Краткий исторический очерк «История развития микро-биологии»

Краткий  исторический очерк «История развития микро-биологии»

Микробиология является довольно древней наукой, прошедшей длительный путь развития. Этот путь целесообразно разбить на 5 этапов, в зависимости от уровня и методов познания мира микробов: эвристический, морфологический, физиологический, иммунологический, молекулярно-генетический.

Эвристический период  связан скорее с логическими и методическими  приемами нахождения истины, т.е. эвристикой, чем с какими- либо экспериментами и доказательствами. Мыслители того времени (Гиппократ, римский писатель Варрон и др.) высказывали представления о природе заразных болезней, миазмах, мелких невидимых животных. Эти представления были сформулированы в стройную гипотезу спустя многие столетия в сочинениях итальянского врача Д. Фракасторо (1478 - 1553), высказавшего идею о живом контагии (contagium vivum), который вызывает болезни. При этом каждая болезнь вызывается своим контагием. Для предохранения от болезней им были рекомендованы изоляция больного, карантин, ношение масок, обработка предметов уксусом.

Таким образом, Д. Фракасторо был одним из основоположников эпидемиологии, т. е. науки о причинах, условиях и механизмах формирования заболеваний и способах их профилактики.

Эвристический этап связан с неожиданными находками и догадками о существовании на Земле каких-то невидимых живых существ, вызывающих болезни.

Впервые человек увидел микробов своими глазами лишь в XVII в. Это стало  возможным благодаря изобретению  микроскопа. В XVI-XVII вв. широкое распространение  в Европе (особенно в Голландии) получило шлифование стекол. Этим, в частности, занимался голландский коммерсант, торговец сукном Антони Ван Левенгук (1632-1723), проживавший в Дерпте. Он сконструировал на основе увеличительных стекол микроскоп с высокой разрешающей способностью, увеличивавший предметы в 300 раз. Будучи по своей природе пытливым и любознательным, А.Левенгук начал рассматривать под микроскопом все, что его интересовало: налет с зубов, кровь, слюну, сперму, пищевые продукты и т.д. К его удивлению, он обнаружил живые микроскопические существа, которые различались по форме и размерам. Он назвал их "анималькулюсами" ("живые зверьки"). Свои наблюдения, зарисовки "анималькулюсов" и их описания А.Левенгук направлял в виде писем (всего 120) в Британское королевское научное общество, а затем издал в виде отдельного труда. Все зарисовки и описания А.Левенгука были настолько точны, что сохранили свое значение и до наших дней. Первым россиянином, кто увидел микробов в микроскоп, был Петр I, работавший в те времена в Голландии на корабельных верфях; он увез в Россию первый микроскоп.

Сегодня трудно представить  себе научную деятельность человека без микроскопа. Микроскоп широко применяется в большинстве лабораторий  медицины и биологии, геологии и материаловедения.

Полученные с помощью  микроскопа результаты необходимы при  постановке точного диагноза, при контроле над ходом лечения. С использованием микроскопа происходит разработка и внедрение новых препаратов, делаются научные открытия.

С момента открытия Левенгуком микробов начался морфологический этап в развитии микробиологии. Он продолжается и до наших дней, так как наука открывает все новые и новые микробы. Этиологическую роль микробов в возникновении болезней изучали также на модельных животных. 

Открытие все новых  возбудителей болезней продолжалось на протяжении XVII-XX вв. и осуществляется и в наши дни. За это время открыто и описано более 2000 видов бактерий и грибов - возбудителей болезней человека. Выдающимся было обнаружение в 1892 г. вирусов нового царства микробов, примитивно устроенных, не имеющих клеточного строения, паразитирующих только в животных, растительных и бактериальных клетках. Честь открытия вирусов принадлежит русскому ученому, ботанику Санкт-Петербургского университета Д.И.Ивановскому. Со времени открытия  Ивановским первого вируса, вызывающего мозаичную болезнь табака, было обнаружено более 1000 вирусов, вызывающих болезни у человека, и огромное число вирусов, поражающих животных, птиц, членистоногих, растений и бактерий. Возникла новая дисциплина - вирусология, основоположником которой и стал Д.И.Ивановский.

В конце XIX в. было обнаружено, что болезни человека и животных могут вызывать не только бактерии, но и простейшие: амебы, лейшмании, плазмодии малярии и др. Возникла протозоология - учение о болезнях, вызываемых простейшими. Основоположниками протозоологии были русские исследователи Ф.А.Леш, открывший амебиаз, П.Ф.Боровский, открывший лейшманиоз, и французский врач Лаверан, описавший возбудителя малярии.

Среди выдающихся отечественных  ученых, внесших огромный вклад в  микробиологию инфекционных болезней, выделяется микробиолог Д.К. Заболотный. Он является автором первого отечественного учебника «Основы эпидемиологии», одним из основателей Международного общества микробиологов и по праву считается основоположником эпидемиологии. Д.К. Заболотный всегда принимал участие в ликвидации возникающих эпидемий. Входя в состав русских противочумных экспедиций в страны Азии и Европы, он получил научные доказательства существовавшей гипотезы о природной очаговости этой болезни и о роли ее переносчиков - диких грызунов.

Большой вклад внес Д.К. Заболотный в изучение эпидемий холеры и организацию борьбы с ней. Им установлены пути заноса холеры, роль бациллоносительства в распространении заболевания, изучена биология возбудителя в природе и разработаны эффективные методы диагностики холеры. Работы Д.К. Заболотного легли в основу санитарно-гигиенических, профилактических и лечебных мероприятий по борьбе с заразными болезнями человека.

В 1883 г. русский хирург Н.Д. Монастырский путем заражения животных из их ран выделил возбудителя  столбняка. В 1896 г. Бельгийский бактериолог  ван Э. Эрменгем открыл возбудителя тяжелой токсикоинфекции - ботулизма.

Открытие новых  микроорганизмов  сопровождалось изучением  не только их строения, но и жизнедеятельности. Поэтому XIX в., особенно его вторую половину, принято называть физиологическим   периодом в развитии микробиологии. Этот этап связан с именем Луи Пастера, который стал основоположником медицинской микробиологии, иммунологии и биотехнологии. В течение 1857 - 1885 гг. он сделал множество открытий, каждое из которых в отдельности прославило его имя:

- опровергнул теорию самозарождения  жизни;

- открыл явление анаэробиоза  (бескислородной жизни);

- доказал, что брожение - не химический процесс и его  вызывают микро-   организмы;

- разработал основы дезинфекции,  асептики и антисептики;

- предложил средство предохранения  от болезней - метод вакцинации.

Многие открытия Л. Пастера  принесли человечеству огромную практическую пользу. Путем прогревания (пастеризации) были побеждены болезни  пива и вина, молочнокислых продуктов, вызываемые микроорганизмами; для предупреждения гнойных осложнений ран введена  антисептика; на основе принципов  Л. Пастера разработаны многие вакцины  для борьбы с инфекционными болезнями.

Однако значение трудов Л. Пастера выходит далеко за рамки  только этих практических достижений. Пастер вывел микробиологию и  иммунологию  на принципиально новые  позиции, показал роль микроорганизмов  в  жизни людей, экономике, промышленности, инфекционной патологии, заложил принципы, по которым развиваются микробиология  и иммунология и в наше время.

Л. Пастер был, кроме  того, выдающимся учителем и организатором  науки. Пастеровский институт в Париже, основанный в 1888 г. на народные средства, до сих пор является одним из ведущих  научных учреждений мира. Не случайно вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) открыт ученым этого института Л. Монтанье.

Физиологический этап в развитии микробиологии связан также с  именем немецкого ученого Роберта  Коха, которому принадлежит разработка методов получения чистых культур  бактерий, окраски бактерий при микроскопии, микрофотографии. Известна также сформулированная Р. Кохом триада Коха, которой до сих пор пользуются при установлении возбудителя болезни.

Работы Л. Пастера  по вакцинации открыли новый этап в развитии мик-робиологии, по праву получивший название иммунологического.

Принцип аттенуации (ослабления) микроорганизмов с помощью пасса-жей через восприимчивое животное или при выдерживании микроорганизмов в неблагоприятных условиях (температура, высушивание) позволил Л. Пастеру получить вакцины против бешенства, сибирской язвы, куриной холеры; этот принцип до настоящего времени используется при приготовлении вакцин. Следовательно, Л. Пастер является основоположником научной иммунологии, хотя и до него был известен метод предупреждения  оспы путем заражения людей коровьей оспой, разработанный английским врачом Э. Дженнером. Однако этот метод не был распространен на профилактику других болезней.

После работ Л. Пастера  появилось множество исследований, в которых пытались объяснить  причины и механизмы формирования иммунитета после вакцинации. Выдающуюся роль в этом сыграли работы И.И. Мечникова  и П.Эрлиха. Среди важнейших работ Мечникова в области медицинской микробиологии выделяются исследования, связанные с патогенезом холеры и биологии холероподобных вибрионов, сифилиса, туберкулеза, возвратного тифа. И.И. Мечников по праву считается основоположником учения о микробном антагонизме, послужившем основой для развития науки об антибиотикотерапии. Идея о микробном антагонизме была использована Мечниковым при разработке проблемы долголетия. Изучая явление старения организма, Мечников пришел к заключению, что одной из его главных причин является хроническое отравление организма продуктами гниения, вырабатываемыми гнилостными бактериями толстого кишечника. Эрлих -немецкий химик выдвинул гуморальную (от лат. humor . жидкость) теорию иммунитета. Он считал, что иммунитет возникает в  результате образования в крови  антител, которые нейтрализуют яд. Под-тверждением этому было открытие антитоксинов - антител, нейтрализующих токсины у животных, которым вводили дифтерийный или столбнячный токсин (Э. Беринг, С. Китазато). Однако исследования И. И. Мечникова показали, что большую роль в формировании иммунитета играют особые клетки макро- и микрофаги. Эти клетки поглощают и переваривают чужеродные частицы, в том числе бактерии. Исследования И. И. Мечникова по фагоцитозу убедительно доказали, что, помимо гуморального, существует клеточный иммунитет.

Развитие микробиологии  в нашей стране тесно связано  с именем Н.Ф. Гамалеи - крупнейшего ученого,  друга и соратника И.И. Мечникова. Вся жизнь этого человека была посвящена изучению инфекционных болезней и разработке мер борьбы с их возбудителями. Н.Ф. Гамалея внес крупнейший вклад в изучение туберкулеза, холеры, бешенства, а в 1886 г. совместно с Мечниковым организовал в Одессе первую пастеровскую станцию и ввел в практику прививки против бешенства. Он открыл птичий вибрион - возбудитель холероподобного заболевания птиц - и назвал его Vibrio metchnikovi - в честь Мечникова. Позднее была получена вакцина против холеры человека.

Большое внимание Гамалея уделял и вопросам эпидемиологии инфекционных болезней. Разработав оригинальный метод получения оспенной вакцины, он впервые высказал идею о выделении из бактерий наиболее полноценных антигенов и использовании их для приготовления так называемых химических вакцин. Гамалея первый наблюдал и описал явление спонтанного лизиса бактерий под влиянием неизвестного в то время агента - бактериофага. Поэтому Гамалея считается не только одним из основоположников медицинской микробиологии, но и иммунологии, и вирусологии.

Иммунологический этап характеризуется  открытием основных реакций иммунной системы на генетически чужеродные вещества (антигены): антите-лообразование и фагоцитоз/гиперчувствительность замедленного типа (ГЗТ), гиперчувствительность немедленного типа (ГНТ), толерантность, иммунологическая память. ГЗТ и ГНТ две реакции, лежащие в основе аллергии (от греч. allos - другой и ergon - действие), т.е. болезней характеризующихся определенными клиническими симптомами, вследствие нетипичной, извращенной реакции на антиген. Аллергические реакции могут возникать, например, на сывороточные препараты, антибиотики, животные и растительные белки, домашнюю пыль, пух, шерсть и т.д. 

В 1915 г. русский врач М. Райский  впервые наблюдал явления  иммунологической памяти, т.е. быструю  энергичную выработку антител на повторное введение того же антигена.

Впоследствии Ф. Вернет связал это с формированием в организме клеток памяти - Т- лимфоцитов - после первичной встречи с антигеном. В 1953 г. английский ученый П. Медавар и чешский ученый М. Гашек открыли явление толерантности, терпимости, устойчивости к антигену, т.е. состояния, при котором иммунная система не реагирует на антиген. Толерантность к собственным антигенам формируется в эмбриональном периоде, и ее можно искусственно создать, вводя антиген во время эмбрионального периода либо сразу после рождения ребенка или животного. Явление иммунологической толерантности используется в хирургии при решении проблемы пересадки органов и тканей.