Изучение участия микробов в природных процессах. Возникновение экологического направления в микробиологии


Наряду с медицинской микробиологией в конце XIX в. сформировалось новое — экологическое направление микробиологии, связанное с изучением деятельности микробов в природных условиях и выяснением их роли в круговороте веществ в природе.
Основой для развития экологического направления послужили идеи Пастера.
Центральное положение среди объектов изучения на первом этапе развития этого направления занимали почвенные микроорганизмы. Уже в 60—70-х годах XIX в. идея об активной роли специфических почвенных .микроорганизмов в генезисе почв и водоемов имела значительное число сторонников среди агрохимиков и агрономов. Этому в значительной мере способствовало, с одной стороны, разочарование в теории почвенного плодородия, созданной Либихом, а с другой — огромная притягательная сила созданного Пастером учения о микробиологической природе таких издавна известных природных процессов, какими являются гниение и брожение. Истинность и огромное принципиальное значение теории Пастера все более подтверждалось потоком новых фактов. Сам Пастер не изучал почвенных микробиологических процессов. Однако его исследования в области общей микробиологии, его доктрина микробиологической сущности процессов преобразования веществ на земной поверхности указали новые пути для изучения этих явлений. Идеи Пастера оказались настолько плодотворными, что на их основе за короткий срок были открыты и изучены основные группы микроорганизмов, осуществляющих круговорот азота, углерода, серы, железа и других элементов. При этом, как правило, экологические исследования сопровождались широким изучением физиологических особенностей открываемых микроорганизмов, что способствовало одновременно развитию физиологического направления в микробиологии.
Сообщения о фактах участия микроорганизмов в природных процессах превращения веществ стали независимо друг от друга появляться в шзличных странах. Так, в 1877 г. французские химики Т. Шлезинг и
А.              Мюнц, исходя из гипотезы об «организованных ферментах», экспериментально доказали, что процесс нитрификации, считавшийся чисто химическим, является по своей природе микробиологическим, а английский бактериолог Р. Уорингтон уже в 1884 г. попытался выделить возбудителей нитрификации в чистые культуры. В 1882 г. французские исследователи Дегерен, Гайон и Дюпети установили микробиологический харак
тер процесса денитрификации, а в 1884 г. Дегерен показал, что анаэробное разложение растительных остатков в природе осуществляется с помощью микроорганизмов.
В становлении и развитии экологического направления в микробиологии и изучении природных микробиологических процессов большая заслуга принадлежит русским ученым, которые также опирались на открытия Пастера.
Ученик JI. С. Ценковского М. С. Воронин в ;1867 г. описал клубеньковые бактерии, которые, как показали в 1884—1886 гг. Гельригель ж Вильфарт, осуществляют фиксацию атмосферного азота. В чистую культуру их выделил М. Бейеринк, в 1901 г. П. А. Костычевым была разработана теория микробиологической природы почвообразовательного процесса, и его по праву можно считать одним из основателей русской почвенной микробиологии. Введенный им новый, биологический подход к изучению почв основывался на учете первостепенного значения для образования почв высших, а затем низших растений — водорослей, грибов и бактерий.

Создание С. Н. Виноградским почвенной микробиологии
Наибольшее значение для расширения научных представлений о роли микробов в круговороте веществ в природе и развития экологического направления в микробиологии имели классические исследования
С.              Н. Виноградского.
Ученик А. С. Фаминцына и А. де Бари С. Н. Виноградский еще в юношеские годы провел оригинальные по замыслу и убедительные по выполнению исследования физиологии и морфологии Mycoderma vini. В 80-е і;одьі XIX',в. С. Н. Виноградский принял участие в разрешении спора между поли- и мономорфистами по поводу морфологической изменчивости микробов. Стремясь критически оценить позиции обеих сторон, Виноградский провел тщательное изучение морфологии и физиологии серо- и железобактерий, культурами которых полиморфист Ф. Цопф пользовался для доказательства своих воззрений. Виноградский был первым, кто вместо обычной для того времени практики наблюдения за фиксированными препаратами, использовал метод наблюдения за живой культурой микроба в висячей капле питательной среды. Это помогло Виноградскому обнаружить примесь посторонних форм в культурах Цопфа, что и служило поводом к заключению последнего о безграничной изменчивости форм в мире микроорганизмов.
В ходе этих исследований Виноградский заинтересовался своеобразнойг физиологией серо- и железобактерий. При исследованиях физиологических особенностей этих бактерий Виноградский впервые применил изобретенный им метод элективных (избирательных) культур, оказавшийся чрезвычайно ценным для выделения микроорганизмов, высоко специфичных по отношению к условиям культивирования. Исключительная наблюдательность и научная интуиция позволили Виноградскому сделать вывод большой принципиальной важности: окисление сероводорода для серобактерий аналогично дыханию. Этот процесс обеспечивает их энергией, расходующейся на усвоение углерода из углекислоты. Таким образом было открыто явление, названное Виноградским «минеральным дыханием», или, по его терминологии 1922 г., аноргоксидацией. Сходные

наблюдения были проведены и на железобактериях, для которых закись железа является энергетическим субстратом, окисление которого является для них источником энергии, используемой в процессах роста и развития.
Концепция хемоавтотрофного обмена веществ получила особенно убедительные доказательства и развитие в исследованиях Виноградского, посвященных возбудителям нитрификации — одного из важнейших почвенных процессов. Предположив, что в основе жизнедеятельности этих бактерий лежит процесс окисления аммиака (первая фаза нитрификации) и нитритов (вторая фаза нитрификации), Виноградский раскрыл особенности физиологии нитрифицирующих бактерий, длительное время ускользавшие от внимания его предшественников по изучению нитрификации — Р. Уорингтона, П. Франклэнда и др.
На среде, освобожденной от органических примесей (среда из кремнекислого геля), Виноградский выделил чистые культуры нитритных и нитратных бактерий. Путем точных количественных определений он доказал, что нитрифицирующие бактерии обладают способностью к хемосинтезу, т. е. к синтезу органических соединений за счет энергии химического окисления минеральных веіцеств.
В работах по физиологии хемоавтотрофных бактерий Виноградский развивал идею экологического подхода к изучению жизнедеятельности микробов в лабораторных условиях. Он неизменно подчеркивал, что только строгий учет экологических особенностей свободноживущих микроорганизмов позволяет раскрыть сущность их физиологии. Подобный подход помог ему выделить и изучить неизвестные до того формы микроорганизмов, обладающих своеобразной физиологией. Одним из них был Clostridium pasteurianum— анаэробный возбудитель азотфиксации (1893), и одновременно возбудитель маслянокислого брожения. Физиология аэробного азотфиксатора — азотобактера, выделенного в 1901 г. голландским микробиологом М. Бейеринком, была тщательно изучена позднее Виноградским с помощью метода элективных культур. Результаты исследований физиологии клубеньковых, а также целлюлозоразлагающих бактерий, возбудителей мочки льна и т. д., значительно обогатили общую и почвенную микробиологию. Впоследствии он разработал целостную теорию почвенной микробиологии.
Развитию общей и почвенной микробиологии значительно способствовали работы В. JL Омелянского, посвященные вопросам разложения клетчатки в почве, физиологии возбудителей нитрификации и азотфиксации; исследования Н. Г. Холодного по физиологии железобактерий, а также по разработке методов исследований почвенных микроорганизмов; работы Г. А. Надсона по изучению физиологии светящихся и пигментных бактерий и по цитологии бактерий; труды Б. JI. Исаченко, развивавшего учение о геологической деятельности микробов. Работы этих ученых относятся уже к началу XX в.
Исследования М. Бейеринком физиологии клубеньковых бактерий, динамики процесса денитрификации и сульфатредукции, а также изучение дрожжевых ферментов, ферментов молочнокислых, уксуснокислых и бутиловых бактерий способствовали прогрессу общей и экологической микробиологии.
Созданный Бейеринком метод обогатительных культур, заключающийся в тщательном изучении условий развития микроорганизмов в природе, оказался ценным дополнением к методу элективных культур и получил
широкое распространение в практике выделения специфичных в питании микробов.
В результате исследований экологических особенностей микроорганизмов в микробиологии сформировались такие научные понятия, как аэробиоз и анаэробиоз, автотрофность и гетеротрофность, паразитизм и сапрофитизм, симбиоз и антибиоз. Развитие этих понятий продолжалось в XX в.
<< | >>
Источник: Бляхер Л.Я., Быховский Б.Е., Микулинский С.Р.. История биологии с древнейших времён до начала XX века. М.: Наука. - 564 с.. 1972

Еще по теме Изучение участия микробов в природных процессах. Возникновение экологического направления в микробиологии:

  1. Возникновение экологического и зоогеографического направлений исследования
  2. 3. Организация и функционирование психолого-педагогической службы, направленной на усиление фасилитационной направленности образовательного процесса
  3. Экологически подобные природно-технические геосистемы
  4. Показатели экологической устойчивости природных ландшафтов
  5. Глава 6. Экологический контроль и мониторинг природно-технических геосистем
  6. Экологическое равновесие в природно-технических геосистемах
  7. Основные опасности природного, техногенного и экологического характера
  8. 3. Участие реципиента в процессах образования метаединиц
  9. Возникновение филогенетического направления в морфологии
  10. Экологическая эпидемиология как наука, изучающая количественные зависимости между неблагоприятными факторами окружающей природной среды и состоянием здоровья населения
  11. Труд - основание для понимания человека и общества. Общественные отношения. Процесс производства; производительные силы; человек как предмет труда. Стимулы, мотивы и средства деятельности. Экологическая деятельность и экологические отношени
  12. 1. СМЫСЛ И НАПРАВЛЕННОСТЬ ИСТОРИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
  13. Изучение взаимодействия в процессе наблюдения
  14. Глава 35. ФОРМИРОВАНИЕ МИКРОБИОЛОГИИ КАК САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ НАУКИ
  15. Изучение процесса полового размножения низших растений
  16. Тема II. ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ (ТЕХНИКА) ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ
  17. НРАВСТВЕННОЕ ВОСПИТАНИЕ УЧАЩИХСЯ В ПРОЦЕССЕ ИЗУЧЕНИЯ ИСТОРИИ СССР XIX в. (VIII КЛАСС)