История и методология микробиологии

Реферат  

История и методология  микробиологии  
 
 

Содержание 

Введение 

     Мы  не представляем себе жизнь без окружающих нас животных и растений. Они дают нам все продукты питания, из них  делается одежда, обувь, жилище, обстановка и т.д. Они создают всю красоту  природы.

     Но  мы не видим огромный мир микроскопических существ, невидимых тружеников природы  – микроорганизмов. Чаще всего вспоминаем о них тогда, когда появляются какие-либо инфекционные заболевания  или когда выбрасываем заплесневелые, испорченные, с неприятным запахом продукты.

     Трудно  поверить, что в природе нет  процессов, в которых не проявилась бы роль этих вездесущих микробов.

     Микроорганизмы  являются самыми древнейшими представителями  жизни на нашей планете.

     Без микроорганизмов не возможен круговорот веществ, непрерывно совершающийся в природе и обеспечивающий жизнь на Земле. С деятельностью микроорганизмов связано происхождение многих полезных ископаемых – торфа, каменного угля, нефти. Они принимали и принимают участие в создании одних и разрушении других горных пород.

     Особенно  велика роль микроорганизмов в земледелии и пищевой промышленности.

     Для борьбы с инфекционными заболеваниями  человека и животных созданы могучие  средства – вакцины и антибиотики, которые получены из микроорганизмов (Германов, 1967)

     Микробиология (от греч. micros – малый, bios – жизнь, logos - наука) – наука о микроскопически малых существах, называемых микроорганизмами (Лысак, 2007).

     Микробиология прошла длительный путь развития, исчисляющийся многими тысячелетиями. Уже в V-VI тысячелетии до н.э. человек пользовался плодами деятельности микроорганизмов, не зная об их существовании. Виноделие, хлебопечение, сыроделие, выделка кож – это не что иное, как процессы, проходящие с участием микроорганизмов. Тогда же, в древности, ученые и мыслители предполагали, что многие болезни вызываются какими-то посторонними невидимыми причинами, имеющими живую природу.

     Следовательно, микробиология зародилась задолго до нашей эры. В своем развитии она прошла несколько этапов, не столько связанных хронологически, сколько обусловленных основными достижениями и открытиями (Жданова, 1982).

Глава I. Зарождение микробиологии 

     Микроорганизмы  были открыты в конце 17 века, но деятельность их и даже практическое применение известны значительно ранее. Например, продукты спиртового, молочнокислого, уксуснокислого брожений приготавливались и использовались в самые древние времена. Полезность этих продуктов объяснялась присутствием в них «живого духа». Еще первобытные люди предохраняли от порчи пищевые продукты путем их высушивания, соления и копчения. Однако мысль о существовании невидимых существ начала появляться при выяснении причин заразных болезней. Так, Гиппократ (VI в. до н.э.), а позже Варрон (II в.) высказывали предположения, что заразные болезни вызываются невидимыми существами (Жданова, 1982).

      Известно, что человек с нормальным зрением  на оптимальном расстоянии (25-30 см) может  увидеть в виде точки предмет размером 0,07 - 0,08 мм. Меньшие объекты человек заметить не может. Это определяется особенностями строения его органа зрения. 

      Попытки преодолеть созданный природой барьер и расширить возможности человеческого  глаза были сделаны давно. Так, при  археологических раскопках в  Древнем Вавилоне находили двояковыпуклые линзы – самые простые оптические приборы. Линзы были изготовлены из отшлифованного горного хрусталя. Можно считать, что с изобретением этих линз человек сделал первый шаг на пути в микромир.

      Дальнейший  прогресс в развитии оптической техники относится к XVI - XVII вв. и связан с развитием астрономии. В начале XVII в. голландские шлифовальщики стекла сконструировали первые подзорные трубы. Оказалось, что если линзы расположить иначе, не так, как в телескопе, то можно получить увеличение очень мелких предметов. Микроскоп подобного типа был создан в 1610 г. Г.Галилеем (1564-1642 гг.). Изобретение микроскопа открыло новые возможности для изучения живой природы.

      Одним из первых микроскоп, состоящий из двух двояковыпуклых линз, дававших увеличение примерно в 30 раз, сконструировал и  использовал для изучения строения растений английский физик и изобретатель Р. Гук (1635-1703 гг.). Рассматривая срезы пробки, он обнаружил правильное ячеистое строение древесной. Эти ячейки впоследствии были названы им «клетками» и изображены в книге «Микрография» (1665 г.). Именно Р. Гук ввел термин «клетка» для обозначения тех структурных единиц, из которых построен сложный живой организм. Дальнейшее проникновение в тайны микромира неразрывно связано с совершенствованием оптических приборов (Гусев, 2006).

      Если  считать, что микробиология возникла в тот момент, когда человек увидел первые микроорганизмы, то мы можем совершенно точно указать «день рождения» микробиологии и имя первооткрывателя. Человек этот – голландец Антони ван Левенгук (1632-1723 гг.), мануфактурщик из Дельфта. Заинтересовавшись строением льняного волокна, он отшлифовал для себя несколько грубых линз. Позднее Левенгук увлекся этой тонкой и кропотливой работой и достиг большого совершенства в деле изготовления линз, названных им «микроскопиями». По внешней форме это были одинарные двояковыпуклые стекла, оправленные в серебро или латунь, однако по своим оптическим свойствам линзы Левенгука, дававшие увеличение в 200 – 270 раз, не знали себе равных. Чтобы оценить их, достаточно напомнить, что теоретический предел увеличения двояковыпуклой линзы – 250 – 300 раз.

     Не  имея естественного образования, но обладая природной любознательностью, Левенгук с интересом рассматривал все, что попадалось под руку: воду из пруда, зубной налет, настой перца, слюну, кровь и многое другое. С 1673 г. результаты своих наблюдений Левенгук начал посылать в Лондонское Королевское общество, членом которого впоследствии был избран. Всего Левенгук написал в Лондонское Королевское общество свыше 170 писем, а позднее завещал ему 26 своих знаменитых «микроскопий». Вот выдержка из одного письма: «24 апреля 1676 г. я посмотрел на воду под микроскопом и с большим удивлением увидел в ней огромное количество мельчайших живых существ. Некоторые из них в длину были раза в 3 – 4 больше, чем в ширину, хотя они и не были толще волосков, покрывающих тело вши. Другие имели правильную овальную форму. Был там еще и третий тип организмов – наиболее многочисленный – мельчайшие существа с хвостиками». Сопоставив описание, приведенное в этом отрывке, и оптические возможности имевшихся в распоряжении Левенгука линз, можно сделать вывод о том, что Левенгуку в 1676 г. впервые удалось увидеть бактерии (Жданова, 1982).

     Левенгук  всюду обнаруживал микроорганизмы и пришел к выводу, что окружающий мир густо заселен микроскопическими обитателями. Все виденные им микроорганизмы. В том числе и бактерии, Левенгук считал маленькими животными, названными им «анималькулями», и был убежден, что они устроены так же, как и крупные организмы, т. е. имеют органы пищеварения, ножки, хвостики и т.д. Открытия Левенгука были настолько неожиданными и даже фантастическими, что на протяжении почти 50 последующих лет вызывали всеобщее изумление. Будучи в Голландии в 1698 г., Петр I посетил Левенгука и беседовал с ним. Из этой поездки Петр I привез в Россию микроскоп, а позднее, в 1716 г., в мастерских при его дворе были изготовлены первые отечественные микроскопы.

     Три основные проблемы, волновавшие умы  ученых на протяжении длительного времени. Послужили могучим стимулом для развития исследований , приведших к возникновению и последующему интенсивному развитию микробиологии: природа процессов брожения и гниения, причины возникновения инфекционных болезней и проблема самозарождения организмов (Гусев, 2006).

     Термин  «брожение» («fermentatio») для обозначения процессов, идущих с выделением газа, впервые употребил голландский алхимик Я.Б. Ван Гельмонт (1577-1644 гг.). Я. Ван Гельмонтом было обнаружено сходство между газом, образующимся при сбраживании виноградного сока (углекислым газом), газом, выделяющимся при сжигании угля, и газом, который появляется, «когда уксус льют на известковые камни», т.е. при взаимодействии щелочи с кислотой. На основании этого Я.Ван Гельмонт пришел к заключению, что все описанные выше химические превращения имеют одинаковую природу (Жданова, 1982).

     Позднее брожения стали выделять из группы химических процессов, сопровождающихся газовыделением. Для обозначения  материальной движущей силы брожения, его активного начала использовали термин «фермент». Взгляд на брожение и гниение как на чисто химические процессы был сформулирован в 1697 г. немецким врачом и химиком Г.Э. Шталем (1660-1734 гг.). По представлениям Г. Шталя, брожение и гниение – это химические превращения, идущие под влиянием молекул «фермента», которые передают присущее им внутреннее активное движение молекулам сбраживаемого субстрата, т.е. выступают в качестве своеобразных катализаторов реакции. Взгляды Г. Шталя на природу процессов гниения и брожения полностью разделял и отстаивал один из крупнейших химиков своего времени Ю. Либих. Однако эта точка зрения принималась не всеми исследователями.

     Одна  из первых догадок о связи описанных  Левенгуком «глобул» (дрожжей) с явлениями  брожения и гниения принадлежит  французскому натуралисту Ж.Л.Л. Бюффону (1707-1788 гг.). Весьма близко подошел к пониманию роли дрожжей в процессе брожения французский химик А. Лавуазье (1743-1794 гг.), изучавший количественно химические превращения сахара при спиртовом брожении. В 1793 г. он писал: «Достаточно немного пивных дрожжей, чтобы дать первый толчок к брожению: оно потом продолжается само собой. Я доложу в другом месте о действии фермента в целом». Однако сделать это ему не удалось: А. Лавуазье стал жертвой террора французской буржуазной революции (Гусев, 2006).

     В XVI в. итальянский ученый Джираламо Фракасторо пришел к заключению, что передача болезней от человека к человеку осуществляется при помощи мельчайших живых существ, которым он дал название contagium vivum. Однако доказательств таких предположение не было.

     В том, что инфекционные болезни вызываются живыми микроскопическими существами, был глубоко убежден русский врач-эпидемиолог Д.С. Самойлович (1744-1805 гг.), пытавшийся под микроскопом обнаружить возбудителя чумы. Это ему не удалось из-за несовершенства микроскопов и микроскопической техники. Однако разработанные Д.С. Самойловичем в соответствии с его идеей меры по дезинфекции и изоляции больных оказались весьма эффективными в борьбе с эпидемиями и получили широкую известность во всем мире.

     Стоит упомянуть, что современник Д. Самойловича М. Тереховский (1740-1796 гг.) – первый русский протистолог-экспериментатор установил живую природу простейших и в 1775 г. впервые в мире применил к микроорганизмам экспериментальный метод исследования, определяя влияние температуры, электрических разрядов, сулемы, опия, кислот и щелочей на их жизнеспособность. Изучая в строго контролируемых условиях движение, рост и размножение микроорганизмов, Тереховский первый указал, что делению предшествуют рост и увеличение размеров. Он также доказал невозможность самопроизвольного зарождения простейших в различных прокипяченных жидкостях (настоях). Свои наблюдения он изложил в работе «О наливочном хаосе Линнея» (Жданова, 1982). 
 
 
 

Глава II. Достижения микробиологии в XVIII – XIX в.в. 

     С 30-х годов XIX в. начинается период интенсивных микроскопических наблюдений. В 1827 г. французский химик Ж. Демазьер (1783-1862 гг.) описал строение дрожжей Mycoderma cerevisiae, формирующих пленку на поверхности пива, и, будучи убежденным в том, что это – мельчайшие животные, отнес их к инфузориям. Однако в работе Ж. Демазьера нет никаких указаний на возможную связь процесса брожения с развивающейся на поверхности бродящей жидкости пленкой. Спустя 10 лет французский ботаник Ш. Каньяр де Латур (1777-1859 гг.) предпринял тщательное микроскопическое исследование осадка, образующегося при спиртовом брожении, и пришел к выводу, что он состоит из живых существ, жизнедеятельность которых и является причиной брожения. Почти одновременно немецкий естествоиспытатель Ф. Кютцинг (1807-1893 гг.), исследуя образование уксуса из спирта, обратил внимание на слизистую массу, имеющую вид пленки на поверхности жидкости, содержащей спирт. Изучая слизистую массу, Ф. Кютцинг установил, что она состоит из микроскопических живых организмов и имеет непосредственное отношение к накоплению уксуса в среде. К аналогичным выводам пришел другой немецкий естествоиспытатель Т. Шванн (1810-1882 гг.). Таким образом, Ш. Каньяр де Латур, Ф. Кютцинг и Т. Шванн независимо друг от друга и почти одновременно пришли к заключению о связи процессов брожения с жизнедеятельностью микроскопических живых существ (Гусев, 2006).