Молекулярно - генетичний (біохімічний) етап

Досягнення мікробіології у XX ст. значною мірою зумовлені з розвитком напряму, який дістав назву біохімічного. Саме вивчення біохімічної діяльності мікроорганізмів привело до виникнення біохімії і генетики мікробів. Першочергове значення для розвитку цього напряму мали класичні дослідження В. І. Палладіна (1859-1922), С. П. Костичева (1877-1931), В. С. Буткевича (1872-1942), пов'язані з дослідженням процесів дихання та бродіння мікроорганізмів. Глибоке вивчення фізіології і біохімії мікроорганізмів стало підгрунтям для виникнення мікробіологічної промисловості. Вагомий внесок у розвиток цього сучасного напряму мікробіологічної науки зробили російські й українські мікробіологи В. М. Шапошников, М. Д. Ієрусалимський, Г. К. Скрябін, Є. І. Квасников, С. І. Кузнецов, Г. І. Каравайко та інші.

Велике значення для розвитку мікробіології мали праці Г.А. Надсона, який вивчав роль мікроорганізмів у кругообігу речовин у природі. В 1925 р. він разом з Г. С. Філіпповим під дією рентгенівських променів вперше одержав стійкі мутанти дріжджів і цвільових грибів. Дослідження Г. А. Надсона започаткували нову галузь природничої науки - радіаційну біологію.

Фундаментальні дослідження з морської, геологічної і сільськогосподарської мікробіології було проведено відомими вченими Б. Л. Ісаченком, А. О. Криссом, В. О. Таусоном, С. І. Кузнецовим, Є. М. Мішустіним та іншими. Б. Л. Ісаченко заклав підвалини вчення про роль мікроорганізмів у кругообігу речовин у водоймах, яке успішно розвинув А. О. Крисс, а В. О. Таусон, С. І. Кузнецов та інші вчені одержали важливі результати, досліджуючи геологічну діяльність мікроорганізмів. Велика заслуга у вивченні процесів перетворення азоту в природі, зокрема біологічної фіксації атмосферного азоту, належить академіку Є. М. Мішустіну та його колегам.

У першій половині XX ст. у дослідах О. Ейвері, К. Мак-Леода, М. Мак-Карті, Дж. Ледерберга, Е. Татума, Н. Ціндера. Ф. Жакоба та інших науковців започатковано новий напрям мікробіології - генетику мікроорганізмів, успіхи якого зумовили виникнення нового розділу біології - молекулярної генетики. Вона є основою сучасної генної інженерії, що має завданням конструювання нових організмів із заданими властивостями.

Досягнення медичної мікробіології, вірусології та імунології у другій половині XX ст. нерозривно пов'язані з іменами Л.О. Зільбера, З.В. Єрмольєвої, О.О. Смородинцева, М.П. Чумакова, П.Ф. Здоровського, В.Д. Тімакова, В.М. Жданова та інших вчених.

У XX ст. перед мікробіологічною наукою постали такі питання: як пояснити різноманітність типів життя в мікросвіті, визначити її межі, виявити, на чому вона грунтується. Розв'язували цю загально-біологічну проблему видатні голландські мікробіологи А. Клюйвер і К. ван Ніль. Вони провели порівняльні біохімічні дослідження систематично віддалених фізіологічних груп мікроорганізмів і сформулювали теорію біохімічної єдності життя, яка базується на спільних закономірностях конструктивного і енергетичного обміну всіх живих організмів. У чому ж конкретно виявляється біохімічна єдність життя, поряд з великою фізіологічною різноманітністю і різними типами життя в світі мікроорганізмів? Спільне виявляється в єдності трьох груп процесів: передачі генетичної інформації, енергетичних і конструктивних процесів. Два останні положення сформулював А. Клюйвер, а єдність системи передачі генетичної інформації у всіх типів життя було встановлено пізніше.

На початку ХХ століття відбулася ще одна важлива подія в історії мікробіології - відкриття хіміотерапії, основоположниками якої стали П. Ерліх і Д.Л. Романовський. Вони вперше сформулювали основні наукові принципи хіміотерапії. Методом хімічних варіацій П. Ерліх синтезував сальварсан і неосальварсан, які зробили переворот у лікуванні поворотного тифу сонної хвороби і сифілісу. У 30 роки Г. Домагк відкрив стрептоцид, поклавши початок винайденню і виробництву багатьох сульфаніламідних препаратів.

Друга світова війна вимагала виробництва нових ефективних лікарських препаратів для лікування масових ранових інфекцій. Ще у 1929 р. англійський мікробіолог О. Флемінг відкрив протимікробну дію пеніцилової плісняви, а Є. Чейн і Г. Флорі отримали очищений пеніцилін. З.В. Єрмольєва здійснила його промислове виробництво. Тріумфальні успіхи в лікуванні гнійних інфекцій і сепсису пеніциліном стимулювали пошуки нових антимікробних препаратів, які американський мікробіолог Е. Ваксман назвав антибіотиками. У 1944 р. він відкрив стрептоміцин, ефективний проти багатьох видів бактерій. В повоєнні роки синтезовано десятки нових високоефективних антибіотиків, запропоновані методи визначення чутливості мікроорганізмів до хіміотерапевтичних препаратів, розроблена стратегія раціонального їх використання при лікуванні інфекційних хвороб.

У середині ХХ століття почала здійснюватись науково-технічна революція. Фундаментальні біологічні дослідження проводились на субклітинному і молекулярному рівні. Це в значній мірі стимулювало подальший розвиток бактеріології, імунології і вірусології. Особливо великі успіхи досягнуті при вивченні генетики мікроорганізмів. Розкриття молекулярних основ спадковості підняло на небувалу висоту теорію гена і теорію мутацій. Ці дві теорії в їх сучасному аспекті стали чи не найбільшими узагальненнями науки ХХ століття.

Блискучий шлях у науці в цей період залишив видатний мікробіолог, імунолог і вірусолог Л.О. Зільбер (1894-1966). Разом із співробітниками він відкрив вірус кліщового енцефаліту, вивчав природу та імунологію злоякісних пухлин, висунув віросогенетичну теорію ракової хвороби.

Суттєвий вклад в розвиток мікробіологічної науки внесла З.В. Єрмольєва (1898-1974). Наукову діяльність вона присвятила проблемам бактеріофагії, діагностики і профілактики холери, виробництву пеніциліну і вивчення нових антибіотиків, інтерферону, лізоциму тощо.

Цікаві і важливі для практичної медицини були дослідження відомого мікробіолога і імунолога П.Ф. Здродовського (1890-1976), автора 180 робіт, ряду монографій, присвячених епідеміології і профілактиці рикетсіозів, малірії, дифтерії, бруцельозу.

Видатний мікробіолог і епідеміолог В.Д.Тимаков (1905-1977) основні свої дослідження провів з питань мінливості і генетики мікроорганізмів, бактеріофагії, L-форм бактерій, лабораторної діагностики інфекційних хвороб. Написав підручник з мікробіології.