Михаил Бухар - Популярно о микробиологии

Михаил Бухар

Популярно о микробиологии

Памяти академика

Георгия Константиновича Скрябина

Роль и прямое участие микроорганизмов в нашей жизни трудно переоценить. Они поистине вездесущи, обладают огромной скоростью роста, могут существовать и размножаться на любых субстратах, в том числе и неорганических, способны давать астрономическое по численности потомство, а при неблагоприятных условиях впадают в анабиоз — удивительное состояние между жизнью и смертью. Микроорганизмы живут во льдах Антарктиды и в воде горячих источников, где температура достигает 100 °C. Они удивительные трансформаторы и аккумуляторы энергии, и именно благодаря этим мельчайшим существам продолжается величайшее чудо на Земле — жизнь.

Около 300 лет назад благодаря мастерству и любознательности Антони ван Левенгука человечество узнало о существовании микроорганизмов. И лишь еще через 100 лет, в результате гениальных открытий Луи Пастера стала проясняться их роль как действующего начала многих пищевых производств, история которых уходит в глубокую древность. На фоне впечатляющих достижений физики и химии первой половины XX в. успехи микробиологии в послепастеровский период выглядели более чем скромными. Между тем именно в это время была создана микробиологическая промышленность и освоено получение разнообразных веществ, в том числе и лекарственных препаратов — антибиотиков, стероидных гормонов и вакцин. Но только в настоящее время в результате использования современных физических и физико-химических методов, а также благодаря успехам смежных биологических дисциплин, таких как молекулярная биология и генетическая инженерия, наука о микробах взяла реванш и стала одной из бурно развивающихся областей естествознания.

Последние десятилетия характеризуются широким проникновением микробиологии во многие сферы человеческой деятельности. Взаимосвязь технической микробиологии с другими науками настолько глубока, что результатом этого стало рождение новых научных дисциплин и технологических подходов. Выявленные при этом возможности микробиологии и созданных на ее основе новых направлений позволяют говорить о наступлении новой технологической эры — эры биотехнологии. И хотя использование микроорганизмов — лишь одно из ее направлений, можно утверждать, что благодаря таким особенностям микроорганизмов, как широкий набор синтетических программ, высокая интенсивность обмена веществ и неприхотливость к питательным средам, именно микробиология возьмет на свои плечи основной груз будущих технологий.

Писать популярно о микробиологии непросто. Даже сегодня для неспециалиста знания о ней обычно ограничены сведениями о существовании болезнетворных микробов. Вот почему заслуживает поддержки замысел автора показать место и значение микробиологии в окружающей нас действительности, а также перспективы этой науки в ближайшем будущем в связи с глобальными задачами, стоящими перед человечеством.

Предлагаемая вниманию читателя книга состоит из трех частей, связанных в единое целое. Первая часть посвящена всевозможным проявлениям жизнедеятельности микроорганизмов, которые видны невооруженным глазом, однако их внутренняя микробиологическая сущность скрыта от неискушенного наблюдателя.

Собственно объекту микробиологии — микроорганизмам, истории их открытия, характерным особенностям, методам обнаружения и культивирования и, наконец, роли в поддержании жизни на Земле посвящена вторая часть.

В третьей части книги показана интеграция микробиологии с другими областями знания и перспективы, открывающиеся в результате ее «симбиоза» с другими науками. Надо заметить, что не все положения последней части книги могут быть приняты бесспорно. В особенности это касается глав, посвященных взаимосвязи микробиологии с энергетикой и кибернетикой. Однако это не умаляет достоинств книги, поскольку научно-популярная литература призвана знакомить читателя не только с достоверными фактами, но и с гипотезами и тенденциями, намечающимися в развитии той или иной науки, ошибочность или бесспорность которых определит время.

Прежде всего, следует приветствовать второе издание книги, в которой четко определяется место микробиологии в современной системе знаний и ее перспективы в решении широкого спектра прикладных задач, стоящих перед обществом.

Как известно, микробиология занимает сегодня ведущее положение среди научных дисциплин, наиболее активно проявивших себя на стыке наук. Книга уводит нас от того представления о микробиологии, к которому нас приучали с детства, настойчиво заставляя мыть руки перед едой. Автор показал эту науку во всем ее многообразии, рассказывая в популярной форме о великих делах маленьких существ. Книга не перегружена биохимическими аспектами микробиологии, поскольку они воспринимались бы с трудом. Вместе с тем обстоятельно показано многообразие биохимических функций, которые способны осуществлять микроорганизмы, поскольку благодаря наличию большого числа ферментативных каталитических систем они внедрились в процессы органического синтеза, обогащения металлических руд и решения многих проблем экологии.

Автор с увлечением заглядывает в возможное недалекое завтра, когда роль микроорганизмов в повседневной жизни, промышленности и науке неизбежно возрастет. Вполне оправданно сравнение микроорганизмов с компьютерами, так как они являются самонастраивающимися системами, созданными природой. Пианисты любят повторять: «Как хорошо, что у нас есть Шопен». Генетики должны говорить: «Как хорошо, что у нас есть микробы». Перед ними (генетиками) еще стоят непредсказуемые возможности заняться тем, что представляет собой метагеном неизведанных микроорганизмов.

Помимо освещения специальных аспектов микробиологии, книга интересна тем, что отвечает на многие вопросы и объясняет явления, которые происходят вокруг нас благодаря присутствию микроорганизмов. Книга написана доступным, живым языком. Привлекают многочисленные тонко подобранные эпиграфы к каждой главе. Книгу необходимо прочитать тем, кто сегодня формирует экономический потенциал России и должен понимать, какое место занимает и будет занимать микробиология в жизни общества.

Введение

Такой некультурный человек, что видел во сне бактерию в виде большой собаки.

Своим рождением и существованием цивилизация во многом обязана умению человека создавать и сохранять излишки продуктов, используя их по мере потребности. Как только люди стали добывать пищи больше, чем нужно было для удовлетворения сиюминутного голода, возникла проблема сохранения запасов.

Многовековые наблюдения определили два пути: первый — защиту продуктов от порчи; второй — переработку их в другие, подверженные ей в меньшей степени. Оба пути, как мы теперь знаем, связаны с микроорганизмами: в первом случае это приемы, направленные на прекращение их деятельности, во втором — создание идеальных условий для развития.

Микробиология — наука о микроорганизмах — возникла не вчера. Она имеет солидный стаж, начало которой принято отсчитывать со времен Луи Пастера. Однако еще задолго до него человечество использовало микроорганизмы. В древности виноделы и сыровары не могли даже подозревать о существовании микробов, но это не мешало им варить сыры и делать вина. И долгое время человечество пребывало в счастливом неведении, что своими успехами в этой области оно обязано микроорганизмам.

Период неведения закончился в XIX в. благодаря работам Пастера.

В Париже, на здании, где он работал, висит мемориальная доска, на ней надпись:

«Здесь была лаборатория Пастера

1857 г. — Брожение

1860 г. — Самопроизвольное зарождение

1865 г. — Болезни пива и вина

1868 г. — Болезни шелковичных червей

1881 г. — Зараза и вакцина

1885 г. — Предохранение от бешенства».

Эти шесть открытий послужили фундаментом для дальнейшего развития микробиологии и биотехнологии.

Открытия возникают не вдруг и не на пустом месте. Даже закон всемирного тяготения, открытый якобы в результате падения яблока на голову Ньютона, потребовал на самом деле 20 лет работы! С явлениями, внутренняя сущность которых не бьет нас по голове, еще труднее. Процесс скисания молока был известен еще древним, но его микробиологическая сущность не могла быть объяснена на существовавшем в то время уровне знаний. До открытия законов строения и превращения веществ не могло быть даже правильного подхода к микробиологическим явлениям. Только на основе знания химических законов Луи Пастер (который, кстати, по образованию был химиком) дал объяснение процессам, используемым в виноделии, при получении сыров, пива и в других производствах.