МИКРОБИОЛОГИЯ, 2004, том 73, № 5, с. 622-632
== ОБЗОР ^
УДК 579.8.086(047)
ЦИТОЛОГИЯ В ИНСТИТУТЕ МИКРОБИОЛОГИИ РАИ (1934-2004 гг.)
© 2004 г. В. И. Дуда*, М. Н. Поглазова**
*Институт физиологии и биохимии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН, Пущино **Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского РАН, Москва Поступила в редакцию 17.05.04 г.
Цитологические исследования являлись основным направлением научных работ Микробиологической лаборатории АН СССР (1930-1934 гг.), возглавлявшейся академиком Г.А. Надсоном, и созданного в 1934 г. на основе этой лаборатории Института микробиологии АН СССР. В рамках данного направления проводились исследования морфологии, тонкого строения микробных клеток, способов размножения, циклов развития, разрабатывались концепции эволюции микроорганизмов и их классификации. Логика выбора Г.А. Надсоном и его учениками этого направления в качестве центрального - понятна и обоснована. Столкнувшись с огромным разнообразием мира микроскопических существ, ученые стремились понять прежде всего природу, происхождение, эволюцию, изменчивость микроорганизмов, их место в системе известных царств органического мира. На фоне крайне скудных сведений о биохимическом составе и физиологии клетки цитологические исследования в 20-30-х гг. прошлого столетия действительно являлись передовым фронтом в биологии и играли роль, подобную той, которую выполняет в настоящее время молекулярная биология. Обнаружение и описание цитологами клеточных структур, органелл и органоидов (ядра и хромосом, клеточных оболочек и мембран, вакуолей и митохондрий и т.д.) приводило, как известно, к возникновению и развитию новых крупных направлений и дисциплин в биологии.
Г.А. Надсон всячески способствовал развитию цитологических исследований в стенах института, поощрял работы, в которых научные достижения в той или иной области микробиологии сопровождались наглядными иллюстрациями, основанными на визуальных микроскопических наблюдениях микробиологических объектов. В этом можно убедиться, ознакомившись с трудами Г.А. Надсона и его учеников, опубликованными в двухтомнике его "Избранных трудов" в 1967 г. к 100-летию со дня рождения [1]. В нем приведен значительный список публикаций, что позволяет нам не цитировать их в данном обзоре.
Даже краткое знакомство с трудами этого крупного ученого и талантливого исследователя,
обладавшего даром научного предвидения, поражает, насколько широк был круг его интересов, высока степень эрудиции и стремления к всестороннему подходу в решении различных микробиологических проблем.
К моменту создания Института микробиологии результаты трудов Г.А. Надсона и его учеников представляли собой достаточно солидную базу научных достижений. Можно без преувеличения сказать, что тогда был заложен прочный фундамент в основание микробиологической науки, а идеи и подходы Г.А. Надсона в разрешении тайн и загадок природы до сих пор остаются актуальными.
В созданном Институте микробиологии традиционно поддерживались цитоморфологические исследования, в результате чего уже тогда были достигнуты определенные успехи. Большой вклад в развитие цитологического направления внесен в разное время учениками Г.А. Надсона, будущими докторами наук, членами-корреспондентами и академиками, - А.А. Имшенецким, М.Н. Мейсе-лем, Н.А. Красильниковым, В.И. Кудрявцевым, А.Е. Криссом, Я.И. Раутенштейном и др., ставшими впоследствии классиками отечественной науки.
Формирование личности Г.А. Надсона как ученого началось еще в студенческие годы, при этом огромное влияние на него оказал крупнейший физиолог растений академик А.С. Фамин-цин, заведующий кафедрой ботаники С.-Петербургского университета, который высоко ценил значение "низших водорослей" как превосходных объектов для решения многих важных вопросов микробиологии и физиологии. Развивая идеи своего учителя, Г.А. Надсон сконцентрировал свое внимание на установление закономерных связей между физиологией изучаемых им микроорганизмов с их видовыми и родовыми особенностями, морфологией, циклом развития, тонким строением, биохимией обмена веществ и экологией. На основе обобщения полученных результатов он развил важные концепции о симбиотических и антагонистических взаимоотношениях организмов, о функциях морфологических структур, о систематике, эволюции, геологической деятельности микробов, которые легли в основу деятельности разных отделов Института микробиологии.
Большое внимание Г.А. Надсон уделял систематике микроорганизмов, выявлению и описанию новых видов водорослей, грибов, дрожжей и бактерий. Благодаря этим исследованиям в институте были начаты и активно развивались исследования по систематике дрожжей под руководством В.И. Кудрявцева, а также по систематике бактерий и актиномицетов под руководством Н.А. Красиль-никова, которые завершились созданием определителей по этим группам микроорганизмов. Нужно отметить, что при описании новых видов и родов микроорганизмов, существенное значение имели и имеют в настоящее время морфологические признаки и данные о тонкой структуре клеток.
Увеличение в последующие годы числа новых видов микроорганизмов, выделенных из разных экологических ниш усилиями почвенных и водных микробиологов, экологов, геохимиков и других специалистов, привели к мысли о создании коллекции культур, которая была сформирована и длительное время развивалась в ИНМИ, а затем была переведена в Институт биохимии и физиологии микроорганизмов РАН (Пущино). В ИНМИ и в настоящее время продолжается большая работа по выделению новых микроорганизмов. Направление, инициатором которого был 70 лет назад Г.А. Надсон, успешно развивается благодаря деятельности многих отделов и лабораторий, в частности, возглавляемых академиками Г.А. Заварзиным, М.В. Ивановым, чл.-корр. РАН Г.И. Каравайко, чл.-корр. РАН В.Ф. Гальченко, д.б.н., проф. В.М. Горленко, д.б.н. Д.И. Никитиным, д.б.н. Е.А. Бонч-Осмоловской и др.
Ведущую роль в становлении и развитии цитологического направления в Институте микробиологии сыграл М.Н. Мейсель, выполнивший под руководством Г.А. Надсона ряд работ еще в студенческие годы и во время аспирантуры. Особенно перспективными оказались исследования по действию на микробные клетки различных экстремальных факторов, которое сопровождалось структурно-функциональными внутриклеточными перестройками. Такие перестройки особенно наглядно проявлялись в клетках дрожжей, впоследствии ставших основными объектами М.Н. Мей-селя. Необходимо отметить, что Г.А. Надсон придавал большое значение выбору объекта для достоверного установления и демонстрации экспериментальных фактов и анализа полученных результатов.
Выдающиеся работы Г.А. Надсона и Г.С. Филиппова по действию лучей радия на биологические объекты, начатые еще в 1924 г., в которых несколько позже принял участие и М.Н. Мейсель, стали классическими и основополагающими в области радиобиологии и радиационной генетики. Основная часть работ на эту тему представлена во II томе его "Избранных трудов" [1]. В них впер-
вые приводятся экспериментальные доказательства мутагенного действия радиации на биологические объекты, в частности, на дрожжи. Радиобиологические исследования, несмотря на важность проблемы, которую они затрагивали, составляли лишь часть научной деятельности М.Н. Мейселя в ранний период его работы в институте. Круг его интересов как и у Надсона был чрезвычайно широк [2]. Примерно в эти же годы ему удалось впервые обнаружить структурно-функциональные перестройки в клетках дрожжей при переходе от аэробного к анаэробному типу обмена. Крупным вкладом в науку и практику стали его работы в области микробной витаминологии. Были развиты представления о гипер- и гиповитаминозах. На основе изучения цитологии и физиологии дрожжей, выращенных в условиях витаминного дисбаланса, разработаны новые экспресс-методы получения тиамина, рибофлавина, инозита, эргостерина. Эти и другие материалы вошли в докторскую диссертацию М.Н. Мейселя и были опубликованы в монографии "Функциональная морфология дрожжевых организмов" [3].
В 50-60-е гг. прошлого столетия, будучи уже заведующим отделом Функциональной цитологии микроорганизмов, М.Н. Мейсель продолжил исследования по проблеме действия ионизирующего излучения на клетки микроорганизмов, что было связано с наращиванием в мире ядерного потенциала и активизацией исследований по применению атомной энергии в мирных целях. Функционально-морфологическое направление, применяемое им в радиобиологических исследованиях, позволило выявить ряд принципиально новых и важных фактов по механизму действия излучений. Была установлена радиочувствительность структур и функциональных систем, определена жизнеспособность облученных клеток и патологические изменения в них, обнаружена причина задержки размножения дрожжевых клеток, получены новые данные о реакции на облучение цитоплазмы, ядер, митохондрий и клеточной стенки. Цитологические исследования сопровождались биохимическими анализами, позволившими выявить тонкие механизмы биохимических процессов, связанных с окислительным фосфорилиро-ванием, циклом трикарбоновых кислот, аминиро-ванием, обменом нуклеиновых кислот и стеринов [4-8]. Специальный цикл работ был посвящен механизмам реактивации дрожжей, поврежденных ионизирующим излучением и радиомиметическими химическими агентами [6, 9]. Результаты фундаментальных исследований по действию радиации на микробные клетки имели не только важное теоретическое значение, но и нашли практическое применение. Так, усиление синтеза стеринов под влиянием радиации было использовано для разработки производственного метода получения эргостерина, а данные исследований по влиянию высоких доз
облучения на жизнеспособность бактерий использованы при решении вопросов лучевой стерилизации [5, 7].
В 60-70-е гг. прошлого века под руководством М.Н. Мейселя сотрудниками отдела был выполнен большой цикл работ, касащийся путей и механизмов усвоения дрожжевыми клетками водо-нерастворимых веществ (высших жирных кислот, спиртов, н-алканов). С помощью электронно-микроскопических и флуоресцентных методов было установлено, что эти вещества проникают чере
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.