Загальне визначення мікробіології як науки. Історія розвитку мікробіології

Мікробіологія - це наука, що вивчає життя і розвиток живих мікроорганізмів (мікробів). Мікроорганізми - самостійна велика група одноклітинних організмів, пов'язаних за своїм походженням з рослинним і тваринним світом.
Розвиток мікробіології почалося ще в часи стародавності, коли медики вперше припустили, що «зараза передається від людини до людини» через якихось живих істот. У результаті подальшого розвитку природничих наук з'явилися спеціальні методи наукових досліджень, що дозволили вченим остаточно переконатися в цьому твердженні.

Серед видатних вчених-мікробіологів можна виділити Л. Пастера, Р. Коха, І.І. Мечникова, Д.І. Іванівського.

СТОРІЯ РОЗВИТКУ МІКРОБІОЛОГІЇ

У розвитку мікробіології виділяють 4 періоди:

І – морфологічний (А. Левенгук);

II – фізіологічний (Луї Пастер, Роберт Кох та ін.);

III – імунологічний (І. І. Мечников, П. Ерліх та ін.);

IV – молекулярно-генетичний (сучасний);

Тривалий час людина жила в оточенні невидимих істот, спо­живала продукти їх життєдіяльності (випечений хліб, кисле молоко, вино, пиво). Ці істоти спричинювали захворювання, але людина навіть не підозрювала про їх існування, бо вони мали надто малі розміри.

Навіть видатний лікар Древньої Греції Гіппократ вважав, що в повітрі під час епідемій містяться особливі хвороботвор­ні "міазми" – випаровування, які можуть поширюватися на великі відстані. На думку Лукреція Кара, кожна інфекція має особливе "насіння". Лише під час страшної епідемії чуми в XIV ст. з'явилися перші уявлення про заразні хвороби. У 1374 р. у Венеції був виданий наказ про ізоляцію людей, товарів та кораблів на 40 днів (quarantina) з метою запобігання поширен­ню чуми, звідки і пішов термін – карантин. Джираломо Фра-касторо розробив учення про живих контагій (contagium vivum) як причину захворювання.

Мікроскоп уперше винайшли голландці Ганс та Захарій Янсени. Антоній ван Левенгук значно удосконалив його і пер­шим проник у світ мікробів (мал. 1). Цей світ невидимих рані­ше істот, що виник перед дослідником, вразив його. Він роз­глядав усе, що потрапляли під руку: дощову воду, зубний наліт, випорожнення.,1 всюди були істоти, які мали різну форму (кулясту, паличкоподібну, звивисту, розгалужену) і хаотично рухались. Про це відкриття А. Левенгук доповів у Лондонсь­кому Королівському товаристві (1673). Так почався І період розвитку мікробіології – морфологічний. Але вчений навіть не підозрював, що ці "невинні створіння Господні" можуть бути причиною захворювань і навіть смерті. Бо і в той час була дуже поширена міазматична теорія. Багато вчених під­тримували теорію живих контагій. Одним із них був випуск­ник Київської Духовної академії, лікар Данило Самойлович (1744– 1805). За допомогою мікроскопа він намагався виявити збудник чуми в органах померлих від цієї хвороби і створити протичумний профілактичний препарат – вакцину. Але лише в 1796 р. англійський лікар Едуард Дженнер створив першу ефективну вакцину. Він помітив, що доярки ніколи не хво­ріють на натуральну віспу, а коров'ячу переносять у легкій формі. Тому Е. Дженнер прищепив коров'ячу віспу 8-річному хлопчику, а через 1 міс заразив його натуральною. Дитина не захворіла. Завдяки вакцині, так назвали препарат (від лат. vacca – корова), сьогодні віспа ліквідована в усьому світі. Хоч Дженнер і провів вакцинацію, але суті її він не зрозумів. Це вда­лося французькому вченому Луї Пастеру (1822–1895). З іменем Л. Пастера пов'язаний II період.розвитку мікробіології – фізіо­логічний. Пастер є основоположником наукової мікробіології. Він довів неможливість самозародження життя, запропонував методи стерилізації {повного знищення мікроорганізмів) та пас­теризацію (більш м'яку стерилізацію), а також науково обґрунтував роль мікроорганізмів у виникненні захворювань. Л. Пас­тер довів, що бродіння та гниття спричинюють мікроорганізми, що дозволило іншим ученим, зокрема Лістеру та Пирогову, розробити методи асептики та антисептики.

Л. Пастер відкрив анаероби, обґрунтував явище атенуації (ослаблення патологічних властивостей збудника), отримав вак­цину проти сибірки та сказу.

Л. Пастер зібрав навколо себе блискучу плеяду вчених. Се­ред них були і наші співвітчизники: 1.1. Мечников, О. М. Безредка, М. Ф. Гамалія, І. Г. Савченко та ін.

У цю "золоту" пору мікробіології поряд з іменем Л. Пасте­ра стало ім'я німецького вченого Роберта Коха (1843– 1910) – майстра прикладних досліджень. Він зробив неоціненний вне­сок у мікробіологію:

удосконалив мікробіологічну техніку, застосував імерсійні об'єктиви, мікрофотографію;

використав анілінові барвники;

запропонував методи виділення чистої культури та щільні живильні середовища;

відкрив збудників туберкульозу (паличку Коха) і холери; довів, що збудником сибірки є В. апігпасіз; обґрунтував теорію та практику дезінфекції (знищення па­тогенних мікроорганізмів).

Використовуючи методи Коха, інші вчені відкрили й опи­сали збудників дифтерії (Клебс і Лєффлєр), черевного тифу (Еберт і Гафкі), правця (Ніколайєр і Кітазато), дизентерії (Гри-гор'єв і Шига), сифілісу (Шаудін), лептоспірозу (Індо, Ідо).

Було відкрито здатність мікробів утворювати токсини. Дифтерійний екзотоксин уперше виділили Ру та Йєрсен. Ру і Берінг отримали антитоксичну протидифтерійну сироватку. Використання сироваток призвело до виникнення проблеми сироваткової хвороби.

Вирішенню цих проблем був присвячений III період роз­витку мікробіології – імунологічний. Одним з основополож­ників імунології був випускник Харківського університету 1.1. Мечников. Наукова діяльність І.І. Мечникова дуже багато­гранна. Він обґрунтував фагоцитарну теорію імунітету, визначив роль клітинного захисту в розвитку імунітету. Між ним і П. Ерліхом (побічником гуморальної теорії, який вважав, що імунітет забезпечується антитілами) тривалий час ішла диску­сія. 1.1. Мечников першим зрозумів, що ці теорії доповнюють одна одну. У 1908 р. 1.1. Меччиков та П. Ерліх отримали Нобе­лівську премію за це відкриття. 1.1. Мечников вивчив явище антагонізму в мікросвіті, що лягло в основу використання бак-препаратів та антибіотиків, зробив значний внесок у вивчен­ня холери, черевного тифу і туберкульозу, створив велику школу мікробіологів. Його учнями та помічниками були євро­пейські вчені (Ру, Йєрсен, Борде, Жангу, Бюрне, Рамон) та на­ші співвітчизники (О. М. Безредка, М. Ф. Гамалія, Д. К. Забо­лотний, Л. А. Тарасевич, І. Г. Савченко, В. А. Хавкін), які стали всесвітньо відомими вченими.

І.І. Мечников є основоположником розвитку наукової мік­робіології в Україні.

Бурхливий розвиток мікробіології сприяв розквіту всієї медицини, але розвиток самої мікробіології гальмувався від­ставанням інших наук: біохімії, генетики, фізики. Наприкін­ці XIX ст. було відкрито царство вірусів Д. І. Івановським, але глибоке вивчення їх стало можливим лише в другій половині XX ст. після винаходу електронного мікроскопа.

На початку XX ст. розвивалися прикладні аспекти мікро­біології. Були сформульовані наукові принципи хіміотерапії (П. Ерліх, Д. Л. Романовський), відкриті та виділені антибіоти­ки (Флемінг, Чейн, Флорі, 3. В. Єрмольєва), розроблені методи серодіагностики (Вассерманн, Відаль, Райт, Асколі).

IV період розвитку мікробіології – молекулярно-генетичний. У дослідах на бактеріях та вірусах було доведено, що носієм генів є ДНК. Було встановлено її структуру. Мікробіо­логи відкрили плазміди (нехромосомні носії спадковості, що передають різні ознаки, зокрема резистентність до лікарсь­ких засобів). У другій половині XX ст. бурхливо розвивалися вірусологія та імунологія. У галузі вірусології були такі досяг­нення:

розшифровано молекулярно-генетичну організацію багатьох вірусів;

вивчено механізм взаємодії вірусів із клітиною, загальні ме­ханізми перетворення вірусами нормальної клітини на пух­линну (Л. О. Зільбер);

у 1983 р. виділено ВІЛ (Монтаньє і Галло);

виділено та вивчено нові віруси (Ласса, Марбург, Ебола);

відкрито пріони.

У галузі імунології зроблено багато відкриттів:

запропоновано вчення про імунітет як захист організму від усіх генетичне чужорідних агентів, а не тільки від мікроорга­нізмів;

описано два різновиди лімфоцитів – В- і Т-лімфоцити, їх функції;

розшифровано структуру антитіл, відкрито різні класи імуноглобулінів;

виявлено гени, що контролюють утворення антитіл до всіх існуючих агентів, тобто доведено існування генетичної схиль­ності до інфекційних захворювань.

У цей же період відбувалося становлення генної інженерії. Розпочалося промислове виробництво вакцин нового поколін­ня – генно-інженерних. Д. Келєр та І. Мільстайн відкрили гібридоми, що дозволило отримати моноклональні антитіла заданої специфічності, які використовують з діагностичною метою.

Історія розвитку мікробіології – це героїчна та разом з тим драматична сторінка історії медицини. Адже дослідник завжди ризикує, тримаючи смерть у пробірці. Багато вчених у дослідах на собі довели:

заразність тієї чи іншої хвороби (Г. М. Мінх та О. О. Мочутковський довели заразність поворотного та висипного тифів, виявили переносників хвороби – вошей);

ефективність вакцин або сироваток (І. І. Мечников, І. Г. Сав­ченко, Д. К. Заболотний та інші дослідники після вакцинації випили культуру збудника);

безпечність вакцини (вірусологи лабораторії А. А. Смородинцева Інституту експериментальної медицини в Ленінграді та члени їх сімей прийняли великі дози поліомієлітної вакцини, а М. П. Чумаков приймав вакцину тричі, щоб довести безпеч­ність її для людей).

Винятковий гербїзм проявили І. О. Деминський, М. О. Лебедєва, А. І. Турчинович-Вижникевич, І. В. Мамонтов, Ріккетс і Провачек, які своє життя принесли в жертву науці.

Багато вчених стали лауреатами Нобелівської премії з мік­робіології. Серед них 1.1. Мечников, П. Ерліх, Р. Кох, А. Фле­мінг, Чейн та ін.