Текст книги "Путешествие в страну микробов"

Автор книги: Владимир Бетина

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 31 страниц)

Страж судебной палаты

Он родился в 1632 году в голландском городе Делфте (в то время в Европе все еще продолжалась Тридцатилетняя война). В Амстердаме он обучался торговому делу, но уже в возрасте 22 лет вернулся в родной город, где стал стражем судебной палаты (что по современным понятиям соответствует сочетанию дворника, истопника и уборщика в одном лице). Его страстным увлечением было изготовление оптических линз-чечевиц. Он научился прекрасно шлифовать стекла, а потом стал наблюдать различные мелкие объекты, размеры которых чудесным образом увеличивались под его линзами в двести и более раз. Это было довольно трудным занятием. Один из его современников писал: «Предмет нужно подставить под линзу, линзу придвинуть к самому глазу, а вот нос при этом девать решительно некуда!» На этих-то линзах-чечевицах, называвшихся «микроскопиями», и зародилась слава Антони ван Левенгука.

Под микроскопом все выглядело необычным и можно было наблюдать мелкие объекты, невидимые невооруженным глазом. Левенгук рассматривал крошечных насекомых, капельки воды, слюны, мочи, крови. О его наблюдениях стало известно в Лондонском королевском обществе. С 1673 года и до самой смерти этот не получивший систематического образования человек регулярно посылал в Общество «письма», в которых описывал свои наблюдения, поражавшие английских ученых на протяжении целых 50 лет.

В 1676 году Левенгуку впервые удалось увидеть бактерии. В это время его интересовало совсем другое – почему корни некоторых растений столь едки и остры на вкус. Чтобы понять это, он клал корни на некоторое время в воду, а затем наблюдал под микроскопом капельки полученного настоя. В них он увидел мелких «зверушек», которые сновали в воде и имели самые разные формы. Огромное множество так же необычайно быстро двигавшихся мелких «зверушек» нашел он и в зубном налете. «В полости моего рта, – писал он в очередном послании Обществу, – их было, наверное, больше, чем людей в Соединенном Королевстве». К этому сообщению он приложил рисунки, изображавшие «зверушек». В них, без сомнения, можно узнать различные формы бактерий. Такими впервые увидел их глаз человека.

«Сколько чудес таят в себе эти крохотные создания!» Такую фразу можно найти в его 76-м послании Лондонскому королевскому обществу, помеченном 15 октября 1693 года. Наблюдая их под линзами собственного изготовления, он отмечал, что по своему строению эти мелкие существа напоминают некоторые крупные организмы. Интересно его замечание по этому поводу: «… рассматривая мелких зверушек с их ножками, я думаю о том, что они в десять тысяч раз тоньше волоска из моей бороды, а есть и более мелкие. Они должны иметь приспособление для передвижения и какие-то вместилища для переноса пищи…»

Современные микробиологи легко могли бы доказать Левенгуку, что он ошибался. Микробы не имеют ножек. Бактерии передвигаются в жидкой среде за счет активного движения тоненьких жгутиков. Толщина этих образований – около пяти стотысячных долей миллиметра. Но даже если бы Левенгук увидел бактериальную клетку со жгутиками такой, какой ее можно видеть в электронном микроскопе, он, вероятно, говорил бы о «хвостиках», при помощи которых эти «зверушки» движутся подобно головастикам.

Зарисовки бактерий, выполненные Левенгуком.

В 1700 году Левенгук обнаружил в воде из канала любопытные организмы, относимые нынешними микробиологами к водорослям Volvox. Королевское общество получило о них такую информацию: «Я наблюдал великое множество плавающих в воде зеленых шарообразных существ величиной с песчинку. Когда я положил их под микроскоп, то увидел, что это не простые шарики. Их поверхность была покрыта торчащими выростами, показавшимися мне трехгранными и направленными своими верхушками в одну сторону. На всей поверхности одного шарика оказалось около 80 таких выростов, правильно расположенных на определенном расстоянии друг от друга. Шарики слагались в небольшие комочки, на каждом комочке насчитывалось, таким образом, до двух тысяч выростов. Интересно, что эти комочки никогда не прекращают движения, которое осуществляется перекатыванием».

Новейшие наблюдения над вольвоксами показали, что своим вращением они напоминают маленькие планеты, как бы плывущие в капельке воды – своей собственной «микровселенной». Они всегда движутся к свету и никогда в обратном направлении. Колония вольвоксов состоит из 500—50 000 клеточек (или «телец», как писал Левенгук), а планеты они действительно напоминают еще и тем, что, вращаясь, сохраняют всегда одно и то же вертикальное положение своей оси, имея, таким образом, некое подобие «полюсов». Теперь мы уже знаем, что их «северный полюс» обеспечивает им питание, а «южный» служит местом размножения. Именно здесь каждый час от материнской колонии отделяются все новые и новые маленькие колонии, являющиеся как бы прообразом многоклеточных организмов.

Левенгук написал Лондонскому королевскому обществу свыше 170 писем, а в своем завещании оставил ему 26 знаменитых «микроскопий». Один из современных членов этого общества, профессор Н. У. Пири на заседании, посвященном 240-летию со дня смерти Левенгука, сказал:

«Письма Левенгука полезно перечитывать. В них отражен человек глубоко разносторонний, интересующийся всем на свете. Он имел свои, твердо установившиеся взгляды и обладал способностью убедительно их отстаивать. Из Парижа ему сообщали, что не смогли заметить никаких «шариков» во многих из описанных им материалах. Он же отвечал, что это не имеет значения, пусть приедут к нему в Голландию и убедятся в существовании этих шариков».

Учение о самозарождении и микробы

«Отец микробиологии» открыл для своих современников невидимый ранее мир микроорганизмов, которые присутствуют всюду – в воде и гниющем мясе, в остатках пищи и слюне человека, в молоке и воздухе.

Обнаружение микробов в самых различных материалах способствовало распространению споров о происхождении живых организмов. Еще с далекой древности люди привыкли к мысли, что живая материя возникает в природе из неживой.

Аристотель считал, что кроме живых существ, рождающихся от себе подобных, есть и самозарождающиеся организмы. Животные появляются на свет не только «в результате спаривания, но и из перегнойной почвы или навоза». Черви и различные насекомые, например, самозарождаются из росы, перегнойной почвы, сухой древесины.

Английский врач Уильям Гарвей, открывший в XVII веке кровообращение, подверг сомнению идею о самозарождении организмов и высказал мысль, что «все живое – из яйца» (Omne vivum ex ovo), иными словами: при данном состоянии природы живые организмы никогда не возникают из неживой материи, а всегда от себе подобных.

Левенгук в одном из писем Королевскому обществу писал: «Я полагаю, что мы уже можем быть достаточно уверены в том, что все животные, как бы малы они ни были, зарождаются не в результате процессов гниения, а только размножением себе подобных». Его современник итальянский ученый Франческо Реди экспериментально доказал, что мухи не зарождаются из гнилого мяса. Он показал, что личинки мух появляются на мясе только в тех случаях, когда живые мухи откладывают на этой питательной среде свои яйца.

После открытия микробов снова возник вопрос, есть ли у этих мельчайших существ родители или они появляются и из неживой материи. Английский натуралист Джон Нидхем попытался ответить на этот вопрос собственными опытами: он вскипятил бульон из баранины, налил его в сосуд и плотно заткнул пробкой. Через несколько дней в сосуде появились микробы. Чем не явное доказательство, что микробы могут возникать из неживой материи? Конечно же, в этой мертвой материи заключена некая таинственная жизненная– сила, способствующая зарождению живых «зверушек»!

Опыты Нидхема повторил итальянский ученый Ладзаро Спалланцани, который установил, что при продолжительном кипячении бульона «жизненная сила» не порождает никаких микробов. Но если тотчас после кипячения открыть доступ воздуху, в бульоне через некоторое время начинают кишеть микробы. Значит, решил Спалланцани, продолжительное кипячение уничтожает все микробы, находившиеся в отваре, и они вновь появляются в нем вместе с входящим в сосуд воздухом. Кроме того, Спалланцани наблюдал под микроскопом, как в капельке мясного отвара один микроб разделился на две одинаковые части, каждая из которых со временем вновь делилась, порождая таким образом все новые и новые микробы. Все это заставило его выступить с утверждением, что и микроорганизмы происходят от себе подобных.

Французский физик Каньяр де ля Тур в XIX веке установил, что в брожении пива участвуют дрожжи – мелкие микроорганизмы, способные очень быстро размножаться в бродящей жидкости. Он доказал, что дрожжи никогда не возникают из неживой материи, что процесс брожения идет только в их присутствии и ими же самими вызывается.

Подобные наблюдения проводил и немецкий естествоиспытатель Теодор Шванн, который утверждал, что мельчайшие микробы, обнаруживаемые в гниющем мясе, и являются причиной его гниения.

Рождение новой науки

Однако споры о самозарождении не прекращались. Парижская Академия наук в 60-е годы XIX столетия предложила награду тому, кто точными и достоверными опытами окончательно разрешит этот спор.

Выдающийся французский ученый Луи Пастер на основании многократных опытов и проведенных им ранее наблюдений пришел к определенным выводам и предстал перед широкой аудиторией в Сорбонне 7 апреля 1864 года, чтобы дать ответ на этот важный вопрос. В тот день здесь собрался весь цвет культурного Парижа. Пастер изложил обобщающие заключения о происхождении бактерий и так высказался о сторонниках теории самозарождения: «Нет, сегодня не имеется ни одного известного факта, с помощью которого можно было бы утверждать, что микроскопические существа появлялись на свет без зародышей, без родителей, которые их напоминают. Те, кто настаивает на противоположном, являются жертвой заблуждений или плохо проделанных опытов, содержащих ошибки, которые они не сумели заметить или которых они не сумели избегнуть»[1]1
  Л. Пастер, Избранные груды, Изд-во АН СССР, М., 1960, т. II, стр. 144. – Прим. ред.


[Закрыть]. Пастер убедительно доказал присутствие микробов в воздухе, на всех окружающих нас предметах и в некоторых жидкостях, где идут процессы разложения или брожения. Сами микробы не являются продуктами разложения, напротив, гниение наступает именно в результате их жизнедеятельности.

Пастер был по образованию химиком и лишь позднее стал заниматься биологией, которой увлекались в то время многие образованные люди. Интерес к химии появился у него под впечатлением посещаемых им в Сорбонне лекций – их читал один из крупнейших химиков того времени Жан Батист Дюма. По окончании курса 26-летний Пастер преподавал физику в одном из лицеев Дижона, а в 27 лет стал внештатным профессором химии Страсбургского университета. К этому времени он уже сделал одно значительное открытие: доказал, что кристаллы винной кислоты бывают двух типов и имеют двоякую физическую природу, обусловленную различным расположением атомов в ее молекулах.

В 1854 году, когда Пастеру исполнилось 32 года, он получил должность штатного профессора и декана незадолго до того созданного естественноисторического факультета в Лилльском университете. Именно здесь Пастер-химик и положил начало развитию микробиологии как самостоятельной научной дисциплины. К тому времени о микробах было уже накоплено немало сведений, но еще недоставало научной оценки полученным фактам, и многие важные вопросы ожидали своего решения. Пастер с воодушевлением примкнул к лагерю «охотников за микробами».

За советом к уже известному ученому обратились французские виноделы в надежде, что он поможет им устранить нарушения в ходе процесса брожения, когда помимо спирта появляются различные нежелательные продукты. При микроскопическом исследовании бродильных жидкостей Пастер обнаружил живые микроорганизмы овальной формы, они быстро двигались в жидкой среде и энергично размножались делением. Своими наблюдениями он подтвердил выводы, сделанные его соотечественником де ля Туром: брожение – процесс биологический и вызывается микроорганизмами. Изучая этот процесс, Пастер установил, что при нарушении спиртового брожения в жидкости появляются микробы, отсутствующие при нормальном течении этого процесса. К такому же заключению он пришел, изучая процессы получения пива и уксуса.

На основании этих наблюдений Пастер сделал вывод о том, что каждый тип брожения вызывается определенными специализированными видами микробов. Он разработал методы, позволяющие препятствовать «плохому» брожению, при котором в вине или пиве появляются нежелательные кислоты.

Изучая возбудителей инфекционных болезней животных и человека, он установил, что каждое такое заболевание возникает в результате деятельности особого вида микробов, и предложил способы борьбы с ними.

Помимо необычайного упорства и гениального ума Пастер обладал еще одним выдающимся качеством – он воодушевленно и страстно боролся за то, чтобы полученные им выводы убедили и других ученых. Он читал публичные лекции, знакомил со своими опытами широкий круг заинтересованных лиц. Начав свою деятельность в качестве химика, он заложил затем научные основы микробиологии, произвел революцию в медицине, промышленности и сельском хозяйстве. Позднее, уже в Париже, он основал в 1888 году научно-исследовательский институт микробиологии, который в настоящее время носит его имя. В институте он работал и жил. Теперь в директорской квартире Пастеровского института на улице доктора Ру (его ученика и ближайшего сотрудника) создан Музей Пастера. Там все содержится в таком же виде, как и при жизни ученого. Как и тогда, вы найдете на его столе небольшой трехцветный французский флажок. Оставался он там и после проигранной Францией франко-прусской войны, что для ученого было небезопасно.

27 декабря 1892 года по случаю 70-летия Пастера в Сорбонне состоялось большое торжество. Поздравить юбиляра приехали прогрессивные ученые из всех стран мира. Видный английский врач Джозеф Листер, использовавший поистине революционное открытие Пастера в области хирургии, сказал на торжественном заседании: «Пастер сорвал у нас с глаз повязку, веками мешавшую нам видеть сущность инфекционных болезней». Юбиляр встал и обнял выступавшего под бурные аплодисменты всей аудитории. Он был слишком растроган и не смог произнести подготовленную речь. Зачитать ее пришлось его сыну. Ученый призывал молодежь к творческой работе на благо родины и всего человечества: «Какое бы место в жизни вы ни занимали, не поддавайтесь унынию, когда для вашего народа настанут трудные и печальные времена. Живите и работайте в спокойном мире лабораторий и библиотек. Всегда вы должны прежде всего спрашивать себя: что сделал я для своего образования? Что сделал я для своей Родины? Учитесь и работайте неустанно, и тогда вам улыбнется счастье и вам удастся сделать что-нибудь для прогресса и лучшего будущего человечества. Но даже если жизнь и не даст вам этого счастья и удачи, вся ваша работа должна быть такой, чтобы вы имели право сказать: «Я сделал все, что мог».

В полуподвальном помещении Пастеровского института находится небольшой склеп. В нем спустя три года был похоронен человек, о котором И. И. Мечников писал: «Как у каждого из нас, и у Пастера были свои ошибки. Но нет сомнения в том, что, помимо его огромных заслуг перед человечеством, это был выдающийся человек, человек большого сердца».

Кох присоединяется к «охотникам за микробами»

В маленьком немецком городке Клаусталь в семье горняка Коха 11 декабря 1843 года родился сын, названный Робертом. Жена родила рудокопу 13 детей. Двое умерли вскоре после рождения, об остальных десяти нам ничего не известно. Но имя Роберта Коха золотыми буквами вписано в историю микробиологии и медицины.

Успешно окончив гимназию, молодой Кох поступил на медицинский факультет Гёттингенского университета, где показал незаурядные способности. Тем не менее по окончании курса он долго не мог найти своего призвания, несколько раз менял место и характер работы. Разразившаяся в те годы эпидемия холеры в Гамбурге произвела большое впечатление на молодого медика и повлияла на всю его дальнейшую жизнь. С 1872 года он начал изучать заразные болезни. В своей квартире в городке Вольштейн (ныне Познань) он устроил небольшую лабораторию и там с помощью микроскопа, подаренного ему женой в день двадцативосьмилетия, провел свои первые микробиологические исследования. Кох с головой ушел в поиски возбудителей инфекционных болезней. В частности, он пытался выявить и возбудителя сибирской язвы, от которой на востоке Германии гибло тогда огромное количество скота.

Это было время ожесточенных споров и борьбы между приверженцами зачастую совершенно противоположных воззрений на причины возникновения заразных болезней. Одно из них уходило корнями в учение древнегреческого врача Гиппократа, считавшего причиной инфекционных болезней загрязненный воздух, который якобы содержит какие-то окисляющие вещества («болезнетворные миазмы»). Еще в 1863 году немецкий биолог Рудольф Вирхов писал: «Чем реже обновляется в закрытом помещении воздух, чем хуже вентиляция, тем скорее возникают миазмы тифа».

В 1876 году Кох опубликовал свое первое сообщение о микроорганизме – возбудителе сибирской язвы, назвав его Bacillus anthracis. Из крови животных, погибших от этой болезни, ему удалось выделить живые клетки возбудителя и размножить их в так называемой чистой культуре. К тому времени был уже широко известен предложенный Пастером метод культивирования бактерий на мясном бульоне. Однако он не позволял отделять друг от друга различные виды бактерий. Немецкий ботаник Фердинанд Кон использовал для этой цели кусочки вареного картофеля. Кох усовершенствовал этот метод выращивания бактерий. Материалом, полученным из крови павших животных, он натирал пластинки вареного картофеля. На них спустя некоторое время появлялись отдельные блестящие пятна колоний, которые представляли собой скопления мириад бактерий. Переносом отдельных колоний на различные пластинки картофеля Коху удалось отделить одни виды бактерий от других и получить их чистые культуры. Первой из этих культур была культура антракса – возбудителя сибирской язвы. Зараженные ею подопытные животные погибли, а из их селезенок ученый снова получил чистую культуру антракса и этим убедительно доказал, что возбудителем болезни является именно этот микроб.

Позднее Кох стал выращивать микробы на культуральных средах, к которым добавлял желатину. Когда Пастер увидел чистые культуры на этом твердом субстрате, он воскликнул: «Это действительно большой прогресс!»

Продолжая изучать бациллы антракса, Кох впервые сфотографировал их увеличенными при помощи микроскопа, став, таким образом, основателем микробиологической фотографии. Он иллюстрировал этими фотографиями свой доклад в Бреслау (ныне Вроцлав). В 1876 году профессор Кон дал им такую оценку: «Доктор Кох, известный своим эпохальным открытием возбудителя сибирской язвы, снова заслужил широкое признание изобретением метода фотографирования бактерий».

24 марта 1882 года стал «памятным днем в истории человечества», как сказал позднее один из учеников Коха. В этот день Кох сделал в Берлинском обществе физиологов сообщение о возбудителе туберкулеза. В своем вышедшем всего за несколько недель до этого учебнике патологии один из видных немецких профессоров писал: «Вопрос о возбудителе туберкулеза следует до сих пор считать нерешенным, поскольку нет прямого доказательства существования вызывающего его микроорганизма». Кох этот вопрос разрешил. Он открыл возбудителя туберкулеза, назвав его Mycobacterium tuberculosis, и выделил его в чистой культуре. После заражения этой культурой подопытных животных у них развился туберкулез, и Кох получил, таким образом, несомненное доказательство, что возбудителем этой болезни является открытый им микроорганизм, названный впоследствии «палочкой Коха».

В следующем году Кох принял участие в очень важной экспедиции в Египет, где немецкие и французские микробиологи работали над решением вопроса о природе холеры. Однако эта экспедиция не увенчалась успехом. Только через год Коху, предпринявшему экспедицию в Индию, удалось открыть и возбудителя холеры.

Научная деятельность Коха сопровождалась не только успехами и славой. Вскоре после опубликования работы об открытии возбудителя холеры он пишет статью «Дальнейшее сообщение о лечении туберкулеза». В ней говорилось о препарате, полученном из туберкулезных бактерий и названном им туберкулином. Кох писал, что на основе проведенных им опытов туберкулин можно с уверенностью считать лекарством от туберкулеза. Эта весть быстро распространилась по всему миру, вызвав новые надежды на исцеление. Многие больные устремились к Коху в Берлин, но их ждало горькое разочарование – туберкулин не излечивал от этой болезни. Позднее, впрочем, он получил иное применение и теперь употребляется в диагностике туберкулеза для установления, был ли у человека или животного контакт с туберкулезными бактериями.

С туберкулезом связана и другая ошибка Коха. Он утверждал, что человек не может заразиться туберкулезом от крупного рогатого скота. Однако подобное утверждение оказалось несостоятельным, так как стали известны случаи заражения человека от этих животных. Конечно, все эти ошибки нисколько не умаляют ценности научных достижений Роберта Коха. В 1905 году Кох был удостоен Нобелевской премии по медицине, что для ученого является наивысшим международным признанием. И если бы он дожил до наших дней, то увидел бы, что его открытия помогли найти надежные и действенные средства борьбы против туберкулеза.