Вся электронная библиотека      Поиск по сайту

БИОГРАФИИ РУССКИХ УЧЁНЫХ

медицина, биология, ботаника

 

Сергей Николаевич Виноградский

 

 

 микробиолог Сергей Виноградский

 

Смотрите также:

 

История науки

 

История медицины

 

Медицина в зеркале истории

 

Биология

 

Медицинская библиотека

 

Медицинская энциклопедия

 

Судебная медицина

 

Микробиология

 

Физиология человека

 

Биогеронтология – старение и долголетие

 

Биология продолжительности жизни

 

Внутренние болезни

 

Внутренние болезни

 

Болезни желудка и кишечника

 

Болезни кровообращения

 

Болезни нервной системы

 

Инфекционные болезни

 

Палеопатология – болезни древних людей

 

Психология

 

Общая биология

 

Паразитология

 

Ботаника

 

Необычные растения

 

Жизнь зелёного растения

 

Защита растений от вредителей

 

Справочник по защите растений

 

Лекарственные растения

 

Необычные деревья

 

Мхи

 

Лишайники

 

Древние растения

 

Палеоботаника

 

Пособие по биологии

 

Валеология

 

Естествознание

 

Происхождение жизни

 

Развитие животного мира

 

Эволюция жизни

 

1856-1953

 

Выдающийся микробиолог Сергей Николаевич Виноградский является одним из основоположников общей и почвенной микробиологии. Открытием хемосинтеза, разработкой основ экологического направления в почвенной микробиологии, изучением важнейших проблем морфологической изменчивости микроорганизмов С. Н. Виноградский внес ценнейший вклад в развитие микробиологии. Его заслуги перед наукой пользуются всемирным признанием, а его имя стоит в одном ряду с именами Пастера, Коха, Мечникова, Листера.

 

Сергей Николаевич Виноградский родился в Киеве 13 сентября 1856 г. в семье юриста. Окончив в 1873 г. Вторую киевскую гимназию с золотой медалью, С. Н. Виноградский поступил в Киевский университет на юридический факультет, с которого он уже через месяц перешел на естественное отделение физико-математического факультета. Однако занятия и на этом факультете не увлекли юношу. Через два года он оставил университет и, переехав в Петербург, поступил в Петербургскую консерваторию, где занимался по классу фортепианной музыки. Однако и музыка не удовлетворила запросов С. Н. Виноградского, и в 1877 г. он поступил на второй курс естественного отделения Петербургского университета.

 

В Петербургском университете С. Н. Виноградский слушал лекции по химии А. М. Бутлерова, работал в лаборатории аналитической химии Н. А. Меншуткина, слушал лекции А. Н. Бекетова по ботанике, у А. С. Фаминцына занимался физиологией растений. Идеи передовой отечественной науки оказали плодотворное влияние на формирование научных взглядов С. Н. Виноградского, пробудили в нем глубокий интерес к естествознанию, к изучению природы.

 

По окончании университета в 1881 г. С. Н. Виноградский был оставлен при университете для подготовки к профессорскому званию. Его занятия проходили в лаборатории физиологии растений под руководством А. С. Фаминцына, возглавлявшего в то время школу русских ботаников-физиологов. Одно из направлений научного творчества А. С. Фаминцына—изучение энергетического обмена бесхлорофиль- ных растений — оказало значительное влияние на формирование научных интересов С. Н. Виноградского.

 

Годы учебы в университете, а затем и работы в лаборатории А. С. Фаминцына совпали с периодом расцвета творчества Л. Пастера. Идеи и экспериментальные исследования гениального микробиолога оказали неизгладимое впечатление на С. Н. Виноградского. Увлеченный широкими перспективами молодой науки, он решил всецело посвятить себя микробиологии.

 

В период 1881 —1884 гг., работая в лаборатории А. С. Фаминцына, С. Н. Виноградский выполнил свое первое экспериментальное исследование влияния внешних условий на развитие дрожжевого грибка Мусо- derma vini. Впервые применив микроскопическую камеру для наблюдений за одной клеткой микроорганизма, он детально изучил морфологические и культуральные особенности изучаемого грибка. Используя питательную среду точно определенного состава и изменяя одну из составных частей этой среды, ему удалось установить, что если магний абсолютно необходим для питания микодермы, то отсутствие кальция не отражается на морфологии и физиологии грибка. К сожалению, эта первая работа С. Н. Виноградского не дошла до нас и о ее содержании можно судить только на основании протоколов заседания Петербургского общества естествоиспытателей, в 1884 г.

 

Осенью 1884 г. С. Н. Виноградский успешно сдал магистерские экзамены по ботанике. Стремясь к углублению своих знаний в области микробиологии, он в 1885 г. поступил в Ботаническую лабораторию Страсбург- ского университета, которую в то время возглавлял А. де Бари. Здесь было широко поставлено изучение разнообразных низших растений, в том числе и микроорганизмов. Де Бари был крупным микологом и бактериологом. Его труды по морфологии и физиологии микроорганизмов оказали большое влияние на научные воззрения С. Н. Виноградского.

 

В 70—80-е годы XIX столетия в микробиологии развернулась дискуссия по вопросу генезиса микроорганизмов, их эволюционной изменчивости. В трактовке этого вопроса наметились два направления — мономорфизм и плеоморфизм. Мономорфисты — А. де Бари, М. С. Воронин,

 

Ф. Кон, Р. Кох и др.— отстаивали стабильность родов и видов бактерий. Плеоморфисты — К. Негели, К. Цопф, Л. С. Ценковский и др.— полагали, что различные формы бактерий представляют собою временное состояние одного и того же вида. Стремясь критически рассмотреть позиции мономорфистов и плеоморфистов, С. Н. Виноградский провел детальное изучение морфологии и физиологии серо- и железобактерий, которыми плеоморфист К. Цопф пользовался для доказательства своих взглядов. С. Н. Виноградский был первым ученым, который подошел к разрешению этой проблемы не путем изучения фиксированных препаратов, а проводя непосредственные наблюдения за живыми клетками в висячей капле. В результате этих наблюдений ему удалось показать, что серобактерии и железобактерии характеризуются регулярным, строго определенным циклом развития и не проявляют хаотических морфологических изменений. Изучая культуру серобактерий, которой пользовался Цопф, С. Н. Виноградский обнаружил, что она является не чистой культурой одного вида, а смесью самых разнообразных микроорганизмов, откуда Цопф сделал ошибочный вывод о безграничной изменчивости микроорганизмов в пределах одного вида. Таким образом, С. Н. Виноградский не подтвердил выводов Цопфа и этим были значительно поколеблены устои плеоморфизма. Свои воззрения по поводу морфологической изменчивости бактерий С. Н. Виноградский изложил в двух статьях. Одна из них «О плеоморфизме бактерий» (1889 г.) содержала ответ И. И. Мечникову, стороннику учения о плеоморфизме. Другая — «Учение о плеоморфизме в бактериологии» — критический обзор дискуссионного материала по вопросу о морфологической изменчивости микроорганизмов. Изучение морфологии серобактерий и железобактерий привело С. Н. Виноградского к исследованиям физиологии этих бактерий, составившим яркую страницу в истории отечественной микробиологии.

 

В исследованиях с серо- и железобактериями С. Н. Виноградский впервые в истории микробиологии применил изобретенный им метод элективных (избирательных) культур. В основе этого метода лежит избирательная потребность определенного вида микроорганизмов в специфических условиях развития. Создав соответствующие условия, можно добиться преобладающего развития нужного микроорганизма вследствие подавления, а затем и гибели сопутствующей микрофлоры. Метод элективных культур оказался чрезвычайно ценным для выделения различных групп микроорганизмов, обладающих высокой специфичностью требований к условиям питания.

 

В 1888 г. С. Н. Виноградский вернулся в Россию. Однако ввиду слабой постановки микробиологических исследований в России в тот период С. Н. Виноградский был вынужден вновь уехать за границу. На этот раз выбор его пал на Цюрих.

 

По прибытии в Цюрих он занимался усовершенствованием своей химической подготовки сначала в сельскохозяйственной лаборатории Э. Шульца, а затем в химической лаборатории политехнической школы под руководством Е. Хантча. Осенью 1888 г. он начал работать в Цюрихской лаборатории санитарии и гигиены, где и приступил к исследованиям тю нитрификации. Изучение нитрификации продолжалось около трех лет. В этот период особенно отчетливо проявились блестящие дарования

 

С. Н. Виноградского как ученого-экспериментатора. Работы по нитрификации принесли С. Н. Виноградскому широкое признание в кругу бактериологов.

После окончания исследований по нитрификации С. Н. Виноградскому было предложено прочесть курс лекций по бактериологии в Цюрихском политехническом институте. В 1890 г. И. И. Мечников от имени Л. Пастера предложил С. Н. Виноградскому участие в организации бактериологической лаборатории в созданном в то время Институте Пастера, в Париже.

 

В 1890 г. в Петербурге был организован Институт экспериментальной медицины, в задачу создания которого входила широкая постановка исследований в области биологии и медицины. С. Н. Виноградский был сразу же приглашен на работу в этот институт. Как ни заманчиво для молодого микробиолога было предложение великого Пастера, нежелание на долгие годы быть оторванным от отечества взяло верх, и в марте 1891 г. С. Н. Виноградский покинул Цюрих и вернулся в Россию. В августе 1891 г. по рекомендации А. С. Фаминцына С. Н. Виноградский был утвержден заведующим отделом общей микробиологии в Институте экспериментальной медицины (ИЭМ). В 1902 г. он был назначен директором этого института.

 

Основными научными проблемами, над которыми работал С. Н. Виноградский в этот период, были следующие: изучение возбудителей аэробной и анаэробной фиксации азота и изучение возбудителей процесса мочки льна. В этих интереснейших исследованиях были заложены основы тех идей о физиологии этих групп микробов, которые получили всестороннее развитие в трудах отечественных и зарубежных ученых. Кроме того, С. Н. Виноградский занимался изучением методов приготовления противочумных средств, начатым им во время командировки в Париж в 1892 г. Он принимал также активное участие в осуществлении практических мер для борьбы с распространением чумы на юге России. Однако это направление в деятельности С. Н. Виноградского в дальнейшем не получило развития.

 

В Институте экспериментальной медицины началось тесное сотрудничество С. Н. Виноградского с В. Л. Омелянским, с которым его объединяла и личная дружба. Совместно с В. Л. Омелянским С. Н. Виноградский провел исследования по изучению физиологии и морфологии нитрифицирующих и азотфиксирующих бактерий, а также по изучению физиологии и морфологии возбудителей анаэробного и аэробного разложений целлюлозы.

 

Работая в Институте экспериментальной медицины, С. Н. Виноградский проявил себя не только как блестящий ученый, но и как энергичный организатор. Он неутомимо заботился об улучшении преподавания физиологии растений и микробиологии в русских высших учебных заведениях, о подготовке новых кадров специалистов-микробиологов. В его личных архивах сохранились многочисленные прошения, рапорты и докладные записки с указаниями на необходимость организации бактериологических кафедр и лабораторий в русских университетах и научно-ис- следовательских институтах. Для ускорения строительства бактериологических станций С. Н. Виноградский неоднократно вносил свои личные сбережения в общие фонды строительства.

 

С. Н. Виноградский не ограничивался научной работой в лаборатории. Многочисленные командировки по России и за границу, участие во многих научных конференциях и съездах свидетельствуют о том, что С. Н. Виноградский жил неутомимой, насыщенной жизнью ученого и организатора.

 

С. Н. Виноградскому принадлежит большая заслуга в участии организации издания в 1892 г. журнала «Архив биологических наук», главным редактором которого он был в течение нескольких лет. В 1903 г. по инициативе С. Н. Виноградского было основано Микробиологическое общество, в котором он состоял председателем в течение первых двух лет его существования.

 

Энергичная научная и общественная деятельность С. Н. Виноградского была по достоинству оценена русской и зарубежной научной общественностью: 29 декабря 1894 г. он был избран членом-корреспондентом Российской Академии наук. В 1901 г. Московское общество любителей естествознания, антропологии и этнографии избрало С. Н. Виноградского своим почетным членом. В 1902 г. Французская Академия наук и Французское национальное сельскохозяйственное общество избрали С. Н. Виноградского своим членом. В 1904 г. он был избран непременным членом русского Медицинского совета.

 

В 1898 г. С. Н. Виноградский тяжело заболел нефритом, в связи с чем был вынужден на некоторое время покинуть холодный Петербург и поселиться на Украине. Сухой, теплый климат родной Украины благоприятно действовал на здоровье С. Н. Виноградского. Он решил остаться жить на Украине. В 1905 г. он подал прошение в Институт экспериментальной медицины об увольнении его от должности директора института, продолжая, однако, оставаться действительным членом института. 23 января 1912 г. С. Н. Виноградский официально оставил службу в институте, после чего долгие годы жил на Украине, под Подольском.

 

Отстранившись формально от научной работы, С. Н. Виноградский продолжал живо интересоваться судьбами русской науки, которые всегда были ему чрезвычайно близки. Он разрабатывал план реорганизации структуры ИЭМ, планировал создание новых бактериологических лабораторий, намечал для себя тематику будущих исследований и т. д. Однако финансовые трудности, переживаемые страной в связи с русско- японской войной, невнимание царского правительства к развитию научно-исследовательских работ мешали осуществлению его смелых замыслов. Интересы С. Н. Виноградского на некоторое время переключались на проблемы землеустройства и почвоведения. Он широко изучал основы земледелия и лесоведения, организовывал экспериментальные питомники и площадки. По-видимому, именно эти занятия определили его дальнейшие интересы в области почвенной микробиологии.

 

В 1922 г. С. Н. Виноградский получил приглашение от Э. Ру, директора Института Пастера, занять должность заведующего агробактерио- логическим отделом этого института. Для него под Парижем, в предместье Бри-Конт-Робер, была устроена лаборатория, в которой С. Н. Виноградский вновь развернул энергичную научно-исследовательскую деятельность. Разработка новых методов изучения микрофлоры почв, создание экологического направления в изучении микробиологии почв, изучение физиологии важнейших представителей почвенной микрофлоры и т. д.— таковы основные проблемы, над которыми плодотворно работал С. Н. Виноградский в период пребывания во Франции.

 

С. Н. Виноградский прожил во Франции до конца своих дней. Однако он не прерывал связей с Россией. Он вел активную переписку со многими русскими учеными. Живя вдали от России, он продолжал оставаться русским, горячо любящим свою Родину. Остро переживая все события, происходившие в России, С. Н. Виноградский писал из Франции в марте 1947 г.: «Я глубоко убежден, что большевики воскресили Россию. Если бы она не пережила грозное время революции, если бы она не сбросила правителей типа Керенского, она была бы окончательно разрушена и не выиграла бы войны с Германией. Я читаю все газеты о России, издаваемые здесь. Я все время восхищаюсь ее успехами. И только глубоко сожалею, что мой возраст не позволяет мне уехать в Россию».

 

Сергей Николаевич Виноградский скончался 24 февраля 1953 г. во Франции.

Научное наследие С. Н. Виноградского чрезвычайно богато. Создание экологического направления в микробиологии, развитие теории хемосинтеза, разработка новых методов исследования сделали его работы широко известными в научном мире. Особенно большой его заслугой является открытие явления хемосинтеза, явившееся наиболее крупным событием в физиологии растений в конце XIX в., имеющее большое общебиологическое значение.

 

Изучение хемосинтезирующих серобактерий и железобактерий было начато С. Н. Виноградским в 1887 г. в период пребывания в Страсбурге. Физиология этих бактерий была в тот период еще слабо изучена. До работ С. Н. Виноградского было известно, что серобактерии обитают в водоемах, содержащих сероводород. При этом считалось, что сероводород является продуктом восстановительной деятельности серобактерий. Наблюдая за отдельными клетками серобактерий, помещенными в микрокультуре в капле сероводородной воды, т. е. в условиях, близких по своим свойствам к природным, С. Н. Виноградский обнаружил, что в клетках серобактерий происходит сначала появление, а затем исчезновение капелек серы. Исключительная наблюдательность и тонкая научная интуиция позволили ему установить, что капельки серы появляются в клетках серобактерий в результате окисления сероводорода, который, как выяснилось, является не результатом, а субстратом жизнедеятельности серобактерий. Связав факт появления серы с энергетикой этих бактерий, С. Н. Виноградский выдвинул идею о том, что окисление сероводорода аналогично для серобактерий процессу дыхания, обеспечивающему клетки необходимой энергией, расходующейся на усвоение углерода углекислоты. Тщательные наблюдения С. Н. Виноградского подтвердили правомерность этой гипотезы. Таким образом было открыто явление, названное С. Н. Виноградским «минеральным дыханием», или по терминологии 1922 г.— анаргоксидацией.

 

Сходные наблюдения были проведены и над железобактериями, широко распространенными в природе и окисляющими закись железа в окись, которая в виде гидрата окиси железа выделяется в окружающую среду. Предположение об аналогии в физиологических свойствах серобактерий и железобактерий позволило С. Н. Виноградскому прийти к выводу, что закись железа является для железобактерий энергетическим субстратом, в отсутствие которого клетки не развиваются, т. е. что для развития этих микроорганизмов необходима энергия, освобождающаяся в процессе окисления неорганического вещества — закиси железа.

 

Концепция хемоавтотрофного обмена веществ

 

В первых сообщениях о хемоавтотрофах еще не было речи об автотрофном питании в современном понимании этого явления. Вопроса об углеродном питании серо- и железобактерий С. Н. Виноградский касался лишь теоретически. Речь шла главным образом о новом типе дыхания. Однако сама идея, указывавшая на существование совершенно нового типа обмена веществ в мире микроорганизмов, сразу же вызвала переворот в прежних представлениях о способах жизнедеятельности микроорганизмов.

 

Концепция хемоавтотрофного обмена веществ получила особенно убедительные доказательства и экспериментальное развитие в исследованиях С. Н. Виноградского по физиологии возбудителей процесса нитрификации. Нитрификация — процесс образования нитратов — издавна была известна как источник накопления селитры. В связи с большим практическим значением этого процесса нитрификация привлекала внимание многих ученых. Длительное время в науке считалось, что селитра— соединение химического происхождения. В 1862 г. Л. Пастер высказал мысль о биологической природе нитрификации. В 1877 г. французские ученые Т. Шлёзинг и А. Мюнц продемонстрировали участие микроорганизмов в этом процессе. Однако возбудители нитрификации оставались им неизвестными. До начала работ С. Н. Виноградского было проведено огромное количество исследований, в которых делалась попытка выделить возбудителей этого процесса. Однако техника получения чистых культур микроорганизмов ограничивалась в то время применением универсальных органических сред. Никаких отступлений от принятых схем в постановке экспериментов не допускалось. Смелый новатор и блестящий экспериментатор С. Н. Виноградский проявил себя как исследователь, не придерживающийся шаблонных приемов и не доверяющий слепо авторитетам. Предположив, что в основе нитрификации лежит процесс окисления аммиака, т. е. процесс по своей сущности аналогичный окислению сероводорода серобактериями и закиси железа — железобактериями, С. Н. Виноградский раскрыл специфические особенности физиологии нитрифицирующих бактерий, ускользавшие от внимания его предшественников, изучавших нитрификацию. Их многократные попытки выделить возбудителей нитрификации в чистые культуры при помощи посевов на чашки с органическими средами, оставались безуспешными. Под впечатлением своих блестящих открытий особенностей физиологии первых хемоавтотрофов, для которых органические вещества оказались ненужными, С. Н. Виноградский предположил, что и для нитрифицирующих бактерий органические вещества не являются источником питания. Это предположение явилось исходным моментом при создании элективной (избирательной) среды для нитрификаторов. В результате применения жидкой минеральной среды, свободной от примесей органических веществ, а также твердых минеральных сред — кремнекислых и эмалевых пластинок — были получены чистые культуры нитрификаторов.

 

В исследованиях с нитрифицирующими бактериями С. Н. Виноградский еще более усовершенствовал методику элективных культур. Исходя из правильного представления о том, что микроорганизмы обладают разнообразными функциональными особенностями, С. Н. Виноградский настаивал на соблюдении экологического подхода при изучении микроорганизмов в лабораторных условиях. Он неизменно подчеркивал, что свободноживущие в природе микроорганизмы обладают чрезвычайно разнообразными экологическими свойствами, учитывать которые необходимо при попытках их выделения в чистые культуры. Именно на этих представлениях основывалось учение об элективных средах, прославившее имя С. Н. Виноградского в мировой микробиологической науке.

 

Теория хемосинтеза была облечена в трудах С. Н. Виноградского в конкретное, экспериментально обоснованное учение. Путем точных количественных определений ему удалось наглядно продемонстрировать хемо- синтетическую деятельность нитрифицирующих бактерий в результате определений соотношений окисленного азота к ассимилированному углероду. «Теперь,— писал С. Н. Виноградский,— можно установить новый факт, имеющий первостепенное значение для физиологии: органическое вещество на земном шаре образуется при жизнедеятельности живых существ не только в процессе фотосинтеза, но и в процессе хемосинтеза.» Этот важнейший вывод явился блестящим открытием в биологической науке XIX в.

 

Имея в своем распоряжении чистые культуры нитрифицирующих бактерий, С. Н. Виноградский успешно разрешал считавшиеся в то время загадочными вопросы динамики процесса нитрификации. Так, в частности, ему удалось показать, что отчетливое чередование нитритной и нитратной фаз в жидких искусственных средах обусловлено не особыми свойствами этой среды, как предполагалось до работ С. Н. Виноградского, а только состоянием посевной культуры. Эти исследования подтвердили гипотезу о существовании двух автономных возбудителей нитрификации, обладающих специфичностью воздействия на субстрат. Если первая фаза — окисление аммиака до азотистой кислоты — вызывается бактерией, отнесенной автором к роду Nitrosomonas, то вторая фаза — окисление азотистой кислоты до азотной — вызывается бактерией, названной Nitrobacter.

 

Работы С. Н. Виноградского о хемосинтезирующих бактериях вызвали оживленную реакцию в широких кругах ученых. Русская научная общественность высоко оценила заслуги С. Н. Виноградского в создании теории хемосинтеза. 20 сентября 1892 г. С. Н. Виноградскому по предложению профессоров Харьковского университета Л. В. Рейнгарда и В. И. Палладина без защиты диссертации была присуждена степень доктора ботаники. В своем рекомендательном выступлении, посвященном деятельности С. Н. Виноградского, В. И. Палладии говорил: «В чем причина того, что три года исследований, хотя бы и очень усидчивых, одного ученого дали такие плодотворные результаты, тогда как перед тем 12 лет работы многих ученых остались без всяких результатов? Причина не в несовершенстве методов, а в недостатке руководящих идей. Путь, которым пришел Виноградский к своим результатам — путь совершенно новый. По проложенному пути идти уже легко».

 

Учение о хемосинтезе, созданное С. Н. Виноградским почти более семидесяти лет назад, полностью сохранило свое значение и в настоящее время. Это не значит, что за эти годы не было сделано попыток пересмотреть и переоценить основные положения этого учения. На протяжении многих лет С. Н. Виноградский внимательно изучал критические выступления своих оппонентов. Экспериментируя лично, он в деталях знал особенности физиологии изучаемых микроорганизмов, а поэтому всегда мог аргументированно защищать свои позиции. Теория хемосинтеза получила свое подтверждение и развитие в трудах многих современных исследователей на новой, более совершенной биохимической основе. Новые данные только внесли коррективы и дополнения в некоторые положения учения о хемосинтезе, оставив незыблемой ее научную основу.

 

В период деятельности в Институте экспериментальной медицины интересы С. Н. Виноградского были сосредоточены на изучении физиологии азотфиксирующих бактерий. Проблема обогащения почвы азотом всегда являлась кардинальной проблемой в сельском хозяйстве и в биологии. В 80-х годах прошлого века П. Бертло высказал предположение о том, что фиксация азота является по своей природе биологическим процессом, а возбудителями ее — почвенные микроорганизмы. После работ М. С. Воронина, М. Бейеринка, Гельригеля и Вильфарта, выяснивших роль клубеньковых бактерий в усвоении азота, проблема биологической фиксации азота стала предметом самых горячих обсуждений. Эта интереснейшая проблема заинтересовала С. Н. Виноградского, приступившего к ее изучению в 1893 г. Замечательные исследования русского микробиолога составили яркую страницу в истории отечественной микробиологии.

 

С. Н. Виноградский прежде всего поставил перед собой задачу исследовать, возможно ли выделение в чистые культуры каких-либо почвенных микробов, фиксирующих азот. Следуя экологическому принципу, С. Н. Виноградский разработал методику последовательных культур в средах, лишенных связанного азота и содержащих сбраживаемые питательные вещества — раствор минеральных солей с прибавлением сахара. Опыты велись в сосудах, защищенных от попадания атмосферного воздуха, но в которых создавалась атмосфера чистого азота. В результате этих экспериментов были впервые получены чистые культуры анаэробного азотфиксатора, который в честь Пастера был назван Clostridium pasteurianum.

 

С. Н. Виноградский не ограничивался в своих исследованиях получением чистых культур, хотя и эта задача сама по себе была весьма сложной. Он ставил и разрешал наиболее важные и трудные вопросы метаболизма микробов, вопросы физиологии питания и получения энергии. Так, им было впервые установлено, что анаэробный фиксатор азота Clostridium pasteurianum является одновременно и энергичным возбудителем маслянокислого брожения, разлагающим сахар с образованием масляной и уксусной кислот, высших спиртов, а также водорода и углекислоты; энергия, освобождающаяся в процессе сбраживания углеводов, расходуется на фиксацию азота, сопровождающуюся синтезированием аммиака.

 

В 1893 г. на заседании Парижской Академии наук и в 1894 г. на IX съезде естествоиспытателей и врачей в Москве С. Н. Виноградский сделал интереснейший доклад на тему «О круговороте азота в природе», вызвавший огромный интерес в широких кругах биологов.

 

Продолжением изучения проблемы биологической азотфиксации в научном творчестве С. Н. Виноградского явилось изучение физиологии и морфологии азотобактера. Эти исследования проводились С. Н. Вино- градским во Франции, в 1925—1941 гг.

 

Азотобактер, как известно, был открыт в 1901 г. М. Бейеринком, исходившим в своих исследованиях из данных С. Н. Виноградского, полученных при изучении Clostridium pasteurianum. Однако исследования С. Н. Виноградского внесли столь значительный вклад в изучение физиологии и морфологии азотобактера, что можно с полным правом сказать, что аэробный азотфиксатор был вновь открыт С. Н. Виноград- ским.

 

В своих исследованиях С. Н. Виноградский не ограничивался применением уже известных методов. Следуя экологическому принципу в изучении свободноживущих микроорганизмов, он настойчиво указывал на необходимость максимального соблюдения естественных условий обитания азотобактера при его культивировании в лабораторных условиях. В противном случае, т. е. в искусственной «сахарной» среде, происходит такое расшатывание природы азотобактера, которое делает невозможным воспроизведение его нормального развития. Ввиду этого С. Н. Виноградский подчеркивал, что чистые лабораторные культуры непригодны для изучения азотфиксации в природных условиях и что для этих целей необходимо пользоваться штаммами, полученными непосредственно из почвы. Исходя из этого соображения, С. Н. Виноградский разработал методику культивирования азотобактера непосредственно в почве: выращивание колоний азотобактера на почвенных пластинках и на субстратах, близких по своим свойствам к почве, в частности на гелевых пластинках, пропитанных органическими веществами простого строения — бутиловым или этиловым спиртами, а также солями уксусной, масляной или бензойной кислот. Посев на такие пластинки производился не из чистых культур азотобактера, а комочками почвы. Эти методы широко вошли в микробиологическую практику исследований азотобактера.

 

С 1930 г. С. Н. Виноградский занимался изучением химизма процесса азотфиксации. Являясь предметом разнообразных гипотез, эта проблема к тому времени еще не была разрешена. Культивирование азотобактера в условиях, соответствующих его природной экологии, т. е. на средах, лишенных связанного азота, позволило С. Н. Виноградскому обнаружить отчетливые следы аммиака, на основе чего он предположил, что синтез аммиака происходит за счет атмосферного азота. Последующие исследования, главным образом работы советских микробиологов (М. В. Федоров), подтвердили и развили гипотезу С. Н. Виноградского.

 

Чрезвычайно важными в теоретическом отношении являются работы С. Н. Виноградского, связанные с изучением морфологической изменчивости азотобактера. Эти исследования явились ответной реакцией на провозглашение метафизической теории циклогении в первой половине XX в., создателем которой был Ф. Денис. Прообразом этой теории была теория плеоморфизма XIX в., в самом ошибочном ее выражении, обстоятельную критику которой С. Н. Виноградский дал еще в 1887—1889 гг. Признавая вслед за плеоморфистами хаотическую изменчивость микроорганизмов, циклогенисты считали, что жизненный цикл бактерий протекает по замкнутому кругу, не подвергаясь влияниям внешней среды.

 

Путем создания условий, возможно более близких к естественным, С. Н. Виноградский добивался в своих работах нормального, а не искаженного искусственной средой развития азотобактера, получая, таким образом, истинное представление о его морфологии. Установив в цикле развития азотобактера наличие нескольких стадий, характеризующихся определенными морфологическими особенностями, С. Н. Виноградский выявил формообразующую роль внешних факторов в процессе развития азотобактера.

 

Немалый интерес представляют работы С. Н. Виноградского по симбиотической азотфиксации, т. е. физиологии клубеньковых бактерий, выполненные в сотрудничестве с Е. С. Виноградской, дочерью микробиолога. Верный своему принципу, С. Н. Виноградский считал, что задача заключается не в увеличении числа опытов, а в вариировании их, в отходе от проторенных путей и поисках новых методов. Авторам удалось разработать новые методы тончайшего химического анализа, позволявшего улавливать азот в количествах, порядка нескольких микрограммов. В результате применения этого метода была выявлена способность клубеньков выделять аммиак — явление, чрезвычайно интересное для всей проблемы биологической азотфиксации. Этими исследованиями завершился цикл важнейших работ С. Н. Виноградского с азотфиксирующими бактериями.

 

Создание экологического направления в изучении свободноживущей микрофлоры является поистине грандиозной заслугой С. Н. Виноградского. Оно открывает новые пути и возможности для выяснения особенностей обмена веществ различных микроорганизмов.

 

Большое значение для развития микробиологии имели работы С. Н. Виноградского с целлюлозоразлагающими бактериями. Целлюлоза (клетчатка) является основой всей массы растительных организмов. Выяснение биохимизма разложения растительных остатков, состоящих из целлюлозы, не только раскрывает существо грандиозного круговорота углерода в природе, но имеет и большое практическое значение для агрономии, санитарии и ряда отраслей промышленности: спиртовой, текстильной, бумажной и т. д.

 

Изучение возбудителей мочки льна было произведено С. Н. Виноградским в сотрудничестве с В. Фрибесом в 1895 г. Авторы установили, что в основе мочки льна лежит сбраживание пектиновых веществ, которые разрушаются, освобождая волокна целлюлозы. Выделенный специфический возбудитель этого процесса оказался анаэробной бациллой, которую М. Бейеринк в 1901 г. назвал Granulobacter pectinovorum, а Ф. Штермер в 1904 г.— Plectridium pectinovorum. Усовершенствованное применение принципа элективных культур достигалось в результате использования стеблей льна, т. е. субстрата, на котором эти бациллы развиваются в природных условиях. Так была получена сначала обогащенная, а затем и чистая культура этих бактерий. Продолжением данной серии исследований явились работы с аэробными целлюлозоразлагающими бактериями. До 1926 г., т. е. до того момента, когда С. Н. Виноградский приступил к изучению этой интереснейшей группы микроорганизмов, сведения о них почти полностью отсутствовали. Причина неудач исследователей, работавших с этими бактериями до С. Н. Виноградского, заключалась прежде всего в несовершенстве применявшейся методики.

 

Это была традиционная, классическая методика, используемая во всех микробиологических исследованиях. Следуя разработанному ранее экологическому принципу, С. Н. Виноградский стремился создавать условия, близкие по своим свойствам к природным условиям обитания изучаемых микробов. «Я всегда предпочитал отнести на второй план процедуру выделения и старался прежде всего возможно более углубленно изучать естественные явления, что должно привести к обнаружению таких условий, при которых процесс идет наиболее интенсивно и правильно»,— писал С. Н. Виноградский. Этот принцип всегда давал возможность быстро получать накопительные, а в конечном итоге и чистые культуры микробов.

 

При изучении аэробных целлюлозоразлагающих бактерий в качестве питательной среды С. Н. Виноградский применил целлюлозу. Для этого чашки с кремнекислым гелем покрывались кружками фильтровальной бумаги, на которую наносились комочки почвы. Колонии, выросшие вокруг этих комочков, энергично разрушали целлюлозу. Таким образом были получены два характерных биотипа целлюлозоразлагающих бактерий — Cytophaga u Cellvibrio, а затем и Cellfalcicula. Морфологические, культуральные и биохимические особенности этих микроорганизмов были также тщательно изучены С. Н. Виноградским.

 

Экологический подход к изучению почвенной микрофлоры получил в трудах С. Н. Виноградского оформление в строго обоснованное научное направление, которое связано с именем С. Н. Виноградского и прочно вошло в историю мировой микробиологии. Создание экологического направления тесно переплеталось с созданием новой методики изучения микробиологических процессов в природных местообитаниях.

 

К моменту, когда С. Н. Виноградский начал свои исследования в области почвенной микробиологии, эта отрасль микробиологии еще не получила должного развития. В то время, как промышленная микробиология достигла значительного развития, а медицинская микробиология шла вперед гигантскими шагами, почвенная микробиология прогрессировала медленно, натолкнувшись на методические трудности исследования. Развитие почвенной микробиологии шло по линии применения классической микробиологической техники. Никаких попыток приблизиться к разрешению специальных проблем, касающихся динамики процессов в природе, не предпринималось.

 

Методы почвенной микробиологии

 

С изучения С. Н. Виноградским нитрификации, а затем азотфиксации начался новый период в истории почвенной микробиологии. С. Н. Виноградский не только выделил наиболее характерных представителей почвенной микрофлоры, но и разработал теорию почвенной микробиологии. Он показал, что использование методов общей микробиологии не дает действительного представления о динамике биологических процессов в почве. Если методы чистых культур, т. е. создание искусственных условий культивирования, совершенно необходимы для изучения морфологии и физиологии микроорганизмов в общей микробиологии, то методы исследования естественных процессов, протекающих в почве, не могут основываться на изучении изолированных культур. Свои соображения по этим вопросам С. Н. Виноградский изложил в двух докладах, один из которых был сделан им в Обществе химии и промышленности в феврале 1924 г., другой на конгрессе в Риме — в мае того же года. Содержание докладов вызвало глубокий интерес в широких кругах бактериологов и агрономов. Идеи, развиваемые С. Н. Виноградским, легли в основу создания новых методов почвенной микробиологии.

 

Принципиальной сущностью этих методов явились следующие соображения:

 

1)        микробиологические почвенные процессы представляют собой не сумму индивидуальных процессов, а последовательную саморегулируемую деятельность различных представителей почвенной микрофлоры;

2)        нельзя переносить в природные условия поведение микробов, выделенных в лаборатории в чистые культуры.

 

Исходя из этих соображений, С. Н. Виноградский рекомендовал руководствоваться следующими указаниями: отказаться от обязательных чистых культур, избегать коллекционных культур, заимствовать культуры для опытов непосредственно из почвы и т. д. На основе изложенных рекомендаций С. Н. Виноградский разработал новые методы почвенной микробиологии: 1) метод прямого подсчета клеток в почве; 2) метод самопроизвольных культур на плотных средах; 3) метод микробных культур в почве. Оценивая значение этих методов, достаточно сказать, что только благодаря их применению стало возможным получать реальное представление о биомассе микробов в почве, количестве в ней микроорганизмов. Оказалось, что там, где прежними методами выявлялись десятки и сотни тысяч микроорганизмов на один грамм почвы, новые методы С. Н. Виноградского позволяли обнаружить миллиарды микроорганизмов. Использование этих методов позволило, кроме того, классифицировать почвенную микрофлору по признаку воздействия на нее органических веществ. Так, «автохтонной» С. Н. Виноградский назвал микрофлору, постоянно обитающую в нормальной, пахотной почве, а «зимогенной» — микрофлору, развивающуюся в зависимости от качества и количества вносимого органического вещества. Каждый из этих типов характеризуется определенными морфологическими особенностями, что имеет практическое значение с санитарной точки зрения для распознания степени загрязненности почв определенными микроорганизмами.

 

Избранные труды С. Н. Виноградского собраны и опубликованы при жизни ученого в книге «Микробиология почвы», изданной в 1952 г. в Москве. Благодаря трудам коллектива советских микробиологов во главе с А. А. Имшенецким осуществилась мечта С. Н. Виноградского увидеть свою книгу в русском издании. Этот капитальный труд отражает многогранность более чем 50-летней творческой деятельности С. Н. Виноградского. С той же скрупулезностью, с какой С. Н. Виноградский выполнял экспериментальные исследования, он подготовлял свои работы к печати. Труд С. Н. Виноградского может служить образцом научных исследований в области микробиологии и является ценнейшим вкладом в мировую микробиологическую науку.

 

В нашей стране и за рубежом С. Н. Виноградского неизменно называют исследователем-классиком. Весь научный мир чтит его как выдающегося микробиолога. Известный американский бактериолог С. Вакс- ман, лично знавший С. Н. Виноградского, писал о нем: «Те, кому посчастливилось работать под руководством Виноградского, унесли с собой незабываемые воспоминания о нем, как о человеке огромного ума и блестящей личности, как о глубоком мыслителе и истинно ученом-экспериментаторе... Имя Виноградского занимает выдающееся место в мировой бактериологии благодаря огромному влиянию его исследований на последующее развитие микробиологии»

 

Главнейшие труды С. Н. Виноградского: Круговорот азота в природе, М., 1894; О роли микробов в общем круговороте жизни, СПб., 1897; К морфологии организмов процесса образования селитры в почве, «Архив биологич. наук», т. 1, 1922; О разложении целлюлозы в почве (Sur la decomposition de la cellulose dans de sol), «Compt. Rend. Acad. Sci.», т. 183, 1926; Экологическая микробиология (La micro- biologia oecologique), «Ann. Inst. Past.», т. 61, 1938; Микробиология почвы, M., 1952 (здесь собраны основные труды).

 

О С. Н. Виноградском: Имшенецкий А. А., С. Н. Виноградский и его творчество, в кн.: «Микробиология почвы», М., 1952; Омелянский В. Л., С. Н. Виноградский (по поводу 70-летия), «Избранные труды», т. 2, 1953; О н ж е, Записка об ученых трудах С. Н. Виноградского, там же; Имшенецкий А. А., Памяти С. Н. Виноградского, «Микробиология», т. 22, вып. 5, 1953; К о н о н о- в а М. М., С. Н. Виноградский, «Почвоведение», № 10, 1953; Кузнецов С. И., Труды выдающегося русского микробиолога, «Природа», № 5, 1953; Новогруд- с к и й Д. М., С. Н. Виноградский. Первый период деятельности, «Микробиология», т. 26, 1956; Имшенецкий А. А., Виноградский. К 100-летию со дня рождения, «Микробиология», т. 26, вып. 1, 1957; Русские микробиологи С. Н. Виноградский и В. Л. Омелянский (сборник статей), М., 1960; История естествознания в России, т. 3, М., 1962.

 

 

 

К содержанию книги: ЛЮДИ РУССКОЙ НАУКИ: биологи, зоологи, медики, ботаники, биохимики

 

 

Последние добавления:

 

Внешняя политика Ивана 4 Грозного   Гоголь - Мёртвые души   Книги по русской истории   Император Пётр Первый