Введение. Микробиология (греч. Micros – малый, bios – жизнь, logos – учение) – наука о мельчайших живых организмах (микроорганизмах)

Микробиология (греч. micros – малый, bios – жизнь, logos – учение) – наука о мельчайших живых организмах (микроорганизмах), невидимых простым глазом, имеющих размеры от нескольких микрометров до долей микрометра. Микроорганизмы можно увидеть только в увеличительные приборы – микроскопы. К микроорганизмам относятся бактерии, вирусы, микроскопические грибы, одноклеточные водоросли, некоторые простейшие.

Микробиология изучает биологические свойства микроорганизмов, их роль в различных процессах, происходящих в природе и хозяйственной деятельности человека, взаимодействие с внешней средой и более сложными организмами, а также устранение вредного влияния микроорганизмов.

Микроорганизмы составляют значительную часть живого вещества планеты. Они распространены повсеместно – в почве, воде, воздухе, организме человека, животных, на различных органических и неорганических субстратах, в различных пищевых продуктах. Микроорганизмы встречаются в полярных льдах, песках пустынь, в глубочайших пещерах, в горячих источниках, на морском дне, в космосе.

Микроорганизмы обуславливают круговорот веществ в природе, осуществляют минерализацию и синтез органических веществ, формируют почву и водные сообщества, обеспечивают газовый состав атмосферы. Они играют важную роль в повышении плодородия почвы, образовании полезных ископаемых (нефти, каменного угля, газа, различных руд), в самоочищении почвы, водоемов, воздуха.

С помощью микроорганизмов происходят важнейшие производственные процессы получения вина, хлеба, кисломолочных продуктов, силоса, удобрений, органических кислот, ферментных препаратов, кормовых белков, витаминов, гормонов, антибиотиков. Некоторые биологически активные вещества вообще не могут быть получены путем химического синтеза, а только с помощью микроорганизмов (например, L-изомеры аминокислот).

Наряду с полезными микроорганизмами существует группа патогенных (болезнетворных) микроорганизмов – возбудителей различных заболеваний человека, животных, растений. Эти микроорганизмы способны вызывать заболевания не только отдельных особей, но и массовые вспышки заболеваний, которые называются эпидемии (у людей) и эпизоотии (у животных).

Микроорганизмы могут вызывать порчу пищевых продуктов, наносят вред пищевым производствам, вызывают коррозию металлов, порчу архитектурных сооружений, асфальтовых покрытий и другие разрушения.

В связи с огромной ролью, которую микроорганизмы играют в природе и в жизни человека, велики и разнообразны задачи микробиологии. Они не могут быть решены в пределах одной научной дисциплины, специалистами одного профиля. Поэтому, в соответствии с запросами и нуждами практики, произошла дифференциация микробиологии на самостоятельные научные дисциплины. Такими дисциплинами являются общая, техническая, медицинская, ветеринарная, санитарная, водная, сельскохозяйственная, геологическая, радиационная, космическая микробиология. В самостоятельные научные дисциплины выделены также вирусология и генетика микроорганизмов.

Общая микробиология изучает морфологию, физиологию, биохимию, систематику микроорганизмов, распространение микроорганизмов в природе и их роль в круговороте веществ, влияние на микроорганизмы различных факторов внешней среды.

Техническая микробиология изучает микроорганизмы, используемые в пищевой и микробиологической промышленности. В задачу технической микробиологии входит также разработка методов защиты различных материалов, применяемых в промышленности (например, предотвращение порчи сырья и пищевых продуктов).

Медицинская микробиология изучает свойства патогенных и условно-патогенных микроорганизмов, их роль в развитии инфекционного процесса, разрабатывает методы лабораторной диагностики, специфической профилактики и терапии инфекционных заболеваний.

Ветеринарная микробиология изучает возбудителей инфекционных заболеваний животных. Она связана с медицинской микробиологией, так как многие микроорганизмы, патогенные для животных, вызывают заболевания человека.

Санитарная микробиология рассматривает вопросы выживания патогенных и условно-патогенных микроорганизмов в окружающей среде, разрабатывает методы санитарно-микро-биологических исследований объектов внешней среды (воды, воздуха, почвы) и пищевых продуктов.

Водная микробиология изучает экологию микробного населения воды, роль микроорганизмов в круговороте веществ в водоемах, разрабатывает микробиологические способы очистки промышленных и хозяйственных сточных вод.

Сельскохозяйственная микробиология изучает роль и значение микроорганизмов в минерализации органических веществ, формировании структуры почвы и ее плодородия, а также изучает микроорганизмы, вызывающие болезни растений.

Геологическая микробиология изучает роль микроорганизмов в круговороте абиогенных элементов, в образовании полезных ископаемых, разрабатывает микробиологические способы получения металлов из руд.

Радиационная микробиология занимается изучением влияния различных излучений на микроорганизмы.

Космическая микробиология выясняет влияние космических условий на свойства микроорганизмов. Она разрабатывает методы предупреждения заноса микроорганизмов с земной поверхности в космос и из космоса на землю. Важным ее направлением является решение проблемы круговорота веществ в космических кораблях для обеспечения жизнедеятельности человека в длительных космических полетах.

Вирусология изучает строение и химический состав вирусов, их взаимоотношение с клеткой хозяина, механизм внутриклеточного паразитизма. Видное место вирусология занимает в биологии и медицине. Это связано с тем, что вирусы вызывают многие заболевания человека, животных, растений, а также поражают микроорганизмы. Вирусы также являются одной из основных моделей для изучения проблем генетики и молекулярной биологии.

Генетика микроорганизмов – прогрессивное направление современной микробиологии. Предметом этой науки является молекулярная структура генов прокариот, закономерности функционирования и репликации генов, процессы мутагенеза, конструирование методом генной инженерии новых штаммов с заданными способностями биосинтеза веществ.

В истории развития микробиологии как науки можно выделить три этапа.

Морфологический этап начался с открытия микроорганизмов в XVII в. голландским естествоиспытателем А. Левенгуком. В этот период сделаны первые попытки систематизировать открытые микроорганизмы, однако роль их в биологии оставалась неизвестной. Физиологический этап неразрывно связан с открытиями во второй половины XIX в. выдающегося французского ученого химика Л. Пастера, который установил роль микроорганизмов в химических превращениях органических соединений, исследовал процессы брожения, открыл анаэробные микроорганизмы. Пастером были разработаны научные основы получения живых вакцин против бешенства, сибирской язвы, куриной холеры путем искусственного изменения вирулентности микроорганизмов. Иммунологический этап начался на рубеже XIX и ХХ веков, он связан с именами русского ученого И.И.Мечникова, который создал фагоцитарную теорию невосприимчивости к инфекционным болезням, и немецкого ученого П.Эрлиха, создавшего гуморальную теорию иммунитета. В настоящее время новый этап в развитии микробиологии связан с генетикой микроорганизмов и успехами молекулярной биологии в создании микроорганизмов с необходимыми свойствами.

Контрольные вопросы: 1. Что является предметом изучения микробиологии и вирусологии? 2. Какие организмы относятся к микроорганизмам? 3. Какие особенности присущи микроорганизмам? 2. Какую роль играют микроорганизмы в природе и практической деятельности человека? 3. Какие этапы можно выделить в развитии микробиологии? 4. Какое значение в развитии микробиологии имели работы Л. Пастера, И.И.Мечникова, П. Эрлиха? 5. Какие перспективные направления в развитии микробиологии отмечаются в настоящее время?