Молекулярногенетический период

Особенно бурное развитие получили микробиология и иммунология в 50-60-е годы двадцатого столетия. Этому способствовали следующие причины:

· важнейшие открытия в области молекулярной биологии, генетики, биоорганической химии;

· появление таких новых наук, как генетическая инженерия, биотехнология, информатика;

· создание новых методов и научной аппаратуры, позволяющих глубже проникать в тайны живой природы (создан электронный микроскоп).

Таким образом, с 50-х годов в развитии микробиологии и иммунологии начался молекулярно-генетический период, который характеризуется рядом принципиально важных научных достижений и открытий. К ним относятся:

· расшифровка молекулярной структуры и молекулярно-биологической организации многих вирусов и бактерий; открытие простейших форм жизни инфекционного белка- приона;

· расшифровка химического строения и химический синтез некоторых антигенов. Например, химический синтез лизоцима [Села'Д., 1971], пептидов вируса СПИДа (Р.В.Петров, В. Т. Иванов и др.); открытие новых антигенов, например опухолевых (Л. А. Зильбер и др.), антигенов гистосовместимости (HLA-система);

· расшифровка строения антител-иммуноглобулинов [Эдель-манД., Портер Р., 1959];

· разработка метода культур животных и растительных клеток и их выращивания в промышленных масштабах с целью получения вирусных антигенов; получение рекомбинантных бактерий и рекомбинантных вирусов.

· синтез отдельных генов вирусов и бактерий. Получение рекомбинантных штаммов бактерий и вирусов, сочетающих свойства родительских особей или приобретающих новые свойства;

· создание гибридом путем слияния иммунных В-лимфоцитов . продуцентов антител и раковых клеток с целью получения моноклональных антител [Келлер Д., Милынтейн Ц., 1975];

· открытие иммуномодуляторов, иммуноцитокинов (интерлей-кины, интерфероны, миелопептиды и др.), эндогенных природных регуляторов иммунной системы и их использование для профилактики и лечения различных болезней; Л1

· получение вакцин (вакцина гепатита В, малярии, антигенов ВИЧ и других антигенов), биологически активных пептидов (интерфероны, интерлейкины, ростовые факторы и др.) с помощью методов биотехнологии и приемов генетической инженерии;

· разработка синтетических вакцин на основе природных или синтетических антигенов и их фрагментов, а также искусственного носителя . адъюванта (помощника) . стимулятора иммунитета;

· изучение врожденных и приобретенных иммунодефицитов, их роли в иммунопатологии и разработка иммунокорригирующей терапии. Открытие вирусов, вызывающих иммунодефициты;

· разработка принципиально новых способов диагностики инфекционных и неинфекционных болезней (иммуноферментный, радиоиммунный анализы, иммуноблоттинг, гибридизация нуклеиновых кислот). Создание на основе этих способов тест-систем для индикации, идентификации микроорганизмов, диагностики инфекционных и неинфекционных болезней (опухоли, сердечно-сосудистые, аутоиммунные, эндокринные и др.), а также выявления нарушений при некоторых состояниях (беременность, переливание крови, пересадка органов и т.д.).

По мере накопления знаний возникли самостоятельные специальные разделы микробиологии.

Общая микробиология изучает строение, закономерности развития и жизнедеятельности' микроорганизмов, их изменчивость и наследственность, экологию, обмен веществ. Из общей микробиологии выделились почвенная и водная микробиология, сельскохозяйственная, геологическая, космическая, медицинская микробиология и вирусология. Обширный раздел составляет техническая, или промышленная, микробиология, которая изучает микроорганизмы, используемые в производственных процессах с целью получения различных практически важных веществ: пищевых продуктов, этанола, глицерина, ацетона, органических кислот и др.

Огромный вклад в развитие микробиологии внесли русские и советские ученые: И. И. Мечников, Д. И. Ивановский,. Н. Ф. Гамалея, Л. С. Ценковский, С. Н. Виноградский, В. Л. Оме лянский, Д. К. Заболотный, В. С. Буткевич, С. П. Костычев,. Н. • Г. Холодный, В. Н. Шапошников, Н. А. Красильников, А. А. Имшенецкий и др. Большая роль в развитии технической микробиологии принадлежит С. П. Костычеву, С. Л. Иванову и А. И. Лебедеву, которые изучили химизм процесса спиртового брожения, вызываемого дрожжами. На основании иссле­дований химизма образования органических кислот мицели-альньщи грибами, проведенных С. П. Костычевым и В. С. Бут-кевичем, в 1930 г. в Ленинграде было организовано производ­ство лимонной кислоты. На основе изучения закономерностей развития молочнокислых бактерий, осуществленного В. Н. Ша­пошниковым и А. Я. Мантейфель, в начале 20-х годов в СССР было организовано производство молочной кислоты, необхо­димой в медицине для лечения ослабленных и рахитичных де­тей. В. Н. Шапошников и его ученики разработали технологию получения ацетона и бутилового спирта с помощью бактерий, и в 1934 г. в Грозном был пущен первый в СССР завод по вы­пуску этих растворителей. Труды Я. Я. Никитинского и Ф. М. Чистякова положили начало развитию микробиологии консервного производства и холодильного хранения скоропор­тящихся пищевых продуктов. Благодаря работам А. С. Коро­лева, А. Ф. Войткевича и их учеников значительное разви­тие получила микробиология молока и молочных продуктов. В последние годы техническая микробиология бурно развива­ется. Возникает значительное число новых производств с ис­пользованием микроорганизмов.

В 1966 г. в СССР была создана новая отрасль индустрии — микробиологическая промышленность. Благодаря огромным достижениям микробиологической науки и смежных биологи­ческих дисциплин (молекулярной биологии, генетики, биохи­мии, биоорганической химии и др.) появилась реальная воз­можность сделать микроорганизмы неисчерпаемым источником получения биологически активных веществ: белка, аминокис­лот, ферментов, витаминов, гормонов, средств защиты растений и др. Биологически активные вещества находят широкое при­менение в^ медицине, сельском хозяйстве, в пищевой, легкой, химической и многих других отраслях промышленности.

Частью технической микробиологии является пищевая мик­робиология, изучающая способы получения пищевых продуктов с использованием микроорганизмов. Например, дрожжи применяют в виноделии, пивоварении, хлебопечении, спиртовом производстве; молочнокислые бактерии — в производстве кис­ломолочных продуктов, сыров, при квашении овощей; уксусно­кислые бактерии — в производстве уксуса; мицелиальные гри­бы используют для получения лимонной и других пищевых органических кислот и т. д. Производство большинства этих продуктов известно человечеству с глубокой древности, когда о существовании микроорганизмов не подозревали. К настоя­щему времени выделились специальные разделы пищевой микробиологии: микробиология дрожжевого и хлебопекарного производств, пивоваренного производства, молока и молочных продуктов, уксуса, мясных и рыбных продуктов, маргарина и др. Микробиология пищевых производств изучает и нежела­тельную деятельность тех микроорганизмов, которые в произ­водстве пищевых продуктов являются посторонними и, попа­дая в процесс с сырьем, водой, из воздуха, с поверхности оборудования, являются вредителями, нарушают нормальный ход технологических процессов, приводят к потерям сырья, снижают качество выпускаемой продукции. Некоторые из них могут вызывать тяжелые пищевые отравления и заболевания, поэтому для борьбы с нежелательной микрофлорой в пищевых производствах регулярно осуществляются определенные меро­приятия.

Достижения и методы технической микробиологии явились основой для создания биотехнологии — науки, разрабатываю­щей способы производства практически важных веществ и про­дуктов питания с использованием живых организмов: микро­организмов, растений и животных. В современной биотехноло­гии возникли новые направления, в частности генная инжене­рия, которая создает возможность изменения наследственности организма, конструирования новых организмов с нужными (целевыми) свойствами, необходимые производству.