бы микробы-возбудители, открытие которых положило начало бактериологической эры в медицине.
Охотники за микробами. Познакомимся с жизнью и творчеством одного из создателей современной микробиологии Р. Коха. Его имя стоит в одном ряду с первооткрывателями в микробиологии и иммунологии — Пастером и Мечниковым. Своими открытиями они спасли миллионы человеческих жизней, дали средства для борьбы с инфекционными болезнями.
В воспоминаниях о Р. Кохе И. И. Мечников писал: «Имя Коха, разумеется, известно всем и каждому. Но отдают ли себе отчет матери, видя своих детей в безопасности от дифтерита, и знают ли люди, уверенные в том, что они легко могут предохранить себя от холеры и от целого ряда других инфекционный болезней, сколь многим они в этом обязаны Коху?»
Чтобы оценить значение открытий Коха для науки и человечества, приведем краткий перечень его исследований и достижений.
В 1876 г. Кох впервые выделил чистую культуру бацилл сибирской язвы. Открыл споры сибиреязвенных бацилл. Доказал эпидемиологическое значение спор в распространении сибирской язвы.
В 1877 г. ученый разработал метод культивирования микробов на плотных питательных средах. Ввел в бактериологическую практику анилиновые красители для окраски микробов.
В 1878 г. он опубликовал работу о раневых инфекциях, ставшую классической. Сформулировал «триаду Коха».
В 1882 г. Кох открывает возбудителя туберкулеза, в 1883 г. — возбудителя холеры. В 1890 г. открыл туберкулин. В следующем году описал повышенную реакцию к туберкулезным бактериям у человека и животных, зараженных туберкулезом (реакции Коха).
Ученики Коха, работая созданными им методами и под его руководством, открыли возбудителей дифтерии, брюшного тифа и других инфекционных болезней. Об этом подробнее будет рассказано дальше.
Вспомним снова о Левенгуке. Рассматривал ли он каплю болотной воды, слизь из зева человека, либо гной, везде его поражало не только количество видимых им микробов, но и разнообразие форм. Найти, увидеть, зарисовать и сообщить о своих находках, никаких других задач первооткрыватель микробов перед собой не ставил. Но годы шли, наука развивалась, накопилось огромное количество фактов. Надо было разобраться в многообразии мира микроорганизмов и, что было особенно важным, изучить каждый вид микроба в отдельности, т. е. в чистой культуре. Без этого невозможно изучить их свойства и значение.
Пастер поступил очень просто, решив эту задачу методом разведения микробной эмульсии. Методика разведения давала некоторый эффект, но радикального решения проблемы не принесла. Проблему чистых культур микробов успешно решил Р. Кох. Это было большим событием в микробиологии, сделавшим поистине переворот в методике и технике микробиологических исследований.
Представьте себе гладкую поверхность плотного студня, который сейчас готовят с помощью агар-агара[3]. И вот Кох предложил использовать плотные искусственные питательные среды, на которых возможно было засевать воду, почву, выделения больных, — все то, что содержит множество различных микробов. При посеве отдельные клетки, оставаясь на поверхности плотных сред, размножались, образуя так называемые колонии. В них уже содержались многие тысячи микробов, выросших из одной клетки. Дальше уже без особого труда можно получать в неограниченном количестве чистые культуры микробов.
Методика Коха обеспечила плодотворные поиски возбудителей инфекционных болезней человека и животных. Успеху изучения микробов способствовало также введение Кохом в бактериологическую практику метода окраски микробов анилиновыми красками. Это было выдающимся событием в микробиологии. Кох усовершенствовал микроскопию микробов, использовав иммерсионную систему и конденсор Аббе в микроскопах, а благодаря этому увеличил разрешающую их способность и пределы видимости.
Остановимся несколько подробнее на этих методах, которые получили всеобщее признание во всем мире.
Окраска микробов явилась поистине их вторым рождением. Лишь с помощью растворов различных красок можно увидеть четкие контуры клетки и различить их структурные особенности. С помощью специальных методов окраски удалось обнаружить споры и вегетативную форму микробов[4] а также капсулы, а у простейших — ядро и цитоплазму. В зависимости от химического состава и физико-химических свойств микробы окрашиваются в различные цвета. Все это позволило детально изучить особенности различных болезнетворных микробов и использовать для лабораторной диагностики ряда инфекционных болезней.
Остановимся на отдельных примерах, которые позволят оценить значение метода окраски микробов. В неокрашенном состоянии микробы можно увидеть так, как это удалось Левенгуку. В капле жидкости он видел палочковидные или изогнутые клетки, которые как тени выделялись на фоне бесцветной жидкости. Лучше были видны подвижные микробы. Даже сейчас широко применяется метод висячей капли, с помощью которого можно различать в живом неокрашенном состоянии подвижные и неподвижные микробы, особенно для дифференцирования сходных по форме и окраске микробов. К примеру, брюшнотифозные и дизентерийные бактерии имеют одинаковую форму, размеры и одинаково окрашиваются в красный цвет по методу Грама. Наряду с этим брюшнотифозные бактерии имеют органы движения — жгутики (они подвижные), у дизентерийных жгутиков нет (они неподвижные). В совокупности с рядом других признаков подвижность имеет определенное дифференциальное значение.
Особенно большое дифференциальное значение имеет метод окраски, позволяющий окрашивать микробы в разные цвета в зависимости от физико-химических свойств или строения.
Приведем несколько примеров. С помощью метода Грама одни микробы окрашиваются в красный цвет, а другие — в сине-фиолетовый. Первые получили название грамотрицательных, а вторые — грамположительных. Следовательно, по методу Грама можно микробы разделить на две основные группы. Если в препарате будет смесь различных микробов, то по методу Грама одни микробы окрасятся в красный цвет, а другие — в синий.
Рассмотрим другие методы. Используя, например, метод Ожешко, можно выявить спору и тело микробной клетки. Спора будет окрашена в ярко-красный цвет, а тело клетки (вегетативная форма) — в синий. Так различают споровые и неспоровые микроорганизмы.
Окраска сложным методом Романовского-Гимза позволяет видеть структуру микробов из класса простейших, имеющих дифференцированное ядро и цитоплазму. К ним, в частности, относятся возбудители малярии. По методу Романовского-Гимза микробы окрашиваются сложной смесью красок, при этом ядро окрашивается в красный цвет, а цитоплазма — в синий. Если к сказанному добавить, что с помощью окраски можно видеть капсулу и различные включения клеток и жгутики, то значение метода окраски микробов станет еще более ценным особенно для практических целей. Поясним это примером. Наряду с дифтерийными бактериями, вызывающими тяжелое инфекционное заболевание — дифтерию, существуют безвредные дифтероиды. Одним из признаков, позволяющих их различать, является наличие у дифтерийных бактерий зерен волютина, так называемых зерен Бабеша-Эрнста. С помощью специального метода Нейссера тело бактерий окрашивается в желтый цвет, а зерна волютина — в синий. У дифтероидов, при отсутствии зерен волютина, тело микробов окрашено сплошь в желтый цвет. Существует еще ряд важнейших признаков для отличия дифтерийных бактерий от дифтероидов, среди которых метод окраски имеет большое значение.
Какую роль сыграла окраска микробов в сочетании с методикой их культивирования и выделением чистых культур? Открытие аэробных и анаэробных микробов потребовало создания условий для их развития. Все микроорганизмы как живые существа нуждаются в питательных веществах. Для этого были созданы простые и сложные искусственные питательные среды: жидкие, полужидкие и плотные. Но, помимо питательных веществ, солей, витаминов и других веществ, аэробным микробам необходимо обеспечить доступ кислорода воздуха, а для анаэробных, наоборот, создать бескислородные условия. Для отдельных микробов понадобилось создание особых избирательных сред (для дифтерийных бактерий, туберкулезных палочек, коклюшных, брюшнотифозных и других микроорганизмов). Если для дифтерийных бактерий нужна свернутая сыворотка крови, то для туберкулезных — глицерин, который добавляется к питательным средам, для коклюшных бактерий — кровь, а для брюшнотифозных — желчь.
Создание методов культивирования микробов открыло необозримые просторы перед исследователями для экспериментального изучения инфекционных болезней. Стали быстро создаваться методы лабораторной диагностики, профилактики инфекций и их лечения.
Это лишь краткая иллюстрация трудностей, которые надо было преодолеть, чтобы раскрыть тайну возбудителей инфекционных болезней. Разнообразны болезни, а также поражения и места локализации микробов в организме. Тем более удивительными оказались открытия и достижения в одной из труднейших областей медицины-области инфекционных болезней. Открытия Пастера и Коха стали отправными пунктами для изучения роли микробов в возникновении заразных болезней человека, животных и растений. При таких обстоятельствах, как писал великий русский ученый И. И. Мечников, нужен был сильный толчок, чтобы из висевшего в воздухе представления об организованных заразных бродилах (т. е. микробах) выработалось строго доказанное научное убеждение в их действительном существовании.
За 70 лет (с 1849 по 1919 г.) были открыты бациллы сибирской язвы, возбудители проказы, стрептококки, дизентерийные амебы, гонококки, малярийные плазмодии, стафилококки, брюшнотифозные бактерии, пневмококки, туберкулезные бактерии, возбудители сапа, холерные вибрионы, дифтерийные бактерии, столбнячные бациллы, спирохеты возвратного тифа, менингококки, возбудители бруцеллеза, основные представители дизентерийных бактерий, возбудители газовой инфекции (различные виды), чумные бактерии, бациллы ботулизма, возбудитель сифилиса, бактерии коклюша, риккетсии — возбудители сыпного тифа и других заболеваний — риккетсиозов, возбудители туляремии. Это далеко не полный перечень открытий болезнетворных микробов, раскрывший тайны возникновения инфекционных болезней.