МИКРОБИОЛГИЯ

МИКРОБИОЛГИЯ (от микро... и биология), наука, изучающая микроорганизмы - бактерии, микоплазмы, ак-тиномицеты, дрожжи, микроскопич. грибы и водоросли - их систематику, морфологию, физиологию, биохимию, наследственность и изменчивость, распространение и роль в круговороте веществ в природе, практич. значение.

Возникновение и развитие микробиологии. За неск. тыс. лет до возникновения М. как науки человек, не зная о существовании микроорганизмов, широко применял их для приготовления кумыса и др. кисломолочных продуктов, получения вина, пива, уксуса, при силосовании кормов, мочке льна. Впервые бактерии и дрожжи увидел А. Левенгук, рассматривавший с помощью изготовленных им микроскопов зубной налёт, растит, настои, пиво и т. д. Творцом М. как науки был Л. Постер, выяснивший роль микроорганизмов в брожениях (виноделие, пивоварение) и в возникновении болезней животных и человека. Исключит, значение для борьбы с заразными болезнями имел предложенный Пастером метод предохранит, прививок, основанный на введении в организм животного или человека ослабленных культур болезнетворных микроорганизмов. Задолго до открытия вирусов Пастер предложил прививки против вирусной болезни -бешенства. Он же доказал, что в совр. земных условиях невозможно самопроизвольное зарождение жизни. Эти работы послужили науч. основой стерилизации хирургич. инструментов и перевязочных материалов, приготовления консервов, пастеризации пищ. продуктов и т. д. Идеи Пастера о роли микроорганизмов в круговороте веществ в природе были развиты основоположником общей М. в России С. Н. Виноградским, открывшим хемоавтотрофные микроорганизмы (усваивают углекислый газ атмосферы за счёт энергии окисления неорганич. веществ; см. Хемосинтез), азотфикси-рующие микроорганизмы и бактерий, разлагающих целлюлозу в аэробных условиях. Его ученик В. Л. Омелянский открыл анаэробных бактерий, сбраживаю-щих, т. е. разлагающих в анаэробных условиях целлюлозу, и бактерий, образующих метан. Значит, вклад в развитие М. был сделан голл. школой микробиологов, изучавших экологию, физиологию и биохимию разных групп микроорганизмов (М. Бейеринк, А. Клюйвер, К. ван Нил). В развитии мед. М. важная роль принадлежит Р. Коху, предложившему плотные питат. среды для выращивания микроорганизмов и открывшему возбудителей туберкулёза и холеры. Развитию мед. М. и иммунологии способствовали Э. Беринг (Германия), Э. Ру (Франция), С. Китазато (Япония), а в России и СССР - И. И. Мечников, Л. А. Та-расевич, Д. К. Заболотный, Н. Ф. Гамалея.

Развитие М. и потребности практики привели к обособлению ряда разделов М. в самостоят, науч. дисциплины. О б-щ а я М. изучает фундаментальные закономерности биологии микроорганизмов. Знание основ общей М. необходимо при работе в любом из спец. разделов М.

Содержание, границы и задачи общей М. постепенно изменялись. Ранее к объектам, изучаемым ею, относили также вирусы, простейшие растит, или животного происхождения (протозоа), высшие грибы и водоросли. В зарубежных руководствах по общей М. до сих пор описываются эти объекты. В СССР изучение этих объектов не входит в задачу общей М. В задачу технической, или промышленной, М. входит изучение и осуществление микробиол. процессов, применяемых для получения дрожжей, кормового белка, липидов, бактериальных удобрений, а также получение путём микробиологи-ческого синтеза антибиотиков, витаминов, ферментов, аминокислот, нуклео-тидов, органич. к-т и т. п. (см. также Микробиологическая промышленность). Сельскохозяйственная М. выясняет состав почвенной микрофлоры, её роль в круговороте веществ в почве, а также её значение для структуры и плодородия почвы, влияние обработки на микробиол. процессы в ней, действие бактериальных препаратов на урожайность растений. В задачу с.-х. М. входят изучение микроорганизмов, вызывающих заболевания растений, и борьба с ними, разработка микробиол. способов борьбы с насекомыми - вредителями с.-х. растений и лесных пород, а также методов консервирования кормов, мочки льна, предохранения урожая от порчи, вызываемой микроорганизмами. Геологическая М. изучает роль микроорганизмов в круговороте веществ в природе, в образовании и разрушении залежей полезных ископаемых, предлагает методы получения (выщелачивания) из руд металлов (медь, германий, уран, олово) и др. ископаемых с помощью бактерий. Водная М. изучает количеств, и качеств, состав микрофлоры солёных и пресных вод и её роль в биохим. процессах, протекающих в водоёмах, осуществляет контроль за качеством питьевой воды, совершенствует микробиол. методы очистки сточных вод. В задачу медицинской М. входит изучение микроорганизмов, вызывающих заболевания человека, и разработка эффективных методов борьбы с ними. Эти же вопросы в отношении сельскохозяйственных и др. животных решает ветеринарная М.

Своеобразие строения и размножения вирусов, а также применение спец. методов их исследования привели к возникновению вирусологии как самостоят, науки, не относящейся к М.

Связь микробиологии с другими науками. М. в той или иной степени связана с др. науками: морфологией и систематикой низших растений и животных (микологией , альгологией, протистологией), физиологией растений, биохимией, биофизикой, генетикой, эволюц. учением, молекулярной биологией, органич. химией, агрохимией, почвоведением, биогеохимией, гидробиологией, хим. и микробиол. технологией и др. Микроорганизмы служат излюбленными объектами исследований при решении общих вопросов биохимии и генетики (см. Генетика микроорганизмов, Молекулярная генетика). Так, с помощью мутантов, утративших способность осуществлять один из этапов биосинтеза к.-л. вещества, были расшифрованы механизмы образования мн. природных соединений (напр., аминокислот лизина, аргинина и др.). Изучение механизма фиксации молекулярного азота для воспроизведения его в пром. масштабах направлено на поиски катализаторов, аналогичных тем, к-рые в мягких условиях осуществляют азотфиксацию в клетках бактерий. Между М. и химией существует постоянная конкуренция при выборе наиболее экономичных путей синтеза различных органич. веществ. Ряд веществ, к-рые ранее получали микробиол. путём, теперь производят на основе чисто хим. синтеза (этиловый и бутиловый спирты, ацетон, метионин, антибиотик левомицетин и др.). Нек-рые синтезы осуществляют как хим., так и микробиол. путём (витамин В₂, лизин и др.). В ряде производств сочетают микробиол. и хим. методы (пенициллин, стероидные гормоны, витамин С и др.). Наконец, есть продукты и препараты, к-рые пока могут быть получены только путём микробиол. синтеза (мн. антибиотики сложного строения, ферменты, липиды, кормовой белок и т. д.).

Современная микробиология. Как общая М., так и её спец. разделы развиваются исключительно бурно. Существуют три осн. причины такого развития Во-первых, благодаря успехам физики химии и техники М. получила большое число новых методов исследования. Во вторых, начиная с 40-х гг. 20 в. резке возросло практич. применение микроорганизмов. В-третьих, микроорганизмы стали использовать для решения важнейших биол. проблем, таких, как наследственность и изменчивость, биосинтез органич. соединений, регуляция обмена веществ и др. Успешное развитие совр. М. невозможно без гармонич. сочетания исследований, проводимых на популяци-онном, клеточном, органоидном и молекулярном уровнях. Для получения бесклеточных ферментных систем и фракций, содержащих определённые внутриклеточные структуры, применяют аппараты, разрушающие клетки микроорганизмов, а также градиентное центрифугирование, позволяющее получать частицы клеток, обладающие различной массой. Для исследования морфологии и цитологии микроорганизмов разработаны новые виды микроскопической техники. В СССР был изобретён метод капиллярной микроскопии, позволивший открыть новый, ранее не доступный для наблюдения мир микроорганизмов, обладающих своеобразной морфологией и физиологией.

Для изучения обмена веществ и хим. состава микроорганизмов получили распространение различные способы хрома-тографии, масс-спектрометрия, метод изотопных индикаторов, электрофорез и др. физ. и физ.-хим. методы. Для обнаружения органич. соединений применяют также чистые препараты ферментов. Предложены новые способы выделения и химич. очистки продуктов жизнедеятельности микроорганизмов (адсорбция и хроматография на ионообменных смолах, а также иммунохим. методы, основанные на специфич. адсорбции определённого продукта, напр, фермента, антителами животного, образовавшимися у него после введения этого вещества). Сочетание цитологич. и биохимич. методов исследования привело к возникновению функциональной морфологии микроорганизмов. С помощью электронного микроскопа стало возможным изучение тонких особенностей строения цитоплазматич. мембран и рибосом, их состава и функций (напр., роль цитоплазматич. мембран в процессах трянспорта различных 

нокислых бактерий используют для лечения кишечных заболеваний человека и с.-х. животных.

Деление микроорганизмов на полезных и вредных условно, т. к. оценка результатов их деятельности зависит от условий, в к-рых она проявляется. Так, разложение целлюлозы микроорганизмами важно и полезно в растит. остатках или при переваривании пищи в пищева-рит. тракте (животные и человек не способны усваивать целлюлозу без её предварит, гидролиза микробным ферментом целлюлозой). В то же время микроорганизмы, разлагающие целлюлозу, разрушают рыболовные сети, канаты, картон, бумагу, книги, хл.-бум. ткани и т. д. Для получения белка микроорганизмы выращивают на углеводородах нефти или природного газа. Одновременно с этим большие количества нефти и продуктов её переработки разлагаются микроорганизмами на нефт. промыслах или при их хранении. Даже болезнетворные микроорганизмы не могут быть отнесены к абсолютно вредным, т. к. из них приготовляют вакцины, предохраняющие животных или человека от заболеваний. Порча микроорганизмами растит, и животного сырья, пищ. продуктов, строит, и пром. материалов и изделий привела к разработке различных способов их предохранения (низкая темп-pa, высушивание, стерилизация, консервирование, добавление антибиотиков и консервантов, подкисление и т. п.). В др. случаях возникает необходимость ускорить разложение определённых химич. веществ, напр, пестицидов, в почве. Велика роль микроорганизмов при очистке сточных вод (минерализация веществ, содержащихся в сточных водах).

Подготовка кадров микробиологов осуществляется в СССР на кафедрах М. ун-тов, с.-х., а также пищ. вузов, мед. и вет. ин-тов; существуют спец. кафедры микробиол. технологии. Имеется Всесоюзное микробиологическое общество и Об-во мед. микробиологов и эпидемиологов (17 тыс. членов). Ведущее науч. учреждение в области общей М.- Микробиологии институт АН СССР. Во мн. АН союзных республик созданы микробиологические н.-и. ин-ты или отделы; организованы также отраслевые ин-ты, ин-ты антибиотиков и др. Работы по различным разделам М. публикуются в журналах: -"Микробиология" (с 1932), •"Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии" (с 1924), "Прикладная биохимия и микробиология" (с 1965), "Мгкробюлопчний журнал" (Кшв, с 1934), а также в "Докладах АН СССР" и в общих биологических журналах‘, издаётся ежегодник "Успехи микробиологии" (с 1964). За рубежом издаются: "Journal of Bacteriology" (Bait., с 1916), "Annual Review of Microbiology" (Stanford, с 1947), "An-nales de 1‘Institut Pasteur" (P., с 1887), "Archiv fur Mikrobiologie" (B.- Hdlb., с 1930), "Zeitschrift fur allgemeine Mikrobiologie" (В., с 1960) и др.

Лит.: Достижения советской микробиологии, М., 1959; Фробишер М., Основы микробиологии, пер. с англ., М., 1965; Р а-ботнова И. Л., Общая микробиология, М., 1966; "Микробиология", 1967, т. 36, в. 6 (Советская микробиология за 50 лет); М е и н е л л Дж., Мейнелл Э., Экспериментальная микробиология, пер. с англ., М., 1967; ШлегельГ., Общая микробиология, пер. с нем., М., 1972.

Л. А. Имшенецкий.