Окраска микробов явилась поистине их вторым рождением. Лишь с помощью растворов различных красок можно увидеть четкие контуры клетки и различить их структурные особенности. С помощью специальных методов окраски удалось обнаружить споры и вегетативную форму микробов[4] а также капсулы, а у простейших — ядро и цитоплазму. В зависимости от химического состава и физико-химических свойств микробы окрашиваются в различные цвета. Все это позволило детально изучить особенности различных болезнетворных микробов и использовать для лабораторной диагностики ряда инфекционных болезней.
Остановимся на отдельных примерах, которые позволят оценить значение метода окраски микробов. В неокрашенном состоянии микробы можно увидеть так, как это удалось Левенгуку. В капле жидкости он видел палочковидные или изогнутые клетки, которые как тени выделялись на фоне бесцветной жидкости. Лучше были видны подвижные микробы. Даже сейчас широко применяется метод висячей капли, с помощью которого можно различать в живом неокрашенном состоянии подвижные и неподвижные микробы, особенно для дифференцирования сходных по форме и окраске микробов. К примеру, брюшнотифозные и дизентерийные бактерии имеют одинаковую форму, размеры и одинаково окрашиваются в красный цвет по методу Грама. Наряду с этим брюшнотифозные бактерии имеют органы движения — жгутики (они подвижные), у дизентерийных жгутиков нет (они неподвижные). В совокупности с рядом других признаков подвижность имеет определенное дифференциальное значение.
Особенно большое дифференциальное значение имеет метод окраски, позволяющий окрашивать микробы в разные цвета в зависимости от физико-химических свойств или строения.
Приведем несколько примеров. С помощью метода Грама одни микробы окрашиваются в красный цвет, а другие — в сине-фиолетовый. Первые получили название грамотрицательных, а вторые — грамположительных. Следовательно, по методу Грама можно микробы разделить на две основные группы. Если в препарате будет смесь различных микробов, то по методу Грама одни микробы окрасятся в красный цвет, а другие — в синий.
Рассмотрим другие методы. Используя, например, метод Ожешко, можно выявить спору и тело микробной клетки. Спора будет окрашена в ярко-красный цвет, а тело клетки (вегетативная форма) — в синий. Так различают споровые и неспоровые микроорганизмы.
Окраска сложным методом Романовского-Гимза позволяет видеть структуру микробов из класса простейших, имеющих дифференцированное ядро и цитоплазму. К ним, в частности, относятся возбудители малярии. По методу Романовского-Гимза микробы окрашиваются сложной смесью красок, при этом ядро окрашивается в красный цвет, а цитоплазма — в синий. Если к сказанному добавить, что с помощью окраски можно видеть капсулу и различные включения клеток и жгутики, то значение метода окраски микробов станет еще более ценным особенно для практических целей. Поясним это примером. Наряду с дифтерийными бактериями, вызывающими тяжелое инфекционное заболевание — дифтерию, существуют безвредные дифтероиды. Одним из признаков, позволяющих их различать, является наличие у дифтерийных бактерий зерен волютина, так называемых зерен Бабеша-Эрнста. С помощью специального метода Нейссера тело бактерий окрашивается в желтый цвет, а зерна волютина — в синий. У дифтероидов, при отсутствии зерен волютина, тело микробов окрашено сплошь в желтый цвет. Существует еще ряд важнейших признаков для отличия дифтерийных бактерий от дифтероидов, среди которых метод окраски имеет большое значение.
Какую роль сыграла окраска микробов в сочетании с методикой их культивирования и выделением чистых культур? Открытие аэробных и анаэробных микробов потребовало создания условий для их развития. Все микроорганизмы как живые существа нуждаются в питательных веществах. Для этого были созданы простые и сложные искусственные питательные среды: жидкие, полужидкие и плотные. Но, помимо питательных веществ, солей, витаминов и других веществ, аэробным микробам необходимо обеспечить доступ кислорода воздуха, а для анаэробных, наоборот, создать бескислородные условия. Для отдельных микробов понадобилось создание особых избирательных сред (для дифтерийных бактерий, туберкулезных палочек, коклюшных, брюшнотифозных и других микроорганизмов). Если для дифтерийных бактерий нужна свернутая сыворотка крови, то для туберкулезных — глицерин, который добавляется к питательным средам, для коклюшных бактерий — кровь, а для брюшнотифозных — желчь.
Создание методов культивирования микробов открыло необозримые просторы перед исследователями для экспериментального изучения инфекционных болезней. Стали быстро создаваться методы лабораторной диагностики, профилактики инфекций и их лечения.
Это лишь краткая иллюстрация трудностей, которые надо было преодолеть, чтобы раскрыть тайну возбудителей инфекционных болезней. Разнообразны болезни, а также поражения и места локализации микробов в организме. Тем более удивительными оказались открытия и достижения в одной из труднейших областей медицины-области инфекционных болезней. Открытия Пастера и Коха стали отправными пунктами для изучения роли микробов в возникновении заразных болезней человека, животных и растений. При таких обстоятельствах, как писал великий русский ученый И. И. Мечников, нужен был сильный толчок, чтобы из висевшего в воздухе представления об организованных заразных бродилах (т. е. микробах) выработалось строго доказанное научное убеждение в их действительном существовании.
За 70 лет (с 1849 по 1919 г.) были открыты бациллы сибирской язвы, возбудители проказы, стрептококки, дизентерийные амебы, гонококки, малярийные плазмодии, стафилококки, брюшнотифозные бактерии, пневмококки, туберкулезные бактерии, возбудители сапа, холерные вибрионы, дифтерийные бактерии, столбнячные бациллы, спирохеты возвратного тифа, менингококки, возбудители бруцеллеза, основные представители дизентерийных бактерий, возбудители газовой инфекции (различные виды), чумные бактерии, бациллы ботулизма, возбудитель сифилиса, бактерии коклюша, риккетсии — возбудители сыпного тифа и других заболеваний — риккетсиозов, возбудители туляремии. Это далеко не полный перечень открытий болезнетворных микробов, раскрывший тайны возникновения инфекционных болезней.
Бурное развитие микробиологии побудило представителей различных отраслей естествознания и медицины пересмотреть свои взгляды и высоко оценить новую науку и ее достижения. Выдающийся отечественный клиницист С. П. Боткин писал: «Теперь я засел за литературные студии микробного мира. Микробы начинают одолевать старого человека в буквальном смысле этого слова; на старости лет приходится ставить свои мозги на новые рельсы». Великий физиолог И. П. Павлов подчеркнул, что лишь с открытием болезнетворных организмов развернулась перед экспериментаторами вся область патологической физиологии.
Несмотря на большие научные достижения, в конце второй половины XIX столетия микробиологи столкнулись с проблемами, которые они не могли разрешить. При многих безусловно инфекционных заболеваниях они не находили микробов-возбудителей. Это противоречило прочно установившимся взглядам: без микробов нет инфекционных болезней. Почему же при многих заболеваниях человека и животных, несмотря на огромные усилия ученых и самые совершенные методы исследования, микробы не обнаруживались?
Ответить на эти вопросы стало возможным лишь благодаря гениальному открытию Д. И. Ивановского. Если открытие Левенгука и дальнейшее развитие оптики позволили видеть микробы, измеряемые микронами (тысячной доли миллиметра), то открытие Д. И. Ивановского позволило узнать о существовании микробов, измеряемых миллимикронами (миллионной доли миллиметра). Он доказал роль ультрамикробов (вирусов) в болезнях листьев табака. Так же как Пастер перебросил мост от болезней шелковичных червей к инфекционным заболеваниям человека и животных, вызываемых микробами, видимыми под микроскопом, так и Д. И. Ивановский создал основы вирусологии, открыл пути для познания вирусных болезней человека, животных, растений.
