Микробиология

Микробиология (от микро… и биология) — наука о микроорганизмах. Впервые микроорганизмы (бактерии) наблюдал и описал Антони ван Левенгук в 1683 году. Однако как самостоятельная наука микробиология сформировалась во второй половине XIX века, главным образом под влиянием работ Луи Пастера. Он установил, что определённые химические процессы (прежде всего различные типы брожения) вызываются специфическими микроорганизмами, отстаивал теорию микробного происхождения инфекционных болезней, опровг гипотезу самопроизвольного зарождения жизни и открыл явление анаэробиоза.

Введение Робертом Кохом и его школой плотных питательных сред и строгих требований к получению чистых культур, а также установление критериев для доказательства связи заболевания с конкретным микроорганизмом (так называемая триада Коха) позволили в короткие сроки открыть возбудителей многих болезней и положило начало медицинской и санитарной микробиологии. Триада Коха включает:

Обнаружение предполагаемого возбудителя во всех случаях заболевания.
Выделение и культивирование микроорганизма в чистой культуре.
Воспроизведение того же заболевания у экспериментального животного при заражении полученной чистой культурой.

Идеи Пастера о роли микроорганизмов в природе были развиты основоположниками общей микробиологии — Сергеем Николаевичем Виноградским и Мартинусом Бейеринком. Ими был предложен метод элективных (избирательных) культур, при котором создаются условия для преимущественного развития одного типа микроорганизмов. С его помощью были открыты ключевые группы микробов, участвующих в важнейших процессах биологического круговорота веществ (например, нитрифицирующие и азотфиксирующие бактерии). Это превратило микробиологию из описательной науки в экспериментальную.

Основной объект микробиологии — бактерии, однако термин «бактериология» применяется преимущественно в медицинском контексте. Изучением вирусов, открытых Дмитрием Иосифовичем Ивановским, занимается вирусология, выделившаяся из микробиологии в самостоятельную науку. Традиционными объектами микробиологии также служат дрожжи. Методы микробиологии широко применяются для изучения грибов, простейших и других микроскопических организмов, а также для культивирования клеток высших организмов, поэтому такие работы иногда включают в сферу микробиологии.

Современная микробиология разделилась на ряд самостоятельных дисциплин с различной методологией:

Медицинская и ветеринарная микробиология уделяют преимущественное внимание эпидемиологии возбудителей болезней, их токсинам и антимикробным препаратам.
Фитопатология (микробиология растений) решает сходные задачи в отношении болезней растений.
Иммунология, традиционно рассматриваемая в курсах медицинской микробиологии, по своим объектам и методам исследования к микробиологии не относится, хотя тесно с ней связана.
Санитарная микробиология направлена на предупреждение заболеваний путём очистки сточных вод, контроля качества воды, воздуха, продуктов питания, а также уничтожения опасных возбудителей методами дезинфекции и стерилизации.
Общая микробиология изучает морфологию, биохимию, физиологию, генетику, систематику микроорганизмов и их роль в природе. По средам обитания она подразделяется на почвенную, водную и геологическую микробиологию, которые составляют часть экологии микроорганизмов.

Микробиология имеет огромное значение для геологии вследствие ключевой роли микроорганизмов в геохимических процессах (например, в образовании руд, круговороте серы и железа).

Микробиологические объекты и процессы широко применяются в современной биотехнологии, которая зародилась как техническая микробиология (производство антибиотиков, ферментов, органических кислот) и получила мощное развитие с внедрением генетических и молекулярно‑генетических методов для получения физиологически активных веществ. На основе достижений технической микробиологии сформировалась микробиологическая промышленность и ряд отраслей пищевой промышленности (хлебопечение, сыроварение, виноделие).

Современная микробиология активно использует достижения и методы физико‑химической биологии, молекулярной биологии, цитологии и генетики, представляя собой сложившуюся науку с развитой методологией и техническим арсеналом.

Современный контекст

Сегодня границы микробиологии существенно расширились благодаря открытию новых групп микроорганизмов, таких как археи, которые были выделены в отдельный домен жизни наряду с бактериями и эукариотами (Карл Везе, 1977). Развитие методов метагеномики (анализ совокупного генетического материала из environmental проб) позволило изучать микроорганизмы, не культивируемые в лабораторных условиях, что открыло огромное разнообразие ранее неизвестных микробных видов и их функций в экосистемах. Современная микробиология всё больше фокусируется на изучении микробиомов — сложных сообществ микроорганизмов, населяющих различные экологические ниши, включая организм человека, и играющих критическую роль в здоровье, пищеварении и иммунитете.

См. также статьи: Бактерии, Грибы, Микроорганизмы, Вирусология.