Основные этапы научного становления микробиологии

Медицинская микробиология является одной из фун­даментальных дисциплин современного естествознания. «Меди­цина, которая служит человеку, слагается из науки и искусства, и над ними простирается чудесный покров героизма, без которого не может быть медицины». Это слова Гуго Глязера, автора широко известной книги «Драматическая медицина». Они по праву адресо­ваны прежде всего микробиологам, гигиенистам и инфекционис­там, доказавшим риском собственной жизни, всем историческим опытом борьбы с пандемиями и эпидемиями, что их главный жиз­ненный девиз: «Светя другим, сгораю сам!».

На знамени драматической медицины героический посту­пок Макса Петтенкофера, выпившего в доказательство эпиде­мической природы холеры культуру возбудителя, и повторивших этот опыт И. И. Мечникова, Н. Ф. Гамалея, Д. К. Заболотного, И. Г. Савченко.

Первым привил себе чуму и погиб от нее английский врач А. Уайт. Несмотря на трагический исход, последовали новые опыты по заражению себя чумой, их провели Р. Дженнет, А. Ф. Бюллар, А. Клот, А. Розенфельд, Э. Валли.

Высокую жертвенность во имя познания инфекционной сути желтой лихорадки проявили Н. Поттер, И. Л. Гюйон, К. Финлей, В. Рид, Д. Кэррол, Д. Ласеар.

История борьбы с малярией также чрезвычайно богата на­пряженными драматическими ситуациями, главными действу­ющими лицами которой по праву признаны Р. Росс, Д. Грасси и А. Биньями. Последний сумел осуществить первое умышлен­ное заражение малярией посредством укуса комара.

Еще до той поры, когда ученые приступили к изучению инфекционных болезней точными научными методами, в Одессе в 70-х годах XIX века русский врач О. О. Мочутковский провел на себе эксперимент с сыпным тифом. Пять раз он безрезультатно заражал себя и лишь на шестой — заболел сыпным тифом. Фран­цузский бактериолог Ш. Николь также благодаря опытам на себе установил, что промежуточным хозяином возбудителя сыпного тифа является платяная вошь. За это открытие он в 1928 году был удостоен Нобелевской премии.

Русские ученые Г. Н. Минх и И. И. Мечников заражали себя возвратным тифом, Е. И. Марциновский (впоследствии директор Московского института тропических болезней) — лейшманиозом, итальянский врач Д. Профета — проказой. Эти опыты не были напрасными. Они помогли в борьбе против болезней, вызывае­мых бактериями и другими микроорганизмами. В конечном итоге эта борьба закончилась величайшими победами, вписавшими слав­ные страницы в книгу прогресса медицины, в становление мик­робиологии как фундаментальной научной дисциплины.

Возникновение и развитие медицинской микробиологии как науки теснейшим образом связано с развитием знаний в изуче­нии инфекционных болезней. Эпидемические болезни существо­вали на всех ступенях развития человеческого общества. Извест­но, что ликвидированная на планете в 1977 году натуральная оспа уносила миллионы жизней еще за 1120 лет до н. э. За 500 лет до н. э. было известно о бешенстве. Наблюдая за развитием эпиде­мий, люди пытались объяснить их происхождение. Гиппократ (460—370 гг. до н. э.) считал, что причиной эпидемии является вдыхаемый людьми воздух, который во время эпидемий содержит особые болезнетворные испарения — миазмы.

В 1546 году Д. Фракастро опубликовал трактат «О контагии, о контагиозных болезнях и лечении», в котором отмечается, что контагии представляют собой невидимые активные сущест­ва и заражение людей происходит в результате соприкосновения и даже на расстоянии. Это была гениальная догадка о существо­вании микробов.

Заслуга открытия микроорганизмов принадлежит А. ван Левенгуку (1632-1723), голландскому шлифовальщику стекол, скон­струировавшему первый в мире микроскоп. При помощи этого инструмента, снабженного двояковыпуклой линзой с 300-крат­ным увеличением, Левенгук наблюдал клеточную структуру рас­тений, зародышей, открыл существование сперматозоидов, а так­же различных микроорганизмов. В зубном налете, отварах и настоях он обнаружил невидимых невооруженным глазом «живых зверь­ков» — аnimalcula и зарисовал различные их формы — шаро­видные, палочковидные, извитые. Левенгук — основоположник первого, морфологического периода в развитии микробиологии, давший последователям важнейшее инструментальное обеспече­ние — микроскоп. Однако сам Левенгук не мог указать, какую роль в природе и жизни человека играют открытые им микроор­ганизмы или, как назвал их в дальнейшем французский исследо­ватель Седилло, микробы.

С открытия Левенгука начинается описательный период в раз­витии микробиологии. Спустя 100 лет О. Мюллер (1786) в Дании, пользуясь более совершенным микроскопом, описал большое количество микроорганизмов, разделив их на два рода — Vibrio и Mоnas. В 1838 году X. Эренберг на основании их признаков установил два семейства микроорганизмов Моnadina и Vibrionia с родами Васterium, Spirillum, Sрirochaetа.

В 1775 году русский исследователь М. М. Тереховский впер­вые описывает экспериментальный метод исследования движе­ния микроорганизмов, изучает влияние ряда физико-химичес­ких факторов (электрические заряды, вариации температуры, Кислотность и т. п.) на жизнеспособность микроорганизмов. Он описывает результаты своих весьма важных наблюдений относи­тельно потребностей микроорганизмов в кислороде, впервые отмечает, что перед делением микроорганизмы растут и увели­чиваются в размерах.

Однако в начале XIX века большинство исследований в об­ласти микробиологии носили описательный характер. Вторая половина XIX века ознаменовалась поистине революционными успехами в развитии медицинской микробиологии, чему в немалой степени способствовали достижения естествознания, такие как открытие клетки, закона превращения энергии, создание эволю­ционного учения Ч. Дарвина. Именно в это время жил и работал гениальный французский исследователь — химик и биолог по образованию — Луи Пастер. Роль этого выдающегося естествоис­пытателя в бурном развитии микробиологии непереоценима. Вот как ее охарактеризовал В. Л. Омелянский: «С Пастера начинает­ся второй, физиологический период в истории микробиологии... И если Левенгуку с полным основанием приписывается название «отца микрографии», то Пастер был истинным творцом и вдохно­вителем современной микробиологии, со сказочной быстротой раз­росшейся в огромную науку» (Избранные труды. Т. 2.— М., 1953.—С. 6).

Являясь основоположником изучения физиологии и биохи­мии микробов, Л. Пастер раскрывает сущность молочнокислого и маслянокислого брожения, показывает, что оно вызывается ни чем иным, как бактериями. Л. Пастер открывает анаэробный тип дыхания у бактерий, доказывает, что любое заразное заболевание имеет своего микроба-возбудителя.

Исследования в области брожения и самопроизвольного заражения послужили основой решения вопроса о «болезнях» вина и пива. В качестве меры борьбы Пастер предложил прогревать вино при 50—60º С. Эти исследования утвердили принципы стерилизации и метод пастеризации.

Основываясь на исследованиях Л. Пастера, Д. Листер в 1867 году ввел в хирургическую практику метод антисептики. В течение короткого времени Пастером были открыты возбудители гнойно-воспалительных заболеваний, куриной холеры и т. д. На примере культуры возбудителя куриной холеры он впервые установил факт утраты ею вирулентности и способность этой ослабленной куль­туры создавать невосприимчивость к последующему заражению кур вирулентной культурой. Сделанный Пастером на основании этих опытов вывод о возможности применения ослабленных куль­тур для формирования невосприимчивости к инфекционным за­болеваниям создал предпосылки для развития нового научного направления — вакцинопрофилактики.

Доказывая правомерность своих выводов, Пастер получает сибиреязвенную, а затем антирабическую вакцины. Это было одно из величайших достижений в области медицины: открытие эф­фективного средства профилактического лечения болезни, кото­рая в течение столетий считалась неизлечимой.

Второе, не менее славное имя в развитии микробиологии — Роберт Кох, который окончательно установил этиологию сибирской язвы (1876); разработал и применил плотные питательные среды, выделил чистые культуры; ввел в микробиологическую практику анилиновые красители, разработал метод иммерсии и микрофото­графирования; обосновал и сформулировал триаду Генле — Коха, по которой признается роль микроба как возбудителя заболева­ния; заложил научные основы дезинфекции; открыл возбудителя туберкулеза и доказал инфекционную природу этого заболевания, получил туберкулин; открыл возбудителя холеры и изучил эпиде­миологию этого заболевания.

Исключительно большое значение в развитии нового, ори­гинального направления микробиологии имеют исследования И. И. Мечникова — основателя учения об иммунитете — невос­приимчивости организма к инфекционным заболеваниям. По оп­ределению Э. Ру, И. И. Мечников — это поэт микробиологии. Ему принадлежит приоритет творца фагоцитарной теории им­мунитета, основоположника физиологического направления в им­мунологии.

И. И. Мечников заложил основы учения об антагонизме бактерий, явившегося плодотворным источником для создания учения об антибиотиках, указал на огромное значение внешней среды для изменения свойств микробов, которые передаются по наследству, исследовал проблемы долголетия в связи с на­правленным изменением микрофлоры кишечника молочнокис­лыми бактериями. Совместно с Э. Ру он разработал модель экспериментального сифилиса, исследовал патогенез холеры. И. И. Мечников создал блестящую школу русских микробиоло­гов, среди которых А. М. Безредка и Н. Ф. Гамалея, В. Л. Омелянский и И. Г. Савченко, Л. А. Тарасович и Д. К. Заболотный и многие другие.

В 1888 году французские ученые Э. Ру и А. Йерсен открыли дифтерийный токсин, а Ш. Китазато — столбнячный токсин.

В 1889—1892 годах Э. Беринг в Германии, Э. Ру во Фран­ции, Я. Ю. Бартах в России независимо друг от друга получили антитоксическую дифтерийную сыворотку. В 1923 году Г. Рамон получил дифтерийный анатоксин. Эти два препарата поз­волили эффективно бороться с грозными, нередко смертель­ными инфекциями.

В концеXIX века, который по праву считается эрой бактери­ологии, было открыто огромное количество возбудителей инфек­ционных заболеваний:

• 1880 — возбудитель брюшного тифа (К. Эберт);
• 1883 — возбудитель дифтерии (Э. Клебс);
• 1891 — возбудители дизентерии (К. Шига);
• 1892 — вирус табачной мозаики (Д. И. Ивановский);
• 1894 — возбудитель чумы (А. Йерсен, Ш. Китазато).

В этот же период С. Н. Виноградский устанавливает роль микробов в круговороте азота в природе, вводит метод электив­ных питательных сред. В 1909 году Г. Риккетс открывает возбуди­теля сыпнотифозной лихорадки, а в 1913 — С. Провачек открыва­ет возбудителя сыпного тифа.

В истории микробиологии начало XX века отмечено интенсив­ной разработкой проблемы специфической профилактики инфек­ционных заболеваний: вакцина против туберкулеза (А. Кальметт и Ш. Герен), противочумная вакцина (Г. Жирар и К. Робик), противотуляремийная вакцина (Б. Я. Эльберт, Н. А. Гайский), вакци­на против полиомиелита (А. Сейбин, М. П. Чумаков, А. А. Смородинцев), дифтерийный и столбнячный анатоксины (Г. Рамон). В 1917 году д'Эррель открывает бактериофаги.

Этот период является основополагающим в развитии эф­фективных средств лечения инфекционных заболеваний — соз­дается учение о химиотерапевтических препаратах и антибиоти­ках. Основатели химиотерапии — П. Эрлих, Д. Л. Романовский, Г. Домагк.Им принадлежит не только заслуга в обосновании основных требований к химическим препаратам, применяе­мым для лечения инфекционных заболеваний, но и обоснова­ние условий их синтеза (метод химических вариаций П. Эрлиха), разработка химиотерапевтического индекса — основного показателя в характеристике этой группы препаратов, создание наиболее широко используемых в настоящее время сульфаниламидов.

С 1929 года благодаря исследованиям А. Флеминга по раз­работке пенициллина открывается новая эра в лечении инфек­ционных заболеваний — эра антибиотикотерапии. В развитии этого направления приняли участие Э. Б. Чейн и X. У. Флори, 3. В. Ермольева и С. Ваксман.

В 30-е годы нашего столетия в микробиологическую практи­ку был введен электронный микроскоп, позволяющий детально исследовать ультраструктуру вирусов и бактерий, разработаны основы микроскопической техники (ультратонкие срезы, гистохимические методы окраски).