РАЗВИТИЕ МИКРОБИОЛОГИИ В ДВАДЦАТОМ ВЕКЕ

В последние десятилетия XIX в. микробиология стала вполне сложившейся наукой с собственными концепциями и методами, причем и методы, и концепции ее выросли в основном из работ Пастера. Одновременно зародилась и общая биология. Это произошло благодаря Чарлзу Дарвину, который по-новому упорядочил и обобщил накопившиеся данные на основе теории эволюции путем естественного отбора.

По логике вещей микробиология наряду с другими частными биологическими дисциплинами должна была бы занять свое место в структуре последарвиновской общей биологии. В действительности, однако, этого не произошло. После смерти Пастера в 1895 г. в течение полувека микробиология и общая биология развивались почти независимо друг от друга.

В этот период главными направлениями в микробиологии были изучение возбудителей инфекционных болезней, исследование иммунитета и его роли в предупреждении болезней и в процессе выздоровления, поиски химиотерапевтических средств и анализ химической активности микроорганизмов.

Й в теоретическом, и в экспериментальном плане все эти проблемы были далеки от основных интересов биологии начала XX в., которые касались организации клетки, ее роли в процессах размножения и развития, механизмов наследственности и эволюции растений и животных. Даже характерные для микробиологии оригинальные методические нововведения мало интересовали биологов того времени. Ценность их была полностью осознана лишь около 1950 г., когда биологи начали широко использовать культуры растительных и животных тканей и клеток.

Микробиология, однако, внесла существенный вклад в развитие другой новой науки — биохимии. Открытие Бюхне-ром бесклеточного спиртового брожения (см. стр. 21) явилось ключом к химическому изучению метаболических процессов, доставляющих энергию. В течение первых двух десятилетий XX в. параллельно развивались исследования механизма гликолиза в мышцах и механизма спиртового брожения у дрожжей, и постепенно выявилось фундаментальное сходство этих процессов.

Физиологи, изучавшие позвоночных животных, и биохимики, изучавшие микробов, совершенно неожиданно обнаружили под собой общую почву. Несколько лет спустя, при изучении питания животных и микробов, был найден еще один «общий знаменатель»: оказалось, что необходимые животным в следовых количествах витамины химически идентичны «ростовым факторам», в которых нуждаются некоторые бактерии и дрожжи.

При детальном изучении функций этих веществ, по соображениям удобства проводившемся в значительной части на микроорганизмах, было установлено, что они служат предшественниками в биосинтезе ряда коферментов, необходимых для клеточного метаболизма. Эти открытия, сделанные в период с 1920 по 1935 г., показали, что на биохимическом уровне все живые системы в основе своей очень сходны. В результате биохимики и микробиологи провозгласили концепцию «единства биохимии».

Второе важнейшее событие в биологии начала XX века— возникновение науки генетики в результате конвергенции цитологии и менделеевского анализа — не оказало немедленного влияния на микробиологию. Долгое время казалось сомнительным, чтобы у бактерий были такие же механизмы наследственности, как у растений и животных.

Генетика и микробиология впервые пришли в тесное соприкосновение в 1941 г., когда Бидлу и Татуму удалось выделить ряд биохимических мутантов гриба Ыеигоэрога. Эти работы открыли путь для биохимического анализа последствий мутаций, и нейроспора стала наравне с плодовой мушкой и кукурузой важнейшим объектом генетических исследований.

Изучение мутаций у бактерий, которое провели в 1943 г. Дельбрюк и Луриа, заложило методические и концептуальные основы генетики этих микроорганизмов. Вскоре было показано, что у бактерий существует несколько механизмов генетического переноса, причем все они существенно отличаются от механизма половой рекомбинации у растений и животных.

В 1944 г. Эвери, Мак-Леод и Мак-Карти исследовали процесс переноса генетического материала у бактерий, приводящий к трансформации, и установили, что трансформирующим фактором служит свободная дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). Так была раскрыта химическая природа генов.

Слияние микробиологии, генетики и биохимии в период между 1940 и 1945 гг. положило конец длительной изоляции микробиологии от главных направлений биологической науки. Оно подготовило также условия для второго важнейшего события в биологии, в которое микробиологи внесли фундаментальный вклад,— для развития молекулярной биологии.