С незапамятных времен, когда человек знакомился и изучал окружающих его животных и растения, ничего не подозревая о существовании мельчайших невидимых спутников, он использовал их работу в своей повседневной жизни — в приготовлении хлеба, сыра, пива, вина и т. д.
Но человек сталкивался не только с полезными микробами, но и болезнетворными. Они поражали его частыми и страшными болезнями (чума, натуральная оспа, холера и другие инфекционные заболевания), которые уничтожали целые города и села. В попытке дать какое-то объяснение подобным явлениям люди верили, что эти «напасти» есть возмездие богов, злых духов и демонов, которые «карали» их за преступления и непослушание.
Начиная с XVIII в. в России широко было поставлено карантинное дело. Так, во время эпидемии чумы в 1712 г., занесенной из Турции, было приказано «все места, пораженные поветрием, окружить заставами и лишить сообщения с другими, расставив карантины от Дона до Днепра». Большая эпидемия чумы в Москве в 1771 г. заставила врачей заинтересоваться этим вопросом. В те времена чуму называли «моровой язвой». Русский врач Данило Самойлович пытался с помощью микроскопа найти возбудителей чумы, он предлагал свои прививки против этой болезни и был глубоко убежден, что вызывается ома «неким особливым и совсем отменным существом» и не существует в воздухе, а переносится с места на место «зачумленными» предметами. Таким образом, Самойлович был нашим первым «охотником за микробами», он оставил в наследство множество трудов и за выдающиеся работы был удостоен звания доктора медицины и избран членом пятнадцати ученых академий. Самойлович много сделал в борьбе с заразными болезнями, готов был жертвовать собой во имя науки и бескорыстно служил обществу.
Первый, кто проник в мир микроскопических существ, был голландец Антоний Левенгук (1632—1723). Его по праву называют «отцом микрографии». Левенгук в юности торговал мануфактурой в Амстердаме, а свободное время посвящал шлифованию стекол, через которые потом рассматривал капли дождевой воды, зубной налет, испражнения и все, что видел, зарисовывал. В 1695 г. он опубликовал свой труд под названием «Тайны природы, открытые Антонием Левенгуком», где писал, что он с величайшим изумлением увидел в этом материале (зубном налете) множество мельчайших животных, весьма оживленно движущихся.
Петр I, находясь в Голландии, посетил А. Левенгука и наблюдал через его лупу движение крови в капиллярах хвоста угря. В подарок он получил микроскоп, а в 1722 г. в мастерских Академии наук в Петербурге были изготовлены русскими мастерами отечественные микроскопы. Со времени открытия микробов прошло более 150 лет, прежде чем были обнаружены микроорганизмы — возбудители заразных заболеваний.
Минули столетия, наступил XIX век — век огромных открытий в области биологии. Так, немецкий ученый М. Я. Шлейден (1837) установил, что растения состоят из отдельных ячеек и клеток, а через два года Т. Швани доказал то же самое для животных. В 1859 г. появилась книга Ч. Дарвина «О происхождении видов», положившая конец метафизическому периоду в истории биологии.
С открытием микробов возник вопрос, а каким образом они рождаются или появляются из неживой природы? Может быть, у них есть родители? Очень многие ученые того времени пытались ставить опыты и по-разному толковали их происхождение. Общераспространенным мнением было, что микробы самозарождаются из органических веществ и тех настоев, в которых они размножаются. Но вот итальянский ученый Ладзаро Спалланцани установил, что микроорганизмы происходят от себе подобных. Он даже наблюдал под микроскопом, как в капле мясного бульона один микроб разделился на две одинаковые части. Французская Академия наук, придавая большое значение вопросу самозарождения, в 1860 г. назначила премию тому, кто окончательно разрешит этот вопрос, а через два года (в 1862 г.) премия была вручена Луи Пастеру, по образованию химику. Своими классическими и к тому же весьма простыми опытами он убедительно показал, что самопроизвольного зарождения нет. Л. Пастер писал, что нет ни одного известного факта, с помощью которого можно было бы утверждать, что микроскопические существа появились на свет без зародышей, без родителей, которые их напоминают.
Пастер положил начало развитию микробиологии как самостоятельной науки и впервые доказал громадную роль микробов в химических превращениях на земной поверхности.
Все работы Пастера имели большое практическое значение. Он доказал, что все происходящие в естественных условиях виды брожений — спиртовое, молочно-, масляно- и уксуснокислое — вызываются определенными живыми организмами. И вопреки мнению, что брожение — химический процесс, Пастер установил: где нет клеток, там нет брожения. Занимаясь причиной порчи вина и пива, он доказал, что эти «болезни» вызываются определенными бактериями. По предложению шелководов юга Франции, Пастер изучает болезни шелковичных червей «пебрины» и выявляет, что болезнь эта вызывается особым микроорганизмом. Продолжая свои наблюдения, он приходит к выводу, что некоторые болезни человека вызываются определенными микробами. Это сибирская язва, родильная горячка, фурункулез (гнойные заболевания кожи), остеомиелит (воспаление костного мозга).
Во времена Пастера еще не был найден возбудитель бешенства — заболевания, вызываемого особым вирусом, находящимся в слюне, головном и спинном мозге больных животных и невидимым под микроскопом. Пастер разработал предохранительную прививку против сибирской язвы и бешенства. Толпы укушенных людей со всего света ехали к Пастеру в Париж для получения прививок и спасения от неминуемой смерти. В 1888 г. в Париже на средства, собранные по подписке, был открыт Пастеровский институт, который стали посещать ученые всех стран мира. Так, сюда приезжали основоположники микробиологии в России Л. С. Ценковский, Н. Ф. Гамалея, И. И. Мечников, С. Н. Виноградский и многие другие. Исследования Пастера по разработке метода предохранительных прививок заложили основы новой науки — иммунологии.
В 1837 г. Пастер был избран во Французскую медицинскую академию, а в 1882 г. — в Академию наук Франции.
Лун Пастер был истинным патриотом своей страны и великим ученым, он считал, что в мире борются два противоположных закона; один закон крови и смерти, который каждый день придумывает все новые способы войны, и второй закон — закон мира, труда и благоденствия, который ставит себе целью избавить человечество от преследуемых его несчастий.
Современником Л. Пастера был русский ботаник Лев Семенович Ценковский (1822—1887), он много работал над получением вакцины против сибирской язвы, а в 1883 г. организовал в массовом масштабе прививки. Его вакцины до настоящего времени применяют в ветеринарной практике. Этот ученый много сделал по изучению водорослей, грибов, простейших инфузорий, он впервые обосновал вывод, что между растительным и животным миром пет резких границ.
Бурный прогресс медицинской микробиологии в конце XIX в. был неразрывно связан с работами знаменитого немецкого ученого, врача Роберта Коха.
Р. Кох начал свои исследования, когда некоторые ученые сомневались в специфической роли микробов как возбудителей инфекционных заболеваний. В частности, подвергалась сомнению роль бацилл сибирской язвы, которые впервые наблюдал Ф. Поллендер в организме людей, пораженных этой болезнью. Р. Кох доказал, что очагом заразы являются трупы животных, изобилующие спорами бацилл. Из крови животных, погибших от сибирской язвы, он выделил в чистой культуре живые клетки возбудителя.
Р. Кох применил в микробиологии много методических примеров исследования по технике получения и выделения чистых культур микроорганизмов, он впервые использовал метод микрофотографирования.
Вслед за сибирской язвой его внимание привлекает тяжелое инфекционное заболевание человека — туберкулез. В 1882 г. он сделал сообщение в Берлинском физиологическом обществе о возбудителе туберкулеза. В честь ученого возбудитель туберкулеза был назван «палочкой Коха».
В 1883 г. Р. Кох открыл возбудитель страшного заболевания — азиатской холеры, этот вибрион также носит имя Коха. Последующие исследования — чумы рогатого скота в Южной Африке (1896), бубонной чумы в Бомбее (1897) и сонной болезни в Восточной Африке (в 1906—1907 гг.) — упрочили мировую славу Коха, выдающегося микробиолога XIX в.
Туберкулин, полученный Р. Кохом из туберкулезных бактерий, является тем необходимым препаратом, который применяется во всем мире в диагностике туберкулеза. За исследования туберкулеза Р. Кох был удостоен в 1906 г. Нобелевской премии.
Ученики и последователи Л. Пастера и Р. Коха внесли большой вклад в науку об инфекционных болезнях, их лечении и профилактики.
Ученик Пастера, выдающийся французский исследователь Э. Ру и ученик Коха Иерсен, изучая дифтерию, установили, что возбудитель вырабатывает сильный яд — дифтерийный токсин, который вызывает заболевание. Эти ученые разработали метод получения антитоксической сыворотки путем иммунизации лошадей дифтерийным токсином. Применение этой сыворотки спасло от смерти многих детей: смертность снизилась в два раза.
В те годы были получены антитоксические сыворотки для лечения столбняка, газовой гангрены и ботулизма.
Огромны заслуги в развитии микробиологии выдающегося биолога И. И. Мечникова (1845—1916). Он является основоположником учения о невосприимчивости организма к инфекционным заболеваниям. За работы по иммунитету и невосприимчивости в 1909 г. И. И. Мечникову была присуждена Нобелевская премия. Многообразна творческая деятельность этого гениального человека. Велика его заслуга в области медицинской микробиологии. Он исследовал возбудителей холеры, сифилиса, туберкулеза, возвратного тифа.
Настойчиво и упорно работал И. И. Мечников над изысканием средств борьбы со старостью, считая, что старость — хроническая болезнь, возникающая в результате деятельности гнилостных микробов, находящихся в кишечнике и вырабатывающих ядовитые продукты. Для уничтожения гнилостных микробов он предложил перед сном выпивать стакан простокваши, поскольку молочнокислые бактерии не дают развиваться гнилостным микробам, а наоборот, уничтожают их.
И. И. Мечников первым выдвинул учение о микробном антагонизме — способности одних микробов задерживать рост и развитие других. Эта идея заложила основы дальнейшего изучения и применения на практике лечения различных болезней антибиотиками. И. И. Мечников опубликовал ряд пособий, а также философские положения, которые нашли отражение в книгах «Этюды оптимизма» и «Сорок лет искания рационального мировоззрения».
В развитии научной медицинской микробиологии важное значение имели исследования Г. Н. Габричевского (1860—1907). Он изучал этиологию скарлатины и разработал метод получения противоскарлатинозпой сыворотки и вакцины. В 1894 г. Габричевский впервые приготовил противочумную сыворотку. Ему принадлежит заслуга в организации производства вакцин и сывороток в нашей стране. Получив новый препарат, он нередко испытывал его на себе и лишь после этого внедрял в практику.
Формированию и общему развитию микробиологии в нашей стране способствовали замечательные исследования современника И. И. Мечникова Н. Ф. Гамалеи — одного из первооснователей микробиологической науки.
Н. Ф. Гамалее принадлежат капитальные труды по изучению бешенства, холеры, туберкулеза. Обширные исследования были проведены по изменчивости микроорганизмов.
В память о заслугах Н. Ф. Гамалеи перед отечественной наукой его имя присвоено институту эпидемиологии и микробиологии Академии медицинских наук СССР и кафедре микробиологии II Московского медицинского института.
Под руководством И. И. Мечникова начал свою деятельность Даниил Кириллович Заболотный (1866—1920), который очень много сделал по борьбе с чумой в Индии, Монголии, Аравии, Маньчжурии, холерой — в Петербурге, Поволжье, на Кавказе, Украине.
Среди выдающихся русских «охотников за микробами» видное место занимает Сергей Николаевич Виноградский (1856—1953). Он сделал ряд замечательных открытий, касающихся серо- и железобактерий, раскрыл тайну процесса нитрификации, выделив и изучив бактерии, усваивающие азот атмосферы и переводящие его в органические вещества. Виноградский доказал, что существуют бактерии, самостоятельно образующие органические соединения, используя при этом сероводород, аммиак и углерод углекислоты. Этот замечательный ученый был почетным членом АН СССР, членом Французской Академии наук и Английского Королевского общества. Виноградский по праву считается отцом почвенной микробиологии, поскольку вскрыл все тонкие механизмы роли микробов в плодородии почв.
Учеником Виноградского был Василий Леонидович Омелянский (1867—1928) — талантливый ученый и популяризатор микробиологии. Химик по образованию, он стал основоположником отечественной микробиологии.
Омелянский указывал химикам на большие перспективы применения микроорганизмов, и, в свою очередь, призывал микробиологов глубже познавать процессы, используя химию. Изучая разложение органического вещества, он впервые выделил бактерии, разрушающие древесину, и описал химизм этого процесса; кроме того, он изучал роль микробов в кругообороте веществ в природе, в частности, азота.
Омелянский — автор первого русского учебника и практических руководств по микробиологии, его работа «Роль микроорганизмов в выветривании горных пород» легла в основу геологической микробиологии. Василий Леонидович был действительным членом АН РСФСР с 1917 г. Нужно вспомнить и русского ботаника Дмитрия Иосифовича Ивановского (1864—1920), изучавшего вирусы, и труды Бориса Лаврентьевича Исаченко (1871—1948) — основоположника водной микробиологии, много сделавшего по изучению микробов, живущих в морях и океанах.
Необычайно бурного развития медицинская микробиология достигла в последнее десятилетие прошлого века. Так, в 1873 г. открыты возбудители проказы, возвратного тифа, гангрены; в 1875 г. — возбудители злокачественного отека, амебной дизентерии; в 1877 г. — септический вибрион — возбудитель актиномикоза; в 1879 г. — гонококк (возбудитель гонорреи); в 1880 г. — возбудитель брюшного тифа, малярии; в 1882 г. — палочка сапа, бактерия синего гноя, туберкулезная палочка, палочка риносклеромы; в 1883—1884 гг. — возбудитель холеры, дифтерийная палочка, возбудитель столбняка, крупозного воспаления легких, возбудители гнойных инфекций (стрептококк, стафилококк); в 1885 г. — кишечная палочка; в 1886 г. — возбудитель бруцеллеза; в 1887 г. — палочка мягкого шанкра, возбудитель техасской лихорадки, менингококк — возбудитель воспаления мозга.
Возбудители примерно одной четверти всех заразных болезней человека были открыты в течение каких-нибудь 20 лет.
Славные традиции основоположников научной микробиологии с успехом развиваются советскими учеными.
Велика заслуга Георгия Адамовича Надсона (1867—1940) в изучении изменчивости микроорганизмов, круговорота железа, серы и кальция. Он указал на перспективы развития геологической микробиологии, а также на проблему сохранения микробов в космическом пространстве. Идеи Надсона и в настоящее время не утратили своего значения и научной дальновидности.
Много еще замечательных имен беззаветно преданных науке исследователей можно было бы назвать. Ученые проводили очень опасные опыты самозаражения возвратным (Т. Н. Минх) и сыпным тифом (О. О. Мочутковский). Это дало возможность установить, что неизвестные в то время возбудители сыпного и возвратного тифа находятся в крови больных. При изучении возбудителя чумы и изыскания средства борьбы с ней заразились и умерли И. А. Деминский, М. А. Лебедева, Л. В. Подлевский и многие другие.
Следует отметить большую значимость работ, проведенных академиком В. Н. Шапошниковым, он по праву является основателем технической, промышленной микробиологии в нашей стране. Велика его заслуга в развитии промышленного получения с помощью микроорганизмов молочной кислоты, ацетона, бутанола, спирта. Одним из крупных микробиологов нашего времени был академик Н. Д. Иерусалимский, он исследовал азотное питание бактерий и потребность микробов в витаминах, заложил основы непрерывного процесса выращивания промышленных бактерий. Большое значение для промышленной микробиологии имели работы академика С. Н. Костычева, впервые организовавшего промышленное производство в СССР лимонной кислоты при помощи плесневого гриба. Уместно вспомнить Н. А. Красильникова — основоположника систематики бактерий в стране, автора определителя бактерий и многих капитальных трудов по микробиологии; В. И. Кудрявцева, разработавшего систематику дрожжевых микроорганизмов, создателя отдела типовых культур при Институте микробиологии АН СССР; Я. И. Раутенштейна, видного ученого в области бактериофагии, создавшего в нашей стране новое учение о лизогении (активные фагоустойчивые культуры, полученные им, широко применяются в микробиологической промышленности); М. И. Мейселя — крупнейшего специалиста в физиологии микроорганизмов. Много замечательных, талантливых ученых и практических микробиологов трудятся в многочисленных институтах Академии наук СССР и союзных республик, в лабораториях крупных промышленных предприятий микробиологической промышленности. «Охотники за микробами» — это огромная армия неутомимых тружеников, работающих в самых разносторонних областях изучения микробного мира — от недр земли до космического пространства.
Велика заслуга многих ведущих советских микробиологов в развитии рудной микробиологии (С. И. Кузнецов, В. О. Таусон, Г. Н. Коравайко и др.).
Большой вклад в почвенную микробиологию внесли ученые Н. Н. Худяков, М. В. Федоров, Е. Н. Мишустин.
Институт микробиологии АН СССР возглавляет академик А. А. Имшенецкий — крупный ученый, автор капитальных работ, охватывающих широкий круг вопросов современной микробиологической науки. Это труды по морфологии, экологии, физиологии и изменчивости микроорганизмов, их роли в круговороте веществ в природе. Он автор работ по космической биологии (методы обнаружения жизни вне Земли и микробиологического анализа метеоритов).
А. А. Имшенецкий писал, что последняя треть нашего века, в отличие от первых двух, прошедших под знаменем физики и математики, будет эпохой биологии, причем эпохой, приносящей счастье людям.