Биологический каталог




История биологии с древнейших времен до начала XX века

Автор Л.Я.Бляхер, Б.Е.Быховский, С.Р.Микулинский и др.

ринк, в 1901 г. П. А. Костычевым была разработана теория микробиологической природы почвообразовательного процесса, и его по праву можно считать одним из основателей русской почвенной микробиологии. Введенный им новый, биологический подход к изучению почв основывался на учете первостепенного значения для образования почв высших, а затем низших растений — водорослей, грибов и бактерий.

Создание С. Н. Виноградским почвенной микробиологии

Наибольшее значение для расширения научных представлений о роли микробов в круговороте веществ в природе и развития экологического направления в микробиологии имели классические исследования С. Н. Виноградского.

Ученик А. С. Фаминцына и А. де Бари G. Н. Виноградский еще

в юношеские годы провел оригинальные по замыслу и убедительные по

выполнению исследования физиологии и морфологии Mycoderma vini.

В 80-е г.оды ХГ34.В. С. Н. Виноградский принял участие в разрешении

спора между поли- и мономорфистами по поводу морфологической изменчивости микробов. Стремясь критически оценить' позиции обеих сторон, Виноградский провел тщательное изучение морфологии и физиологии серо- и железобактерий, культурами которых полиморфист Ф. Цопф j

пользовался для доказательства своих воззрений. Виноградский был первым, кто вместо обычной для того времени практики наблюдения за

фиксированными препаратами, использовал метод наблюдения за живой

культурой микроба в висячей капле питательной среды. Это помогло Ви- |

ноградскому обнаружить примесь посторонних форм в культурах Цопфа, ;

что и служило поводом к заключению последнего о безграничной изменчивости форм в мире микроорганизмов.

В ходе этих исследований Виноградский заинтересовался своеобразной

физиологией серо- и железобактерий. При исследованиях физиологических особенностей этих бактерий Винотрадский впервые применил изобретенный им метод элективных (избирательных) культур, оказавшийся

чрезвычайно ценным для выделения микроорганизмов, высоко специфичных по отношению к условиям культивирования. Исключительная наблюдательность и научная интуиция позволили Виноградсному сделать вывод большой принципиальной важности: окисление сероводорода |

для серобактерий аналогично дыханию. Этот процесс обеспечивает их j

энергией, расходующейся на усвоение углерода из углекислоты. Таким I

образом было открыто явление, названное Виноградским «минеральным !

дыханием», или, по его терминологии 1922 г., аноргоюсидацией. Сходные |

476 !

наблюдения были проведены и на железобактериях, для которых закись железа является энергетическим субстратом, окисление которого является для них источником энергии, используемой в процессах роста и развития.

Концепция хемоавтотрофного обмена веществ (получила особенно убедительные доказательства и развитие в исследованиях Виноградского, посвященных возбудителям нитрификации — одного из важнейших почвенных процессов. Предположив, что в основе жизнедеятельности этих бактерии лежит процесс 'окисления аммиака (первая фаза нитрификации) и нитритов (вторая фаза нитрификации), Виноградский раскрыл особенности физиологии нитрифицирующих бактерий, длительное время ускользавшие от внимания его предшественников по изучению нитрификации — Р. Уорингтона, П. Франклэнда и др.

На среде, освобожденной от органических примесей (среда из кремнекислого геля), Виноградский выделил чистые культуры нитритных и нитратных бактерий. Путем точных количественных определений он доказал, что нитрифицирующие бактерии обладают способностью к хемосинтезу, т. е. к синтезу органических соединений за счет энергии химического окисления минеральных веществ.

В работах по физиологии хемоавтотрофных бактерий Виноградский развивал идею экологического подхода к изучению жизнедеятельности микробов в лабораторных условиях. Он неизменно подчеркивал, что только строгий учет экологических особенностей свободноживущих микроорганизмов позволяет раскрыть сущность их физиологии. Подобный подход помог ему выделить и изучить неизвестные до того формы микроорганизмов, обладающих своеобразной физиологией. Одним из них был Clostridium pasteurianum — анаэробный возбудитель азотфиксацаи (1893), и одновременно возбудитель маслянокислого брожения. Физтгология аэробного азотфиксатора — азотобактера, выделенного в 1901 г. голландским микробиологом М. Бейеринком, была тщательно изучена позднее Виноградским с помощью метода элективных культур. Результаты исследований физиологии клубеньковых, а также целлюлозоразлагающих бактерий, возбудителей мочки льна и т. д., значительно обогатили ?общую и почвенную микробиологию. Впоследствии он разработал целостную теорию почвенной микробиологии.

Развитию общей и почвенной микробиологии значительно способствовали работы В. Л. Омелянского, посвященные вопросам разложения клетчатки в почве, физиологии возбудителей нитрификации и азотфиксации; исследования Н. Г. Холодного по физиологии железобактерий, а также но разработке методов исследований почвенных микроорганизмов; работы Г. А. Надсона по изучению физиологии светящихся и пигментных бактерий и по цитологии бактерий; труды Б. Л. Исаченко, развивавшего учение о геологической деятельности микробов. Работы этих ученых относятся уже к началу XX в.

Исследования М. Бейеринком физиологии клубеньковых бактерий, динамики процесса денитрификации и сульфатредукции, а также изучение дрожжевых ферментов, ферментов молочнокислых, уксуснокислых и бутиловых бактерий способствовали прогрессу общей и экологической микробиологии.

Созданный Бейеринком метод обогатительных культур, заключающийся в тщательном изучении условий развития микроорганизмов в природе, оказался ценным дополнением к методу элективных культур и получил

577

широкое распространение в практике выделения специфичных в питании микробов.

В результате исследований экологических особенностей микроорганизмов в микробиологии сформировались такие научные понятия, как аэробиоз и анаэробиоз, автотрофность и гетеротрофность, паразитизм и сапрофитизм, симбиоз и антибиоз. Развитие этих понятий продолжалось в XX в.

Открытие Д. И. Ивановским фильтрующегося инфекционного начала

История микробиологии XIX в. ознаменовалась еще одним важным событием. В 1892 г. Д. И. Ивановский обнаружил ипфекционность сока растений табака, больного табачной мозаикой, сохраняющуюся при фильтровании сока через бактериальный фильтр Шамберлана. Это событие означало открытие нового инфекционного начала, являвшегося, по мнению Ивановского, мельчайшим микроорганизмом. В ходе исследований он обнаружил в клетках больных растений кристаллические включения. Заслуга Ивановского в том, что он смело связал существование этих кристаллов, получивших название кристаллов Ивановского, с болезнью растения.

Сообщение Ивановского вызвало огромный интерес в научном мире. В 1898 г. Бейеринк повторил опыты Ивановского и подтвердил факт фильтруемости инфекционного начала, которому он дал название Conta-gium vivum fluidum. Позднее для определения этого фильтрующегося начала Бейеринк предложил термин «вирус». В том же году немецкие врачи Ф. Лефлер и П. Фрош сообщили, что животные, которым впрыскивали профильтрованную лимфу, взятую от больных ящуром животных, заболевали одновременно с получившими непрофипырованяую лимфу. Ученые, сделали предположение, что либо профильтрованная лимфа содержит очень сильный токсин, либо, что более вероятно, чрезвычайно мелкий микроб. Таким образом, в микробиологии возникла новая, принципиально важная проблема, касающаяся природы фильтрующегося инфекционного начала. Ее детальное изучение относится уже к XX в.

Разработка и совершенствование методов микробиологических исследований

Развитие научных представлений о микроорганизмах сопровождалось созданием новых принципов и методов микробиологических исследований.

Первые практические указания о способах культивирования микробов и защиты от внесения посторонней микрофлоры появились в ходе изучения проблемы самозарождения. Это — стерилизация питательных сред, путем кипячения, применение асбестовых и ватных пробок для закупоривания сосудов, способы химической и термической очистки вводимого в сосуды воздуха и т. д. Наиболее значительными в этом отношении были работы английского физика Д. Тиндаля, предложившего метод определения степени насыщенности воздуха микроорганизмами. Разрабатывая этот метод, Тиндаль опирался на работы Пастера.

478

В основе методов Тиндаля лежала способность мельчайших частиц и пылинок рассеивать луч света, который благодаря этому становится видимым — явление, получившее название «эффект Тиндаля». В 1869 г. он показал, что воздух становится «оптически пустым», т. е. стерильным, при его фильтровании через плотную ватную пробку. Он не вызывает загнивания питательных сред. В 1877 г. Тиндаль обнаружил, что терморезистентность одного и того же вида микробов изменяется в зависимости от стадии его развития. Исходя из этого положения, Тиндаль разработал метод фракционной стерилизации сред, заключающийся в их периодическом прогревании. Этот метод, названный тиндализацией, нашел затем широкое применение в микробиологии.

Значительное совершенствование меюдов микробиологических исследований произошло в ходе изучения этиологии инфекционных болезней. Попытки определения специфических возбудителей и изучения их особенностей способствовали созданию разнообразных методов культивирования микробов, среди которых наиболее важными оказались методы выделения чистых культур.

Впервые на принципиальную возможность выделения болезнетворных микробов и «инфузорий» в чистые культуры указал в 1840 г. Я. Генле. Среди огромного числа разнообразных методов, созданных учеными в XIX в., наиболее практически ценными оказались следующие.

В 1869 г. Г. Гоффман впервые ввел в практику культивирование микробов на ломтиках картофеля. Этот способ, давший возможность получать колонии микробов отдельных видов, был с успехом использован Д. Шретером (1870) для культивирования пигментных форм, что позволило провести видовую дифференциацию среди различных форм бактерий Попытка Шретера использовать пигаентообразование в качестве

отличительного признака может рассматриваться как первый факт применения культуральных или физиологических признаков для дифференциации видов. _ „ v „г1,

В 1876 г. К. Виттандини, а вслед за ним Э. Клебс и U. Ьрефельд разработали метод использования желатины в качестве плотной питатель-'ной среды. Этот метод наряду с методом выращивания микробов на

Клетки листьев табака, пораженные табачной мозаикой. В клетках водны

кристаллы вируса.

По Д. И. Ивановскому (1892)

агар-агаре, который в 1883 г. ввела в практику А. Хессе, положил начало широкому применению плотных прозрачных естественных питательных сред для культивирования микробов.

Изготовление жидких питательных сред, сначала синтетических, было начато в 1858 г. Пастером в его исследованиях молочнокислого брожения. Изобретение методов стерилизации открыло возможность использования жидких естественных "питательных сред. Изготовление Пастером мясного бульона с добавлением в него пептона (МПБ) положило начало широкому применению жидких культуральных сред. Оно дослужило основой для создания (Л. Пастер) и дальнейшего совершенствования (Э. Клебс, Г. Галлир, Дж. Листер) метода разведения, широко вошедшего в практику выделения чистых культур.

Как уже упоминалось, наиболее ценный вклад в развитие техники микробиологических исследований внесли Р. Кох и его школа. В 1882 г. Кох соединил преимущества непрозрачных плотных сред (пространственное расположение колоний) я прозрачных жидких сред в едином методе плотных прозрачных сред. Введением этого метода был создан простейший способ получения чистых культур микробов. Изготовление других плотных сред по принципу Коха — МПЖ (мясонептонная желатина) и МПА (мясопентонный агар) в совокупности с изобретением Г. Гаффки и Ф. Лефлера — культивирование микробов на предметном стекле (или в чашках Петри) — имело огромное значение для всего развития микробиологии. Столь же перспективным оказался и созданный в 1887— 1890 гг. С. Н. Виноградским метод элективных культур и метод обогатительных культур Бейеринка (1890).

Большое значение для прогресса микробиологии имела также разработка методов окрашивания и фиксации микробов. Они совершенствовались параллельно с развитием этих методов в гистологии, цитохимии

480 и т. д. Так, способ избирательного обесцвечивания окрашенных тканей спиртом, введенный в 1869 г. гистологом А. Беттчером, нашел широкое применение и в микробиологии.

Дифференцированное окрашивание различных форм микробов стало применяться после исследований К. Вейгерта, которому в 1871 г. удалось окрасить кокковидные э^оглеи аммиачным кармином, а также с работ Эберта, который в 1872 г. окрашивал кокки гематоксилином. В 1875 г. Вейтерт впервые разработал метод окрашивания бактерий анилиновыми красками. С тех пор этот метод широко применяется в микробиологии.

На основе учета избирательной восприимчивости микробов к основным анилиновым краскам и невосприимчивости к кислым анилиновым краскам П. Эрлих предложил в 1886 г. использовать феномен окрашивания не только для их дифференцированного окрашивания, но и в качестве реактива на самое присутствие микробов.

Принципиальное значение получил метод окрашивания микробов, разработанный в 1884 г. X. Грамом. Сущность его состояла в выделении промежуточного состояния окрашивания между максимальным окрашиванием (генцианвиолетом) и обеспечиванием препарата под действием сначала иода (раствор люголя), а затем спирта с последующей дополнительной окраской (везувином). Микробы, воспринимающие дополнительное окрашивание, стали считаться грамотрицательными, неокрашивающиеся везувином и сохраняющие первое окрашивание (генцианвиолетом) — грамположительными. Отношение микробов к окрашиванию по Граму является постоянным признаком и широко применяется как систематический признак.

Таким образом, важнейшими достижениями микробиологии, позволившими ей во второй половине XIX в. выделиться в самостоятельную дисциплину, явились: создание экспериментального метода изучения жизнедеятельности микробов (Пастер), развитие физиологического (Пастер) и экологического (Виноградский) направлений, раскрытие этиологии важнейших инфекционных заболезаний (Пастер, Кох), создание важнейших методов микробиологических исследований (Пастер, Кох, Виноградский и др.), раскрытие микробиологической сущности многих природных процессов (Виноградский, Бейеринк), открытие мира вирусов (Ивановский, Бейеринк) и т. д. Исследования жизнедеятельности микробов выявили не только огромное разнообразие сфер обитания микробов в природе и специфичность их воздействия на субстрат, но и различные формы взаимоотношения друг с другом. Результаты этих исследований послужили предпосылкой для глубокого изучения сущности микробиологических процессов, метаболизма их возбудителей, внутреннего механизма осуществления химических преобразований веществ, совершающихся при участии микробов.

31 История биологии

36. ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА РАЗМНОЖЕНИЯ КЛЕТОК

Од

страница 84
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105

Скачать книгу "История биологии с древнейших времен до начала XX века" (9.85Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(26.07.2017)