Путешествие в страну микробов - Бетина Владимир (чтение книг TXT) 📗
«Профессор Ваксман, Нобелевская премия вам присуждается за ваше талантливое, систематическое и успешное изучение почвенных микроорганизмов, которое привело вас к открытию стрептомицина, первого антибиотического средства в борьбе против туберкулеза. Вы не физиолог, не врач, тем не менее ваше открытие исключительно важно для прогресса медицины. Стрептомицин уже спас тысячи человеческих жизней. Мы, врачи, высоко ценим вашу заслугу перед человечеством».
Ваксман открыл новый путь в исследованиях антибиотических средств. Начались интенсивные поиски новых антибиотиков. Их количество резко увеличилось. В этом смысле 30-е годы можно назвать переходными. Во второй половине 40-х годов началась новая фаза в исследовании антибиотиков, продолжавшаяся все 50-е и несколько замедлившаяся в 60-е годы. Но как раз в это время наступил «расцвет» производства полусинтетических пенициллинов.
После стрептомицина стали появляться так называемые «антибиотики широкого спектра действия». Пенициллин действовал преимущественно на грамположительные бактерии. Стрептомицин с большим успехом применялся в борьбе с грамотрицательными бактериями и возбудителем туберкулеза. 1945 год был ознаменован открытием хлорамфеникол а и хлортетрациклина. Оба антибиотика оказались эффективными в отношении как грамположительных, так и грамотрицательных бактерий, а первый, кроме того, еще и убивал два вида риккетсий — возбудителей сыпного тифа и лихорадки Скалистых гор. В декабре 1948 года в продажу поступил хлортетрациклин, а в январе 1949 года — хлорамфеникол. В марте 1950 года синтезировано производное хлортетрациклина — окситетрациклин, а через три года была установлена структура третьего члена «семьи» — тетрациклина. Хлорамфеникол по своему химическому строению не относится к группе тетрациклинов.
Поиски новых антибиотиков продолжаются. Стали широко известны эритромицин, затем новобиоцин, олеандомицин… Их число превысило уже несколько сотен. Открытие новых антибиотиков стало самостоятельной отраслью биохимии и микробиологии. Ученые ищут антибиотики для борьбы с бактериями, грибами, простейшими, вирусами, наконец, для борьбы с раковыми заболеваниями. Вак-сман как бы столкнул с горы снежный ком, который, катясь по склону, становится все больше и больше. Наше время не случайно называют веком антибиотиков.
Экспедиция за новыми антибиотиками
Такая экспедиция, безусловно, отличается от тех, что снаряжаются к вершинам Гималаев, переплывают океаны на плоту Кон-Тики или в лодке из папируса. Но и на ее пути встречаются опасности, сложности и всевозможные приключения. Кроме того, в такой экспедиции принимают участие сотни ученых из всех стран мира.
Первый этап поисков новых антибиотиков — это настоящая экспедиция, проходящая в поисках нужных нам микроорганизмов. Еще со времен Пастера известно, что в природе нет таких мест, где бы не было микробов и, применив тот или иной микробиологический метод, мы можем их найти, выделить и вырастить в чистых культурах уже в условиях лаборатории. На кафедре микробиологии и биохимии химического факультета Словацкой высшей технической школы в Братиславе собрана коллекция сотен культур различных микроорганизмов. Кроме местных микробов, здесь можно найти «уроженцев» Болгарии, Китая, Индонезии.
Следующие этапы нашей экспедиции за антибиотиками проходят в тени лабораторий. Здесь упорным и настойчивым трудом ученые стремятся проникнуть в тайны жизни собранных ими микробов. В небольших пробирках содержатся чистые культуры микроорганизмов, выделенных из природной среды. Из пробирок они пересеваются в чашки Петри с полусантиметровым слоем агаризованной питательной среды, приготовленной в соответствии с потребностями данного микроба. После посева микробов чашки Петри помещают в термостат, где в течение десяти дней выдерживают при температуре 25 °C. Там клетки микробов, потребляя питательные вещества, размножаются и разрастаются по поверхности агара. Через десять дней поверхность среды в чашках Петри представляет необыкновенно интересную картину.
Если среди выращиваемых микробов находятся продуценты антибиотиков, их легко узнать. Мы уже говорили, что антибиотики, выделяемые одними микроорганизмами, препятствуют развитию других. Как раз то, что они делают невозможным существование иных организмов, и помогает нам в поисках продуцентов антибиотиков.
Для этой цели берут несколько плоских стеклянных сосудов прямоугольной формы, в которые наливают тонкий слой агара, и, после того как он застынет, засевают его теми микробами, против которых требуется найти антибиотик. Из чашек Петри с уже выращенными колониями плесневых грибов вырезают маленькие цилиндры, диаметром около 1 см, и помещают их на поверхность агара, зараженного болезнетворными бактериями. Это сооружение с несколькими десятками разноцветных «грибных» цилиндров наверху напоминает вишневый пирог. «Пирог» помещают в термостат, в котором строго поддерживаются определенные температура и влажность. В этих условиях поверхность агара покрывается сплошным ковром разросшихся микробов, доходящих до самых краев «грибных» цилиндров.
Вокруг некоторых цилиндров можно наблюдать интересное явление (фото 61): они окружены пространством, свободным от развивающихся микробов. Что препятствовало росту микробов внутри этих мест? Антибиотики! Прозрачные пространства, так называемые зоны подавления роста, — это сферы действия антибиотиков. Каково же происхождение этих веществ? Они находились в агаровом цилиндре, на котором росли грибы, проникли в засеянный микробами слой агара и уничтожили микробы в радиусе своего распространения.
Итак, зоны подавления роста вокруг некоторых цилиндров служат доказательством того, что создающие их грибы являются продуцентами антибиотиков. Цилиндры, вокруг которых такие зоны не образуются, вырезаны из культур грибов, не обладающих антибиотическими свойствами.
Культуры микроскопических грибов, изображенные на фиг. IV (вверху справа), выделены в Индонезии. Профессор Н. Немец собрал в этой стране десятки образцов природного материала, из которого затем выделил культуры микроскопических грибов, обладающих антибиотическими свойствами.
Итак, мы уже продвинулись вперед, отделив микроскопические грибы с антибиотическим действием от прочих, не обладающих этим свойством. На следующем этапе нашей экспедиционной работы мы должны ближе познакомиться с выделенными антибиотиками. Среди изучавшихся ранее микроскопических грибов, собранных в окрестностях Братиславы, встречались и продуценты пенициллина. Но мы искали новые антибиотики. От выявления антибиотического действия грибов до получения чудодейственных кристаллов антибиотика проходит часто очень много времени. В арсенале наших методов немало различных химических процедур, помогающих прийти к радостному моменту открытия нового антибиотика.
В экспедициях за этими веществами приходится переживать минуты напряжений, разочарований и радостей, вызванных новыми открытиями. Но не всякий антибиотик можно использовать в лечебных целях. Из сотен открытых до сих пор антибиотиков лишь около тридцати нашли применение в медицине.
Каким образом антибиотики уничтожают микробы
Век антибиотиков поставил перед микробиологами целый ряд вопросов. Рассмотрим один из них. Каким образом антибиотик убивает чувствительные к нему микробы? Уже Эрлих показал, что существует тесная связь между химической структурой «волшебной пули» и ее действием. В химическом отношении антибиотики — вещества очень разнообразные, хотя некоторые из них и являются производными какого-нибудь одного химического соединения, например тетрациклина. Можно ли утверждать, что вещества, сходные по своей химической структуре, сходны и по характеру своего действия на клетки и, напротив, различиям в строении сопутствуют и различия в антибиотических свойствах? Данные, полученные к настоящему времени, позволяют нам дать ответ на этот вопрос.
Теперь уже доподлинно известно, что пенициллин действует на клеточную стенку бактерий и препятствует ее синтезу. Некоторое время бактерии еще размножаются, но, лишенные клеточной стенки, очень скоро погибают.
