Микробиология

МИКРОБИОЛОГИЯ

Авторы: И.Ю. Чернов

МИКРОБИОЛОГИЯ, наука, занимающаяся изучением микроорганизмов.

Исторический очерк

Считается, что микроорганизмы впервые наблюдал в 1683 А. ван Левенгук с помощью изготовленных им линз. Как наука М. сформировалась во 2-й пол. 19 в., гл. обр. под влиянием работ Л. Пастера, который доказал участие микроорганизмов в разл. типах брожения (1857-61), отстаивал теорию микробного происхождения инфекц. заболеваний, опроверг теорию самопроизвольного зарождения микробов, открыл анаэробные формы жизни (1861) и др. Эти работы послужили науч. основой стерилизации мед. инструментов, консервации и пастеризации пищевых продуктов. Исключительно важное значение для борьбы с инфекц. заболеваниями имел предложенный Пастером метод прививок, основанный на введении в организм домашних животных и человека ослабленных культур болезнетворных микроорганизмов (1880). Большую роль в развитии М. сыграло введение Р. Кохом метода посева на плотные питательные среды, позволившего получать чистые культуры микроорганизмов (1877). Кроме того, Кох разработал чёткие критерии для установления связи заболевания с определённым видом микроорганизмов (т. н. триада Коха, 1878). Благодаря методам и подходам, разработанным Пастером и Кохом, стала возможной идентификация возбудителей мн. распространённых инфекц. болезней, что положило начало медицинской М. Открытие роли дрожжей в спиртовом брожении позволило использовать их чистые культуры в виноделии и пивоварении; это послужило толчком к формированию технической М. Идеи Пастера о роли микроорганизмов в природных процессах были развиты С.Н. Виноградским и М. Бейеринком. Они разработали метод селективных сред, на которых выделяются только определённые виды микроорганизмов, открыли микроорганизмы, участвующие в процессах круговорота веществ в природе, в частности в превращениях азота (нитрификация, азотфиксация). В кон. 19 - нач. 20 вв. было открыто множество микроорганизмов. Так, В.Л. Омелянский описал бактерии, разлагающие в анаэробных условиях целлюлозу, и метанобразующие бактерии. Д.И. Ивановский установил существование вирусов. Крупнейшим достижением биологии стала теория биохимич. единства жизни, предложенная А. Клюйвером (Нидерланды) и К. ван Нилом (США), показавшими, что все организмы, в т. ч. микроорганизмы, построены из однотипных макромолекул, а их метаболизм основан на общих процессах. Становлению мед. М. и иммунологии способствовали работы И.И. Мечникова, Н.Ф. Гамалеи, Э. Ру. Большой вклад в развитие М. внесли рос. учёные - С.П. Костычев, Н.Г. Холодный, В.Н. Шапошников, Н.А. Красильников, Е.Н. Мишустин, А.А. Имшенецкий и др.

Основные направления микробиологии

Развитие М. и потребности практики привели к обособлению ряда разделов М. в самостоят. науч. дисциплины. Общая М. изучает морфологию, физиологию, биохимию, генетику, систематику разл. групп микроорганизмов, а также исследует особенности распространения микроорганизмов в природных местообитаниях, их участие в процессах превращения веществ в природе. Исходя из среды обитания микроорганизмов общая М. подразделяется на водную, почвенную, геологическую. Водная М. изучает состав микроорганизмов в природных солёных и пресных водах, их роль в биогеохимич. процессах, протекающих в водоёмах, осуществляет контроль за качеством воды, разрабатывает микробиологич. методы очистки сточных вод. Почвенная М. исследует состав почвенных микроорганизмов, их роль в почвообразовании и почвенных процессах. С почвенной М. тесно связана сельскохозяйственная М., изучающая значение микроорганизмов в повышении плодородия почвы, влияние обработки почвы на протекающие в ней микробиологич. процессы. В задачу с.-х. М. входит также изучение микроорганизмов, вызывающих заболевания растений, поиск способов борьбы с ними, разработка микробиологич. методов, направленных на борьбу с насекомыми - вредителями с.-х. растений и лесных пород, а также методов консервирования кормов, предохранения урожая от порчи, вызываемой микроорганизмами. Геологическая М. исследует роль микроорганизмов в глобальном круговороте веществ в природе, в образовании и разрушении залежей полезных ископаемых, разрабатывает методы выщелачивания из руд металлов (в т. ч. золото, медь, германий, уран, олово) и др. ископаемых с помощью бактерий. В кон. 20 в. в изучении микроорганизмов геологич. пород сформировалось новое направление - бактериальная палеонтологи я, основанная на изучении древних окаменелых остатков микроорганизмов. Эти исследования позволят понять, как формировались ключевые биосферные механизмы, послужившие основой для дальнейшего развития жизни на нашей планете. Медицинская М. изучает в осн. эпидемиологию возбудителей инфекц. болезней, разрабатывает методы борьбы с ними, в частности с помощью антимикробных препаратов. Эти же вопросы в отношении с.-х. и др. животных решает ветеринарная М. В курсы мед. М. часто включают также тесно связанную с ней иммунологию, которая, тем не менее, является самостоят. наукой с собств. объектами и задачами. Санитарная М. решает задачи предупреждения заболеваний с помощью контроля качества воздуха, воды, почвы, очистки бытовых и пром. стоков микробиологич. методами, применения стерилизации и дезинфекции. Техническа я, или промышленная, М. изучает микроорганизмы, используемые в производств. биотехнологич. процессах с целью получения пищевых продуктов и разнообразных практически важных веществ. До сер. 20 в. технич. М. в осн. изучала разл. типы брожения, а микроорганизмы использовались преим. в пищевой пром-сти. В годы 2-й мировой войны возникло и позднее превратилось в мощную отрасль пром-сти произ-во антибиотиков. Совр. М. относится к числу наиболее бурно развивающихся наук, что связано с успехами физики, химии и техники, благодаря которым М. обогатилась множеством новых методов исследования. В сер. 20 в. резко повысился интерес к микроорганизмам в связи с их широким использованием в науке и на произ-ве: в качестве модельных объектов для изучения важнейших биологич. процессов (обмен веществ, наследственность, изменчивость и др.), а также для получения нужных человеку веществ. С помощью микроорганизмов получают разл. спирты, аминокислоты, ферменты, витамины, полисахариды, липиды. Резко возросло их применение в с. х-ве, где широко используются бактериальные удобрения, микробиологич. препараты для борьбы с вредителями с.-х. растений и лесных культур. Крупной отраслью является произ-во кормовых белково-витаминных концентратов из биомассы микроорганизмов, выращенных на дешёвом сырье (отходы с. х-ва, переработки нефти и пр.). Развитие технич. М. привело к появлению совр. биотехнологии. В самостоят. науку из М. выделилась вирусология по причине своеобразия строения и размножения вирусов, необходимости спец. методов для их исследования. М. в той или иной степени связана со многими др. науками: ботаникой, зоологией, микологией, альгологией, протистологией, биохимией, биофизикой, генетикой, молекулярной биологией, агрохимией, почвоведением, биогеохимией и др. Подготовка кадров микробиологов осуществляется на многих специализир. кафедрах университетов, с.-х., пищевых, мед. и ветеринарных вузов. Ведущее науч. учреждение в области общей М. в России - Микробиологии институт РАН. Работы по разл. разделам М. публикуются во многих спец. журналах, в т. ч. «Микробиология» (с 1932), «Journal of Bacteriology» (с 1916), «Archives of Microbiology» (с 1930), «International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology» (с 1951), «Microbial Ecology» (с 1974), «Applied Microbiology and Biotechnology» (с 1975).

Литература Лит.: Стейниер Р., Эдельберг Э., Ингрэм Дж. Мир микробов. М., 1981. Т. 1-3; Шлегель Г. Общая микробиология. М., 1987; он же. История микробиологии. М., 2002; Промышленная микробиология / Под ред. Н.С. Егорова. М., 1989; Заварзин Г. А., Колотилова Н.Н. Введение в природоведческую микробиологию. М., 2001; Микробиология. 2-е изд. М., 2003; Современная микробиология. Прокариоты. М., 2005. Т. 1-2; The prokaryotes. N. Y.; L., 2006-2007. Vol. 1-7; Емцев В. Т., Мишустин Е.Н. Микробиология. 7-е изд. М., 2008; Коротяев А. И., Бабичев С.А. Медицинская микробиология, иммунология и вирусология. 4-е изд. СПб., 2008; Гусев М. В., Минеева Л.А. Микробиология. 9-е изд. М., 2010.

Источники: [ БРЭ ] [ P ] [ B ] и дополнительная информация: [ W ] [ G ] [ Y ]

Микроорганизмы

МИКРООРГАНИЗМЫ

Авторы: И.Ю. Чернов

МИКРООРГАНИЗМЫ (микробы), название сборной группы мельчайших, преим. одноклеточных, организмов, не видимых невооружённым глазом (размером менее 0,1 мм). К М. относятся все прокариоты (бактерии и археи), а также микроскопич. представители эукариотич. организмов: грибы и протисты (водоросли, простейшие). Иногда к М. относят также вирусы, которые обычно выделяют в особую группу. Микроскопич. размеры М. обусловливают необходимость специфич. методов их исследования - использование микроскопич. техники, спец. приёмы культивирования и выделение в виде чистых культур. Поэтому все они являются объектами одной науки - микробиологии. М. характеризуются очень высокой скоростью размножения. Прокариотич. М. размножаются только простым делением клетки. У эукариотич. М. наряду с простым делением может осуществляться половое размножение, свойственное большинству высших многоклеточных. Осн. метаболич. процессы протекают у М. так же, как в клетках высших растений и животных. Наряду с этим М. присущи специфич. ферментные системы и биохимич. реакции, не встречающиеся у высших форм жизни. К ним относится способность М. разрушать мн. устойчивые к разложению полимеры (целлюлоза, лигнин, хитин, кератин и др.), углеводороды нефти. Очень разнообразны у М., особенно прокариотических, пути получения энергии. Большинство М. - гетеротрофы, получающие энергию за счёт окисления органич. соединений. Однако существуют и хемоавтотрофные М., получающие её окислением неорганич. веществ (напр., нитрифицирующие и сероокисляющие бактерии), фотоавтотрофные М., использующие энергию света (цианобактерии, зелёные и пурпурные бактерии). Большинство бактерий обладают способностью к усвоению молекулярного азота - азотфиксации. В процессе метаболизма М. часто образуют разнообразные биологически активные вещества (антибиотики, ферменты, витамины, стимуляторы роста, токсины и др.). В целом М. характеризуются значительно большим разнообразием физиологич. процессов и биохимич. реакций, чем растения и животные. Поэтому их систематика основана не столько на морфологич. признаках, как у растений и животных, сколько на физиологич. и биохимич. характеристиках. В последнее время для разграничения видов М. и определения их таксономич. принадлежности широко используются молекулярно- биологич. критерии, в частности нуклеотидные последовательности генов, кодирующих рибосомную РНК. Полагают, что совр. микробиологии известна лишь ограниченная часть видов М., существующих в природе. Ежегодно описываются новые роды и виды бактерий и микроскопич. эукариот. М. распространены повсеместно, включая почвы, водоёмы, дно Мирового ок., верхние слои атмосферы, ледники Арктики и Антарктики, а также глубины земной коры. В 1 г почвы может содержаться неск. млрд. клеток М. Многие из них способны расти и размножаться в условиях, непригодных для жизни др. организмов. Напр., существуют М., обитающие в горячих вулканических источниках при темп-ре до 100 °C, в кислых рудных водах (pH < 2), содовых солончаках (pH > 8), солёных озёрах при концентрации NaCl до 30%, при высоком уровне радиации (напр., в воде, охлаждающей ядерные реакторы). Широкое распространение, разнообразие физиологич. возможностей и высокая скорость размножения М. определяют их чрезвычайно важную роль в биогеохимич. круговороте веществ и поддержании равновесия в биосфере. Прокариотич. М., вероятно, были первыми живыми организмами, появившимися на Земле и сформировавшими осн. биогеохимич. циклы уже на ранних этапах биологич. эволюции. В экосистемах М. играют гл. обр. роль редуцентов, обеспечивая минерализацию разнообразных органич. соединений; в то же время в некоторых экосистемах они являются единственными продуцентами, напр. в цианобактериальных матах. Результатом геологич. функции М. является разрушение (выщелачивание) горных пород и образование месторождений некоторых полезных ископаемых (в т. ч. серы, сульфидов). Деятельность М. - важнейший фактор почвообразования. Вместе с тем среди М. много патогенных видов, вызывающих болезни человека, животных и растений. Исключительно велико практич. значение М. Человек на протяжении тысячелетий научился широко использовать в своих целях процессы жизнедеятельности многих М. (для получения хлеба, вина, пива, кисломолочных продуктов, уксуса, силосования кормов, дубления кож, мочки льна и др.). Возникновение и быстрое развитие биотехнологий основано прежде всего на использовании М. как продуцентов множества полезных веществ - кормового белка, мн. ферментов, антибиотиков, стероидных препаратов, аминокислот, витаминов, полисахаридов и др. М. используют для обогащения некоторых руд, очистки сточных вод, получения биогаза. Некоторые М. стали излюбленными объектами биологич. исследований (напр., кишечная палочка, дрожжи). В осн. благодаря исследованиям на М. происходило развитие молекулярной биологии и молекулярной генетики, были сделаны открытия мн. фундаментальных биологич. закономерностей. На использовании М. основаны методы генетической инженерии.

Литература Лит. см. при ст. Микробиология.

Источники: [ БРЭ ] [ P ] [ B ] и дополнительная информация: [ W ] [ G ] [ Y ]

Мишустин

МИШУСТИН

Авторы: И.Ю. Чернов

МИШУСТИН Евгений Николаевич [9(22).2.1901, Москва - 3.5.1991, там же], рос. микробиолог, акад. АН СССР (1974), Герой Соц. Труда (1981). Окончил С.-х. академию им. К.А. Тимирязева (1924). В 1924-31 работал в институтах ВАСХНИЛ. В 1939-89 зав. отделом почвенной микробиологии Ин-та микробиологии АН СССР. С 1930 преподавал в вузах Москвы (с 1937 проф.); в 1961-75 зав. кафедрой микробиологии С.-х. академии им. К.А. Тимирязева. Специалист в области общей, почвенной и с.-х. микробиологии. Осн. работы посвящены изучению микробиологич. фиксации атмосферного азота и её практич. использованию, созданию бактериальных удобрений, анализу взаимосвязи микроорганизмов и гумуса, микробиологич. аспектам силосования, исследованию термофильных микроорганизмов, вопросам самоочищения почвы и др. Один из создателей санитарной микробиологии. Центр. направление исследований М. - оценка роли географич. факторов в распространении микроорганизмов. Положил начало «эколого-географическому» направлению в почвенной микробиологии. Впервые установил закономерности широтно-зонального распространения микроорганизмов в почвах разл. географич. зон СССР. Гос. пр. СССР (1951, 1970, 1982). Награждён орденами Ленина (1953, 1971, 1981).

Литература Соч.: Эколого-географическая изменчивость почвенных бактерий. М.; Л., 1947; Термофильные микроорганизмы в природе и практике. М.; Л., 1950; Микроорганизмы и самоочищение почвы. М., 1954 (совм. с М.И. Перцовской); Микрофлора почв северной и средней части СССР. М., 1966 (соавт., ред.); Биологическая фиксация атмосферного азота. М., 1968 (совм. с В.К. Шильниковой); Микробиология. М., 1970 (совм. с В.Т. Емцевым); Микроорганизмы и продуктивность земледелия. М., 1972; Клубеньковые бактерии и инокуляционный процесс. М., 1973 (совм. с В.К. Шильниковой). Лит.: Звягинцев Д. Г., Чернов И.Ю. Академик Е.Н. Мишустин // Микробиология. 1999. Т. 68. № 6.

Источники: [ БРЭ ] [ P ] [ B ] и дополнительная информация: [ W ] [ G ] [ Y ]

Автор: Чернов И.Ю.

Микотоксины

МИКОТОКСИНЫ

Микробиология

МИКРОБИОЛОГИЯ

Исторический очерк

Основные направления микробиологии

Микроорганизмы

МИКРООРГАНИЗМЫ

Микрофлора

МИКРОФЛОРА

Мишустин

МИШУСТИН