Заключение

В Программе Коммунистической партии Советского Союза, принятой на XXII съезде КПСС, отмечено значение микробиологии в числе других биологических наук и указаны задачи: "...важное значение приобретают изучение и широкое использование микроорганизмов в народном хозяйстве и здравоохранении, в том числе для выработки пищевых и кормовых средств, витаминов, антибиотиков, ферментов, для изыскания новых приемов агротехники".

Микробиология имеет большие достижения. Но потребности общества выдвигают перед микробиологией все новые задачи, требующие своего разрешения.

Если фауна и флора нашей планеты хорошо изучены зоологами и ботаниками, микробиологам до сих пор известна только небольшая часть невидимого живого мира. Общепринятыми лабораторными методами, по мнению многих ученых, можно обнаружить не более 10-20% микробного населения планеты. Так, в поисках культур актиномицетов, образующих антибиотические вещества, было выделено в разных странах мира много тысяч культур и при этом описаны сотни новых видов актиномицетов, оказавшихся ранее совершенно неизвестными ученым. В последнее время в связи с усовершенствованием электронной микроскопии и тканевых культур открываются все новые и новые вирусы (аденовирусы, энтеровирусы и др.). Не так давно был открыт широко распространенный в шахтах с кислыми водами микроб Тиобациллус феррооксиданс (1947). Теперь микробиологи даже удивляются, почему раньше не замечали этого микроба. На глубинах океанов открыты целые семейства новых микробов. Б. В. Перфильев и Д. Р. Габе разработали новый метод микроскопии в стеклянных плоскопараллельных капиллярах, при помощи которого они открыли несколько групп очень своеобразных бактерий, о существовании которых микробиологи не подозревали. Бактерии были найдены в пруду биостанции Ленинградского университета. Б. В. Перфильев же открыл микроб рудообразователь, названный им Металлогениумом. Совсем недавно нашли, что красно-бурый цвет калийной соли сильвина зависит не от окислов железа, как принято думать, а от замурованных в них 350 млн. лет назад микроскопических водорослей. Вот сколько оказалось неизвестных до последнего времени микробов. А сколько еще остается не открытыми до сих пор! Нужно думать, что среди неизвестных микробов имеется много полезных для человека, как, например, упомянутые микробы рудообразователи.

Исключительно важное значение приобретают исследования обмена веществ микроорганизмов, работы в области углубленного изучения физиологии, биофизики, биохимии микробов. Они важны для всех отраслей микробиологии.

Перед микробиологами стоит большая задача разработки микробиологических методов синтеза многих пищевых и физиологически активных веществ. Если со времен Пастера, основателя микробиологии, развивалась главным образом микробиология бродильной промышленности (виноделия, спиртовой, молочнокислой, уксуснокислой и др.), то в настоящее время начинает развиваться промышленность микробиологического синтеза. Ряд продуктов, получавшихся путем брожения с помощью микробов, теперь стал производиться чисто химическим путем из дешевого непищевого сырья (этилового спирта, бутилового спирта, ацетона и др.). Самые разнообразные микроорганизмы: дрожжи, грибы, актиномицеты, бактерии - способны синтезировать различные крайне необходимые вещества: белки, аминокислоты, антибиотики, ферменты, витамины, различные органические кислоты, стимуляторы роста, промежуточные продукты. Под воздействием микробов из более простых молекул даже непищевого сырья образуются вещества очень сложного состава. Синтез белков пока недоступен для химической технологии, поэтому имеется большая потребность в производстве различных белков. Сами микробные тела, их биомасса очень богаты белком. Они являются отличной добавкой в корм животным. В последнее время кормовые дрожжи получаются не на пищевом сырье, а на гидролизатах древесины. Для получения гидролизатов необходимо большое количество минеральных кислот и кислотоустойчивой аппаратуры. Поэтому поставлена задача получения белка микробиологическим методом из углеводородов нефти, природных газов. Найдены микроорганизмы, которые на средах с парафиновыми углеводородами, органическим или неорганическим азотом и фосфором образуют большую массу клеток, содержащих 45-50% белка, близкого по составу к животному белку. Если принять во внимание, что во всем мире имеется ежегодно дефицит в 3 млн. т белка, что равно 15 млн. т мяса, то ясно, какое значение имело бы производство микробного белка, к тому же в 15-30 раз более дешевого, чем мясо. Задача эта очень перспективна.

В различных отраслях промышленности широко применяются ферменты, образуемые высшими растениями или животными. Но в последнее время эти ферменты начинают вытесняться микробными ферментами. В ряде случаев они более активны, их легко получить из непищевого сырья, они имеют большое разнообразие своего действия. Амилаза, образуемая плесневыми грибами, все больше применяется для осахаривания крахмала в пивоварении, хлебопечении, в спиртовом и крахмальном производстве. Бактериальная амилаза применяется для расшлихтовки хлопчатобумажных и других тканей. Микробные протеиназы употребляются для удаления желатинового слоя с кинопленок, удаления волоса со шкур, смягчения кож.

Имеет огромное значение получение при помощи микробов аминокислот, особенно незаменимых в пище человека и животных метионина, триптофана, лизина. Совсем недавно разработан метод получения лизина при помощи Micrococcus glutamicus. Применение ферментов все время расширяется. Стали применять фермент стрептокиназу в медицине для борьбы с тромбофлебитом, целлюлазу для усвоения грубых кормов животными. Полисахариды (декстраны, левуланы) некоторых бактерий оказались одним из лучших заменителей плазмы крови. Найдены специализированные водородные бактерии, которые, развиваясь в смеси газов - водорода, кислорода и углерода, синтезируют жир в количестве 65% от веса их сухих клеток.

Из этих немногих примеров видно, какие богатые возможности имеются в мире микробов, какие широкие перспективы открываются в отношении микробиологического синтеза многих жизненно необходимых продуктов. Нужно искать культуры, обладающие хорошими производственными свойствами, научиться создавать условия, при которых они дают наибольшую отдачу. В зависимости от того, в каких условиях происходит процесс, можно заставить, например, один и тот же гриб синтезировать антибиотик или фермент, лимонную или глюконовую кислоту. Микроорганизмы являются самым благодарным материалом для селекции, здесь необъятное поле деятельности для селекционеров. При помощи различных мутагенов уже получены высокопродуктивные мутанты, образующие разные ферменты, витамины, антибиотики.

В некоторых случаях представляется очень выгодным сочетание микробиологического синтеза с химическим. В одних случаях сначала получают продукт микробиологическим путем, а затем подвергают его химической обработке. Так получили полусинтетические препараты пенициллина, витамина С. В других случаях с помощью микроорганизмов легче произвести тонкие изменения в веществах, полученных синтетическим путем, например, трансформации кортизона в преднизон и преднизолон, применяемые против ревматизма и полиартрита.

Проф. Д. Бернал считает, что микробиологическое производство продуктов питания в ближайшем столетии будет одним из главных путей производства сначала корма, а позже, может быть, и продуктов питания человека.

Велика роль микробиологии в разрешении задачи создания изобилия сельскохозяйственных продуктов. Наиболее важной задачей является биологическая фиксация азота - повышение азотфиксирующих свойств микробов, усваивающих азот из воздуха, поиски новых азотфиксаторов, резкое повышение продуктивности нитрагина, азотобактерина, изучение сущности процесса биологической фиксации азота и пр. Это особенно важно потому, что на всем земном шаре ежегодно с урожаем уносится из почвы около 100 млн. т азота, из которых лишь 20 млн. т покрывается удобрениями. Промышленное получение азота из атмосферы требует огромных затрат электроэнергии для создания высоких температур и давлений. Чтобы удешевить получение азота, необходимо создать в промышленности катализаторы типа ферментов азотфиксирующих бактерий, которые работают при обычной температуре и давлении. Раскрытие подобных процессов в живых организмах сделало бы возможным построение новой химической, неизмеримо более совершенной технологии с устранением сложной аппаратуры, высоких температур и давлений. Во второй важнейшей проблеме - познании процессов фотосинтеза и хемосинтеза - микробиология также должна внести свой существенный вклад.

Главнейшей задачей медицинской микробиологии является проблема диагностики, лечения, профилактики и ликвидации инфекций. В настоящее время наиболее распространенными являются вирусные заболевания, и если учесть возможную роль вирусов как причину возникновения злокачественных опухолей, то становится понятно, почему главное внимание микробиологов обращено к вирусам и вызываемым ими заболеваниям (гриппу, кори, инфекционному гепатиту и др.). Требуют разрешения следующие вопросы: взаимодействия вируса и клетки, наследственность и изменчивость вирусов, химико- и антибиотикотерапия их, действие интерферона и ферментов типа нуклеаз и др. В области иммунологии еще очень много неразрешенных вопросов, в первую очередь образование антител и их взаимоотношения с антигенами. Очень высокая эффективность живых вакцин против туляремии, полиомиелита указывает путь к изысканию новых вакцин против многих других инфекционных заболеваний. Но медицине теперь требуются не только вакцины, сыворотки, антибиотики, но и другие вещества микробиологического синтеза в большем количестве и лучшего качества.

Развитие производства микробиологического синтеза настоятельно требует разработки схем непрерывного размножения микроорганизмов в проточных культурах, создания автоматизированных аппаратов, регистрирующих состав питательных сред, скорость роста микробов, биосинтез получаемых продуктов и пр. Непрерывное поточное производство в 5-10 раз более производительно, чем цикловое производство, а это дает возможность в несколько раз сократить строительство новых заводов.

Вновь зародившиеся науки - геологическая и космическая микробиология - уже имеют свои достижения.

Микроорганизмы являются наиболее простыми формами жизни. Поэтому они представляют собой весьма удобные модели для изучения многих проблем общей биологии, выяснения сущности явления жизни, овладения и управления жизненными процессами, в частности обменом веществ и наследственностью организмов. В настоящее время биологические науки не могут развиваться без изучения генетики, в частности генетики микроорганизмов. Успехи современной генетики в значительной степени зависят от того, насколько широко в генетических исследованиях используются микроорганизмы. На микроорганизмах можно изучать вопросы генетики на молекулярном (ДНК, РНК), субклеточном (фаги, вирусы) и клеточном (бактерии, грибы) уровнях.

Основными задачами управления жизнедеятельностью микробов в микробиологии являются: закономерное получение культур микробов с определенными, заранее заданными свойствами; максимальное увеличение продуктивности полезных микробов; полное обезвреживание и уничтожение возбудителей инфекционных заболеваний человека, животных и растений и других микробов, приносящих вред.

Мы указали только наиболее важные задачи микробиологии. Нет возможности останавливаться на частных задачах. Они тоже важны, и их много. Многие из них упомянуты в различных главах книги,

В нашей стране наука, в том числе и микробиология, превращается в непосредственную производственную силу, а производство становится сферой применения достижений науки.