. Ша­пош­ни­ков, Н. А. Кра­силь­ни­ков, Е. Н. Ми­шу­стин, А. А. Им­ше­нец­кий и др.

Основные направления микробиологии

Раз­ви­тие М. и по­треб­но­сти прак­ти­ки при­ве­ли к обо­соб­ле­нию ря­да раз­де­лов М. в са­мо­сто­ят. на­уч. дис­ци­п­ли­ны. Об­щая М. изу­ча­ет мор­фо­ло­гию, фи­зио­ло­гию, био­хи­мию, ге­не­ти­ку, сис­те­ма­ти­ку разл. групп мик­ро­ор­га­низ­мов, а так­же ис­сле­ду­ет осо­бен­но­сти рас­про­стра­не­ния мик­ро­ор­га­низ­мов в при­род­ных ме­сто­оби­та­ни­ях, их уча­стие в про­цес­сах пре­вра­ще­ния ве­ществ в при­ро­де. Ис­хо­дя из сре­ды оби­та­ния мик­ро­ор­га­низ­мов об­щая М. под­раз­де­ля­ет­ся на вод­ную, поч­вен­ную, гео­ло­ги­че­скую. Вод­ная М. изу­ча­ет со­став мик­ро­ор­га­низ­мов в при­род­ных со­лё­ных и пре­сных во­дах, их роль в био­гео­хи­мич. про­цес­сах, про­те­каю­щих в во­до­ёмах, осу­ще­ст­в­ля­ет кон­троль за ка­че­ст­вом во­ды, раз­ра­ба­ты­ва­ет мик­ро­био­ло­гич. ме­то­ды очи­ст­ки сточ­ных вод. Поч­вен­ная М. ис­сле­ду­ет со­став поч­вен­ных мик­ро­ор­га­низ­мов, их роль в поч­во­об­ра­зо­ва­нии и поч­вен­ных про­цес­сах. С поч­вен­ной М. тес­но свя­за­на сель­ско­хо­зяй­ст­вен­ная М., изу­чаю­щая зна­че­ние мик­ро­ор­га­низ­мов в по­вы­ше­нии пло­до­ро­дия поч­вы, влия­ние об­ра­бот­ки поч­вы на про­те­каю­щие в ней мик­ро­био­ло­гич. про­цес­сы. В за­да­чу с.-х. М. вхо­дит так­же изу­че­ние мик­ро­ор­га­низ­мов, вы­зы­ваю­щих за­бо­ле­ва­ния рас­те­ний, по­иск спо­со­бов борь­бы с ни­ми, раз­ра­бот­ка мик­ро­био­ло­гич. ме­то­дов, на­прав­лен­ных на борь­бу с на­се­ко­мы­ми – вре­ди­те­ля­ми с.-х. рас­те­ний и лес­ных по­род, а так­же ме­то­дов кон­сер­ви­ро­ва­ния кор­мов, пре­до­хра­не­ния уро­жая от пор­чи, вы­зы­вае­мой мик­ро­ор­га­низ­ма­ми. Гео­ло­ги­че­ская М. ис­сле­ду­ет роль мик­ро­ор­га­низ­мов в гло­баль­ном кру­го­во­ро­те ве­ществ в при­ро­де, в об­ра­зо­ва­нии и раз­ру­ше­нии за­ле­жей по­лез­ных ис­ко­пае­мых, раз­ра­ба­ты­ва­ет ме­то­ды вы­ще­ла­чи­ва­ния из руд ме­тал­лов (в т. ч. зо­ло­то, медь, гер­ма­ний, уран, оло­во) и др. ис­ко­пае­мых с по­мо­щью бак­те­рий. В кон. 20 в. в изу­че­нии мик­ро­ор­га­низ­мов гео­ло­гич. по­род сфор­ми­ро­ва­лось но­вое на­прав­ле­ние – бак­те­ри­аль­ная па­лео­нто­ло­гия, ос­но­ван­ная на изу­че­нии древ­них ока­ме­не­лых ос­тат­ков мик­ро­ор­га­низ­мов. Эти ис­сле­до­ва­ния по­зво­лят по­нять, как фор­ми­ро­ва­лись клю­че­вые био­сфер­ные ме­ха­низ­мы, по­слу­жив­шие ос­но­вой для даль­ней­ше­го раз­ви­тия жиз­ни на на­шей пла­не­те. Ме­ди­цин­ская М. изу­ча­ет в осн. эпи­де­мио­ло­гию воз­бу­ди­те­лей ин­фекц. бо­лез­ней, раз­ра­ба­ты­ва­ет ме­то­ды борь­бы с ни­ми, в ча­ст­но­сти с по­мо­щью ан­ти­мик­роб­ных пре­па­ра­тов. Эти же во­про­сы в от­но­ше­нии с.-х. и др. жи­вот­ных ре­ша­ет ве­те­ри­нар­ная М. В кур­сы мед. М. час­то вклю­ча­ют так­же тес­но свя­зан­ную с ней им­му­но­ло­гию, ко­то­рая, тем не ме­нее, яв­ля­ет­ся са­мо­сто­ят. нау­кой с собств. объ­ек­та­ми и за­да­ча­ми. Са­ни­тар­ная М. ре­ша­ет за­да­чи пре­ду­пре­ж­де­ния за­бо­ле­ва­ний с по­мо­щью кон­тро­ля ка­че­ст­ва воз­ду­ха, во­ды, поч­вы, очи­ст­ки бы­то­вых и пром. сто­ков мик­ро­био­ло­гич. ме­то­да­ми, при­ме­не­ния сте­ри­ли­за­ции и де­зин­фек­ции. Тех­ни­че­ская, или про­мыш­лен­ная, М. изу­ча­ет мик­ро­ор­га­низ­мы, ис­поль­зуе­мые в про­из­водств. био­тех­но­ло­гич. про­цес­сах с це­лью по­лу­че­ния пи­ще­вых про­дук­тов и раз­но­об­раз­ных прак­ти­че­ски важ­ных ве­ществ. До сер. 20 в. тех­нич. М. в осн. изу­ча­ла разл. ти­пы бро­же­ния, а мик­ро­ор­га­низ­мы ис­поль­зо­ва­лись пре­им. в пи­ще­вой пром-сти. В го­ды 2-й ми­ро­вой вой­ны воз­ник­ло и позд­нее пре­вра­ти­лось в мощ­ную от­расль пром-сти про­из-во ан­ти­био­ти­ков.

Совр. М. от­но­сит­ся к чис­лу наи­бо­лее бур­но раз­ви­ваю­щих­ся на­ук, что свя­за­но с ус­пе­ха­ми фи­зи­ки, хи­мии и тех­ни­ки, бла­го­да­ря ко­то­рым М. обо­га­ти­лась мно­же­ст­вом но­вых ме­то­дов ис­сле­до­ва­ния. В сер. 20 в. рез­ко по­вы­сил­ся ин­те­рес к мик­ро­ор­га­низ­мам в свя­зи с их ши­ро­ким ис­поль­зо­ва­ни­ем в нау­ке и на про­из-ве: в ка­че­ст­ве мо­дель­ных объ­ек­тов для изу­че­ния важ­ней­ших био­ло­гич. про­цес­сов (об­мен ве­ществ, на­след­ст­вен­ность, из­мен­чи­вость и др.), а так­же для по­лу­че­ния нуж­ных че­ло­ве­ку ве­ществ. С по­мо­щью мик­ро­ор­га­низ­мов по­лу­ча­ют разл. спир­ты, ами­но­кис­ло­ты, фер­мен­ты, ви­та­ми­ны, по­ли­са­ха­ри­ды, ли­пи­ды. Рез­ко воз­рос­ло их при­ме­не­ние в с. х-ве, где ши­ро­ко ис­поль­зу­ют­ся бак­те­ри­аль­ные удоб­ре­ния, мик­ро­био­ло­гич. пре­па­ра­ты для борь­бы с вре­ди­те­ля­ми с.-х. рас­те­ний и лес­ных куль­тур. Круп­ной от­рас­лью яв­ля­ет­ся про­из-во кор­мо­вых бел­ко­во-ви­та­мин­ных кон­цен­тра­тов из био­мас­сы мик­ро­ор­га­низ­мов, вы­ра­щен­ных на де­шё­вом сы­рье (от­хо­ды с. х-ва, пе­ре­ра­бот­ки неф­ти и пр.). Раз­ви­тие тех­нич. М. при­ве­ло к по­яв­ле­нию совр. био­тех­но­ло­гии. В са­мо­сто­ят. нау­ку из М. вы­де­ли­лась ви­ру­со­ло­гия по при­чи­не свое­об­ра­зия строе­ния и раз­мно­же­ния ви­ру­сов, не­об­хо­ди­мо­сти спец. ме­то­дов для их ис­сле­до­ва­ния.

М. в той или иной сте­пе­ни свя­за­на со мно­ги­ми др. нау­ка­ми: бо­та­ни­кой, зоо­ло­ги­ей, ми­ко­ло­ги­ей, аль­го­ло­ги­ей, про­тис­то­ло­ги­ей, био­хи­ми­ей, био­фи­зи­кой, ге­не­ти­кой, мо­ле­ку­ляр­ной био­ло­ги­ей, аг­ро­хи­ми­ей, поч­во­ве­де­ни­ем, био­гео­хи­ми­ей и др. Под­го­тов­ка кад­ров мик­ро­био­ло­гов осу­ще­ст­в­ля­ет­ся на мно­гих спе­циа­ли­зир. ка­фед­рах уни­вер­си­те­тов, с.-х., пи­ще­вых, мед. и ве­те­ри­нар­ных ву­зов. Ве­ду­щее на­уч. уч­ре­ж­де­ние в об­лас­ти об­щей М. в Рос­сии – Мик­ро­био­ло­гии ин­сти­тут РАН. Ра­бо­ты по разл. раз­де­лам М. пуб­ли­ку­ют­ся во мно­гих спец. жур­на­лах, в т. ч. «Мик­ро­био­ло­гия» (с 1932), «Journal of Bacteriology» (с 1916), «Archives of Microbiology» (с 1930), «International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology» (с 1951), «Microbial Eco­logy» (с 1974), «Applied Microbiology and Biotechnology» (с 1975).