Следующим, 4-ым этапом в развитии микробиологии стал иммунологический. Границы его обозначаются со 2-ой половина 19 века до наших дней. Хотя формально датой его начала можно считать 14 мая 1796 г., когда Эдвард Дженнер впервые привил возбудитель коровьей оспы юному Джемсу Фиппсу. В дальнейшем он подтвердил, что привитой ребёнок не восприимчив к натуральной оспе.
Однако научно метод вакцинации был обоснован позже – в работах уже знакомого нам Луи Пастера и его коллег по Пастеровскому институту: россиянина Ильи Мечникова (1843-1916 гг.), и немца Пауля Эрлиха (1854-1915 гг.). Именно эта международная троица совершила или предварила фундаментальные открытия в иммунологии: фагоцитоз, рецепторное взаимодействие между клетками иммунитета, методы ослабления или инактивации возбудителя для приготовления вакцин. Мечников и Эрлих получили Нобелевскую премию за свои открытия совместно – в 1908 году.
Для учащихся: эту и другие публикации серии "Как мы изучали микробов" можно рассматривать как приложение к первой лекции курса согласно нового ФГОСа
Предыдущие части цикла:
Особенная слава «вакцинологов» была связана с победой над таким неизлечимым заболеванием как бешенство – укус бешеного животного в те годы неминуемо заканчивался смертью пострадавшего. Пастеру после долгих опытов удалось разработать технологию получения вакцины от бешенства – введённая в ранний период после укуса она с высокой вероятностью предотвращала угрозу заражения и смерти. Положительный опыт Пастера был быстро перенят в мире в виде создания «пастеровских станций», для вакцинации сначала от бешенства, а затем и против других инфекций.
Вторую после Парижа «пастеровскую станцию» создали усилиями соратника Пастера И. Мечникова в 1908 году в Одессе (тогда территория Российской Империи).
В дальнейшем именно вакцины помогли снизить заболеваемость и смертность от многих инфекций, а также впервые в истории человечества полностью ликвидировать на планете одну из них – натуральную («чёрную») оспу.
Если собрать все истории о разработчиках вакцин, то получится пухлый том, напоминающий мемуары ветеранов войн: здесь были свои поражения, горькие потери и оглушительные победы. Может когда-то попробую сделать подобное в рамках своего канала. А пока перейдём к следующему этапу
Молекулярно-генетический этап в развитии микробиологии связан с открытием нуклеиновых кислот (ДНК, РНК) и методов манипуляции генетическим материалом. Продолжительность его примерно со 2-ой половины 20 века – до наших дней.
Вообще представления о наследственности сложились гораздо раньше – Георг Мендель сформулировал свои законы ещё в феврале 1865 г. Дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК) впервые выделил из молок лосося швейцарский биохимии Ф. Мишер четырьмя годами позднее. Однако для него это была просто необычная органическая молекула с до конца неясными функциями. Чуть ли не сотня лет и труд множества людей понадобились на то, чтобы связать первое со вторым и доказать, что именно ДНК является физическим носителем генетической информации.
Сначала в 1903 г. Т. Бовери предполагает, что носителями наследственности являются хромосомы. В 1909 г. В. Иогансен вводит понятие «ген» как единицы наследственности (много позже это понятие сильно видоизменится, поскольку один признак могут кодировать несколько генов, плюс существуют гены-регуляторы и проч.). Годом позже – 1910 г. – Т.Х. Морган докажет, что гены расположены в хромосомах.
Ещё три с лишним десятка лет отметились другими значительными достижениями в генетике, но только в 1944 г. О. Эвери с коллегами доказал, что именно содержащаяся в хромосомах ДНК, а никакие другие молекулы, несёт в себе генетическую информацию. Иначе говоря – гены записаны в структуре ДНК. «Пазл» сложился.
Примерно посередине этого пути – в 1920-х годах советский учёный Н.И. Вавилов сформулировал закон гомологических рядов наследственности и изменчивости, «подружив» тем самым генетику и эволюционное учение. Тогда в СССР даже был открыт институт генетики, правда уже в 50-ых гг. ставший его директором тов. Лысенко попытался «натянуть сову» в лице марксистского учения на «глобус» эволюции клетки. А придя к невозможности этого, сначала «закрыл» генетику в СССР, а потом и сам институт. Учитывая, что именно гены определяют все свойства живых организмов и их клеток, «отмена» генетики в СССР привела к потере нашей страной приоритета во многих медико-биологических исследованиях того времени. Отставание пришлось спешно навёрстывать в послевоенные годы, но «пальму первенства» уже перехватили на Западе.
После эксперимента Эвери ещё 9 лет понадобилось на то, чтобы трём независимым (но общавшимся и немного «шпионившим» друг за другом) группам исследователей в Кембридже, Лондоне и Калифорнии удалось выяснить, что ДНК представляет собой молекулу в форме двойной спирали – в апреле 1953 года Ф.Крик, Дж.Уотсон, М.Уилкинс и Р.Франклин опубликовали доказательства этому в журнале Nature.
Затем больше 30 лет прошло, прежде чем удалось секвенировать полный геном – в 1977 г. «прочитали» вирус-бактериофаг FX-174. Ещё почти 20 лет – чтобы расшифровать геном невирусной природы: гемофильную палочку (бактерию H.influenzae, 1995 г.). Через год – первый геном эукариотического организма, пекарских дрожжей. В 1998 г. – геном многоклеточного существа, червя-нематоды C.elegans.
О расшифровке генома человека официально было объявлено 14 апреля 2003 г. Однако в 2022 г. коллектив авторов проекта (он так и назывался – «Геном человека») признался в журнале Science, что фактически работа по расшифровке всех повторов и труднодоступных мест человеческого генома завершена только сейчас, да и то не на 100 процентов.
За это время учёные научились не только «читать» азбуку генетики, но и немножко «писать»: в 1970 г. у уже упомянутой гемофильной палочки учёный Корнберг обнаруживает интересные ферменты – рестриктазы, которые позволяют разрезать ДНК в нужных местах и встраивать в неё фрагменты другой ДНК, однако оставалось непонятным, как это применить на практике – без живой клетки такая рекомбинантная ДНК бесполезна (вспоминаем вирусы).
Вспомнил про вирусы и Поль Берг, когда применил один из них – SV40 – чтобы доставить полученную им рекомбинантную ДНК внутрь клетки кишечной палочки. Так в 1972 году были заложены основы генной инженерии, потому что по сути П.Берг создал первый «вектор» вроде тех, что сегодня используют в векторных вакцинах вроде Гам-КОВИД-Вак и ГамЭвак-Комби (да, у «Спутник-Ви» был предшественник, разработанный тем же научным коллективом для борьбы с лихорадкой Эбола).
В 1983 г. К.Б. Муллис открывает полимеразную цепную реакцию (ПЦР), что резко облегчает «чтение» генов и открывает новую эру в диагностике инфекций и поиске ранее неизвестных микроорганизмов.
Наконец, в 2010 г. году учёными была полностью собрана живая искусственная клетка с минимально-необходимым набором генов. Образно можно сравнить это достижение с тем, как ребёнок, способный раньше лишь подрисовывать буквы в своей книжке с картинками, впервые написал слово «МАМА»
Ну а мы скажем ещё несколько слов напоследок: поэтому "продолжение следует..."
© Алекс Шел, сентябрь 2023 г. При копировании и использовании материалов ссылка на источник обязательна
