Noua știință - gnotobiologie
Deodată, descifrăm termenul "gnotobiologie" - știința vieții non-microbiene. Se crede că acum are vreo 10 ani. Așadar, a fost decisă la cel de-al IX-lea Congres Microbiologic Internațional, care a avut loc la Moscova în 1966. În același timp, aici se spune că vechea zicală se justifică complet, că "adesea nou este un vechi bine uitat". În orice caz, ideea dacă organismele superioare pot exista fără germeni sa născut aproape simultan cu știința microbilor - microbiologia. Prima întrebare a fost formulată de Pasteur. Dar mai întâi un mic raționament.
Dacă întrebați un biolog, naturalist, ceea ce, în opinia sa, cele mai potrivite pentru condițiile de existență a ființelor vii, el nu a ezitat să răspundă că, desigur, condițiile naturale în care acest tip de stabilit și locuite. Cu toate acestea, toți cei care reproduc animale sau plante știu că pentru ei este posibil să se creeze (de obicei în cazul) condițiile de creștere care sunt puternic diferite de cele naturale. Și nu dăunează.
Dimpotrivă, adesea asemenea condiții se dovedesc a fi nu numai potrivite pentru dezvoltarea acestui organism, ci și mai favorabile.
Și aici apare o întrebare simplă: ce se înțelege prin condițiile existenței sau, mai exact, prin habitatul în mediul natural? Răspunsul obișnuit: .. temperatura, umiditate, intensitate de lumină, un anumit tip de produse alimentare, interspecii relațiile cu „vecinii“ lor etc. Și puțini oameni cred despre faptul că unul dintre universale și obligatorii condițiile factori ai mediului natural pentru toate ființele vii de pe planeta noastră , este prezența microorganismelor. Microbii, dacă pot spune așa, impregnează literalmente forme mai organizate de viață.
Dar în ce măsură este necesară prezența microbilor pentru existența organismelor superioare? Ar trebui să fie întotdeauna considerate ca fiind cele mai grave dușmani de microbi care doresc să distrugă, pentru a perturba și distruge ființe vysheorganizovannye, sau, dimpotrivă, există microorganisme nu sunt numai utile, și poate chiar absolut necesar pentru viața plantelor și animalelor? Aceasta este întrebarea pe care Pasteur a propus-o Academiei Franceze de Științe în 1895. El însuși știa foarte mult. El știa că majoritatea microorganismelor pe care le-a tratat în studiile sale, ajungând în corpul uman sau animal, provoacă de obicei boli, adesea severe și chiar incurabile. Totuși, Pasteur a crezut că existența unor organisme mai înalte în afara lumii microbilor este imposibilă.
"Nu ascund", a scris el, "că dacă aș avea timp, aș face acest studiu cu o idee preconcepută că viața în aceste condiții (non-microbiană) este imposibilă". Și Pasteur nu este greu de înțeles. La urma urmei, el era foarte conștient de importanța enormă pentru existența organismelor superioare ale transformărilor chimice furnizate de procesele de fermentație. Aici, de asemenea, microbii lucrează. Și este destul de firesc să presupunem că (pe conținut de miligram de 143 de milioane de bacterii), există specii care acțiunea sa chimică furnizează organismului cu digestie, și, în consecință, existența acesteia în rândul populației microbiene nenumărate noastre intestinele. Pe scurt, întrebarea stă în mod clar: pot fi ființe înalte dezvoltate să trăiască și să se dezvolte în mod normal într-un mediu non-microbian? Motivul a fost inutil. Cuvântul a rămas pentru experiment.
Prima încercare în această direcție a fost aparent experimentele lui Tirfelder și Nuttal, efectuate în 1895. Cercetătorii au decis să ridice puii de cobai, extrași din uter prin operație cezariană, în condiții absolut aseptice. Sterilitatea a fost menținută atât în timpul operației, cât și la întreținerea ulterioară a animalelor. Mănâncă cobai cu lapte sterilizat. Experimentul a durat doar 10 zile, iar rezultatele sale ar putea fi interpretate în moduri diferite. Da, într-adevăr, zece zile, cobaii tineri trăiau într-o "lume non-microbiană". Nu au murit. În plus, au câștigat greutate. Dar imediat se dovedește: adăugat pentru cont. hrana nedigerată. Laptele sterilizat înghețat și-a umplut intestinele.
În general, prima încercare experimentală de a elucida posibilitatea unei existențe nemicrobiene a organismelor superioare nu a dat un răspuns clar. „Condiții de viață?“ - "Da" - "Cât?" - "10 zile" - "Pot fi mai mult?" - "Necunoscut!"
Sottelius a lucrat cu puii. Studiul a durat câțiva ani, petrecut în principal pentru depășirea nenumăratelor dificultăți tehnice în stabilirea de experimente. Dar a câștigat ingeniozitatea și perseverența: Sottelius a reușit să obțină condiții aseptice de creștere. Și ce? Puii crescuți în astfel de condiții erau slabi. În dezvoltarea lor, au rămas mult în urma celor de control. Mai des pur și simplu au pierit. Dar experimentul continuă. Numai în hrana puiilor experimentali se adaugă microbi (Bacilus colli - E. coli), deoarece bunăstarea lor se îmbunătățește și dezvoltarea este normală. Mai ales că, în curând, doamna Mechnikova observă o astfel de imagine cu privire la mormoloci. Într-un mediu non-microbian, dezvoltarea tadpolelor încetinește, iar metamorfoza (transformarea tadpolei într-o broască) nu are loc. În grupul de control, totul merge bine.
Deci, la sfârșitul secolului XIX - începutul secolului XX, experimentul pare să fi spus cuvântul său: predicția lui Pasteur a fost corectă. Lumea microbilor și lumea ființelor mai bine organizate în cursul multor milenii de evoluție și coexistență reciprocă au găsit astfel de legături strânse încât este imposibil să le distrugem.
Și totuși, în 1912, Cohendi ajunge la o concluzie total opusă. A lucrat, ca și Sottelius, cu puii, pe care Pasteur i-au arătat în continuare ca creaturi create de natură pentru astfel de experimente. La urma urmei, într-un ou, un pui se dezvoltă într-o lume miniaturală care nu conține alte lucruri vii. Tehnica experimentului Kohendi a fost destul de complexă și perfectă până în acel moment.
În ziua 18-a 19-a de incubație, ouăle au fost preluate de sub pui, dezinfectate cu o soluție caldă de 1% de mercur și plasate într-un aparat special. Era o cameră relativ mare (mai mult de un metru) în care un sistem special menținea o alimentare constantă a aerului steril cu o anumită umiditate. Camera a fost împărțită în două compartimente. Cele mai mici, în cazul în care ouăle au fost plasate, au jucat rolul unei găini artificiale. A fost o temperatură de 40 de grade. Cel de-al doilea compartiment era pentru puii nou-născuți, într-o curte de mers pe jos, unde găsiseră hrană sterilizată. Aici puicuțele pot circula liber, pot bea apă, pot coace boabele și din când în când se coacă lângă gaina artificială. Temperatura din interiorul "curții" era de 24 de grade.
Aici, în astfel de condiții, Cohendi a crescut găinile pentru 15, 20, 33 și în unele experimente 40 de zile. Desigur, cercetătorul a vrut să facă mai multe experimente, dar tehnica a eșuat. În ciuda excelenței, dispozitivul conceput de Kohendi a devenit curând înghesuit pentru găini.
Dar să vedem rezultatele acestor experimente. Au fost o mulțime de replici și, în toate cazurile, cultivate într-un mediu non-microbian, puii s-au dovedit a fi aceiași în înălțime și greutate, apoi ușor mai mari, apoi chiar sub cei de control. Diferența a fost întotdeauna în limita fluctuațiilor individuale obișnuite. Nu au fost puii "microbieni" diferiți de control și de dezvoltarea lor anatomică și fiziologică.
Toate experimentele Kohendi destul de clar se poate concluziona că existența unor vertebrate pot avea cel puțin un moment dat, în absența germenilor, iar aceste condiții nu provoacă nici tulburări în viața și dezvoltarea organismului. Cu toate acestea, indiferent de cât de demonstrative sunt aceste rezultate, ei încă nu au mărturisit că organismul își poate petrece toată viața și se poate multiplica într-un mediu aseptic. Adevărat, în principiu, o astfel de oportunitate a fost în curând stabilită de către Delcourt și Gyueno, dar pentru. zboară de muște de fructe. Acești cercetători, folosind echipamente sofisticate și ingenios și care au lucrat timp de mai mulți ani, au primit multe mii de insecte complet sterile pentru mai mult de 20 de generații. Și ei ar putea pretinde pe bună dreptate „, care zboara acestea pot evolua, suferi de transformare și de a reproduce in mai multe generații, fără nici o participare a microbilor creșterea lor nu face numai mai repede decât într-un experimente de control non-aseptice, dar rata lor de mortalitate este extrem de redusă ;. Aproape toate ouăle puse de muște oferă insecte capabile de reproducere, în timp ce atunci când sunt dezvoltate în condiții obișnuite, mortalitatea este adesea atât de mare încât poate chiar duce la dispariția generațiilor întregi ".
Deci, dacă extindem acum concluziile obținute în experimente cu insecte la vertebrate, atunci există motive să credem că toate animalele pot trăi și se pot dezvolta în condiții non-microbiene. Da, dar se poate face asta? Mustele au muște, iar la vertebrate sunt departe. Pentru o judecată finală, au fost necesare experimente noi și mai demonstrative, iar acest lucru este în primul rând un echipament tehnic mai perfect.
Această tehnică a fost creată abia în mijlocul acestui secol. Rolul principal a fost jucat de plasticul și materialele plastice noi, care oferă o barieră antimicrobiană sigură și convenabilă în camere de diferite modele. Metodele originale de sterilizare alimentară au fost dezvoltate până la aplicarea radiațiilor ionizante. Creatorii camerelor non-microbiene au folosit cele mai recente progrese în electronică și automatizare, controlând și menținând în interiorul camerelor condiții stabile și bine reglementate de mediu (temperatură, umiditate, compoziția gazelor etc.).
Pe scurt, aproape toate realizările gândului tehnic al acestui secol au fost folosite de gnotobiologie. Și poate că este corect să considerăm în acești ani momentul nașterii gnotobiologiei ca disciplină științifică independentă, având propriile scopuri și obiective, propria sa metodă de investigare, terminologia proprie. Acum, atât în străinătate, cât și în țara noastră, au fost create colonii întregi de pui, microbieni, șobolani, cobai, șoareci, zboară de Drosophila, iepuri. În unele colonii, animalele s-au dezvoltat până în a șaptesprezecea generație. Și rândurile de gnotobionți (animale non-microbiene) sunt reînnoite tot timpul. Rândul a venit și la mamiferele mari. Pisici, microbi, viței, porci, miei și chiar acum au fost obținute. burros. Maimuțe cultivate și ne-microbiene. De regulă, toate gnotobionții-mamifere se dezvoltă la fel de bine și se comportă atât de activ ca animalele obișnuite. Este adevărat, în condiții non-microbiene, mamiferele mari nu se reproduc, dar acest lucru, după cum se spune, este o "problemă a tehnicii goale". E vorba de dimensiunile camerelor. În general, succesele gnotobiologiei sunt deja semnificative.
Și totuși, potrivit biologului american TD Lucky, aceasta este doar o fază timpurie în dezvoltarea gnotobiologiei ca știință. Sfârșitul acestei faze a copilariei îl definește în 1972. Norocul poate fi de încredere, deoarece el însuși a făcut multe pentru geneza (mai exact - renașterea) gnotobiologiei. Conceptul și perspectivele sale ca data exactă, deoarece coincide cu una dintre etapele programului spațial american, care se află pe 1972 planificat a trimite o navă spațială. Și, probabil, va exista o întindere, dacă spunem că printre numeroasele tehnice, ASTRO-navigație și alte probleme asociate cu zboruri spre alte planete, problema compoziției speciilor și numărul de microflorei în spațiul închis al navei spațiale este una dintre cele mai importante.
Viitorul zbor spre Marte va dura mai mult de doi ani. Și cum se vor comporta microbii care locuiesc în intestinul uman în acest moment? Ce ar trebui să mănânce cosmonauturile?
Se știe că diferiți nutrienți au o mare influență asupra compoziției microflorei și a interacțiunii dintre diferitele tipuri de bacterii - aceasta a fost dovedită de Ilya Ilici Mechnikov. În plus, sa stabilit că la o persoană izolată într-un mediu biologic restricționat, schimbările în florei intestinale se observă deja la două săptămâni după izolare și spre forme patogene. Cabina cabina spațiale este doar un astfel de spațiu biologic limitat, izolând complet organismele din mediul extern. Acesta este un microcosmos independent, închis, cu microflora aeriană, care va fi obținută pe Pământ. Și ce schimbări vor apărea printre microbii aerului într-o navă spațială în timpul unui zbor lung? La urma urmei, printre populația microbiană a aerului, pe lângă microorganismele inofensive, există și microorganisme patogene. Sau poate compoziția microflorei de aer ar trebui să fie predeterminată de către microbiologii care pregătesc zborul și definiți strict? Sau poate este mai ușor: să faceți aerul steril deloc?
Dar atunci mâncarea astronauților ar trebui să fie sterilă și ei înșiși, cosmonauți, ar trebui să devină gnotobionți. Și cât mai mult posibil? Este imposibil ca viitorul cosmonaut să crească într-o cameră non-microbiană de la naștere până la începutul unei nave spațiale. Pot să dau antibiotice cosmonauturilor? Care dintre ele?
Gnotobiologia ar trebui să răspundă la toate aceste întrebări. Cum vor fi rezolvate, probabil vom afla în curând. În orice caz, munca se face intens. Probabil se poate spune că cel mai probabil în interiorul unei nave spațiale de cabină este creată o lume microbiană, este strict controlat și echilibrat cu privire la compoziția de specii de microflorei atât astronauți și mediul înconjurător al navei închise.
Dar alte soluții sunt posibile. În general, timpul va spune. Gnotobiologia se dezvoltă rapid. Apropo, problemele "spațiului" sunt departe de singurele pe care această știință este chemată să le rezolve.
Studiul acestor sisteme este foarte important pentru rezolvarea multor probleme, atât din punct de vedere pur microbiologic, cât și din punct de vedere biologic general și medical. Amintiți-vă de problema antagonismului natural și violent al microbilor? Și cum se tratează inamicii unul pe celălalt prin intrarea în corp? Sau, dimpotrivă, sinergia (comunitatea) a microbilor. Se manifestă în întărirea reciprocă a efectului asupra microbului asupra organismului de către un alt microb. Există multe boli infecțioase cauzate de astfel de asociații "prietenoase" de microorganisme. Și cum se dezvoltă aceste asociații? În ce condiții și ce fel joacă rolul de lider? Sau, poate, sunt egali în drepturi și trebuie să se lupte imediat cu toată lumea?
Răspunsurile clare la aceste întrebări pot fi obținute numai prin studiul sistemului tribiotic (dacă este vorba de două tipuri de microbi). De asemenea, studiul sistemelor dibioticheskih oferă o înțelegere mai profundă a mecanismelor de imunitate, deoarece nu există „pură“ este definit relația dintre un organism mai mare, și înainte de acest lucru (și cel mai important, singurele) specii de microorganisme.
Animalele gnotobiologice sunt, de asemenea, utilizate în studiile virologice, atunci când studiază natura virală a cancerului și a altor boli virale. În general, animalele gnotobiotice reprezintă un model ideal, dacă nu să spun, ideal pentru rezolvarea celor mai diverse probleme ale microbiologiei medicale, un model a cărui importanță nu poate fi supraestimată. La urma urmei, în acest fel, cercetătorii intră în mâinile unui alt instrument care permite pătrunderea în secretele lumii microbilor și, cel mai important, agenții patogeni. Dar, pentru a învăța în detaliu modul în care aceste microorganisme interacționează unul cu celălalt și organismul superior înseamnă a obține cheia pentru a crea noi modalități mai eficiente de a trata cu ele.
Ei bine, dacă acum te duci înapoi la întrebarea care a început povestea noastră despre gnotobiologii dacă omenirea nu ar trebui să încerce să distrugă toate lumea microbiană și să intre într-o nouă existență „eră a germfree“? Răspunsul nu poate fi decât unul singur: nu ar trebui să fie, cel puțin nu ar trebui să fie, pentru ca boala cauzatoare de microbi sunt doar o mică parte a reprezentanților nu lumii imens și încă cunoscute (în care veți vedea eseuri mai târziu). Cu toate acestea, pentru a elimina toți microbii patogeni, omul poate și trebuie să elimine bolile infecțioase. El caută acest lucru și așa va fi! Un angajament este succesul microbiologiei, pe care l-am descris aici.
În lupta dintre lumea microbilor și lumea oamenilor, un om va câștiga. Din nefericire, totuși, această cale nu este netedă, iar oamenii înșiși sunt de vină, dar acesta este subiectul următorului eseu.
Trimiteți-le prietenilor: