15. Особенности микробиологии в XX веке

Создание широких теоретических обобщений и успешное практическое применение результатов научных исследований составили основное со­держание прогресса этой отрасли знания в XX в. Характерной чертой развития микробиологии в XX в. является все более углубляющаяся дифференциация, связанная с открытием и изучением большого разно­образия микроорганизмов и приведшая к обособлению новых научных дис­циплин — протистологии, альгологии, бактериологии, микологии, вирусологии и др. Кроме дифференциа­ции по систематическому признаку в микробиологии выделились научные разделы, различающиеся объектами и задачами исследования. Таковы общая, медицинская, сельскохозяйственная, почвенная, техническая, вод­ная, геологическая, радиационная микробиология и генетика микроорга­низмов. Из них общая микробиология, изучающая строение и жизнедея­тельность всех видов микроорганизмов, приобрела интегрирующее зна­чение.

Опережение практических разработок по отношению к теоретическим исследованиям харак­терно не только для раннего, но и для современ­ного этапа развития микробиологии, когда результаты практического ис­пользования микробов служат ключом к выяснению их физиологических особенностей. Указанная методологическая закономерность развития мик­робиологии определяется спецификой самого объекта исследований.

В настоящее время, как и раньше, микроорганизмы остаются самыми удобными объектами генетических, био­химических, цитологических, физиологических и других исследований, на которых изучаются актуальные проблемы соответствующих наук. На их примере решены важные вопросы, касающиеся передачи наследственной информации, структуры гена и других фундаметальных проблем генетики. Многие достижения молекулярной биологии и молекулярной генетики, связанные с изучением микроорганизмов, отмечены Нобелевскими пре­миями (начиная с 40-х годов XX в.).

Выявление большого разнообразия мира микробов повлекло за собой изучение разнообразия их химической активности, первые общие пред­ставления о которой давала практика. Раскрытие в первой половине XX в. таких форм биохимической деятельности микробов как разложение, синтез и трансформация веществ субстрата, определило интенсивное раз­витие физиолого-биохимического направления в микробиологии, в резуль­тате чего был накоплен большой фактический материал по физиологии и биохимии микроорганизмов.

Наибольшие успехи микробиологии в ХХ в. связаны именно с выяснением биохимических и биофизических механизмов реализации четырёх основных типов обмена веществ у микроорганиз­мов: фотолитотрофного, фотоорганотрофного, хемолитотрофного и хемоорганотрофного.

На примере микроорганизмов выяснена природа различных форм брожения и участия в них разных веществ. На примере фотосинтезирующих микроорганизмов (зеленые и пурпурные бактерии) показана возможность изменения типа метаболизма в зави­симости от условий среды (свет и темнота) и состава донора водо­рода, выяснено сходство и различие их фотосинтеза с таковым у растений (К. Ван-Ниль, 1936; X. Гаффрон,1972). Изучено более 80 видов азотофиксирующих бактерий, относя­щихся к разным систематическим группам (М. Бейеринк, 1901; Дж. Липман, 1903; С.Н. Виноградский, 1893; А. Виртанен, 1945) отличающихся по метаболическим механизмам.

Биосинтетическая и трансформирующая деятельность микроорганизмов широко ис­пользуется в микробиологической промышленности для получе­ния разнообразных продуктов их жизнедеятельности (белки, витамины и ферменты), чистых органических продуктов и химических веществ. В этих целях находят применение высокопродуктивные мутанты по синтезу пеницилли­на, стрептомицина, аминокислот и т.д.

Широкое практическое использование разнообразных форм жизнедея­тельности микробов сделал в XX в. актуальной теоретическую и прак­тическую разработку вопросов культивирования микроорганизмов с целью интенсификации производственных процессов. Это в свою очередь обусло­вило необходимость изучения основ регуляции роста и развития микро­организмов, поиск способов воздействия на их обмен веществ, что опре­делило формирование еще одного направления современной микробиоло­гии — управляемого культивирования микроорганизмов.