Анализ морфологии бактерий

С начала промышленного производства лабораторных микроскопов во второй половине XIX в. анализ морфологии бактерий стал сравнительно несложным делом. Были охарактеризованы основные формы и клеточные агрегаты бактерий, придаточные структуры и цитоплазматические включения, а также структурные превращения бактерий, в частности при образовании дифференцированных клеток.

Выдающимся достижением стало открытие в 1876-1877 гг. Фердинандом Коном, Робертом Кохом и Джоном Тиндэлом покоящихся резистентных клеток бактерий — эндоспор. Однако внутреннее строение бактерий долго оставалось загадкой, и в первую очередь это касалось бактериального «ядра».

Первые сведения по функциональной цитологии бактерий стали накапливаться в 1950-1960-е годы, когда в микробиологию пришли методы электронной микроскопии. Широкая возможность изучать анатомию бактерий с помощью электронного микроскопа появилась после того, как:

а) Вильямс (R. С. Williams) включил в арсенал бактериологических методик процедуру напыления клеток и субклеточных структур тяжелыми металлами;

б) Паладе (G. A. Palade, Нобелевская премия по физиологии и медицине, 1974 г.) стал использовать для фиксации оксид осмия;

в) Ньюмен (S. В. Newman) разработал способ приготовления ультратонких срезов из заливок материала в метакрилатные смолы;

г) Келенбергер (Е. Kellenberger) предложил метод фиксации забуференным глутаровым альдегидом и метод контрастирования с помощью ацетата уранила.

В 1960-1970-е годы Солтон (М. R. J. Salton) и Мюррэй (R. G. Е. Murray) получили первые данные о строении оболочки и внутренних мембран, Чэпмен (G. В. Chapman) и Робиноу (С. Robinow) описали морфологию нуклеоида и деление, Фиц-Джеймс (Р. С. Fitz-James) провел исследования дифференциации эндоспор, Депамфилис (М. L. DePamphilis) охарактеризовал ультраструктуру жгутика, а Шмидт (Т. М. Schmidt) — серных глобул и других функциональных включений.

Во второй половине 1970-х годов, когда Наннинга (N. Nanninga) ввел в электронную микроскопию процедуру вакуумного протравливания поверхности замороженного образца (англ, freeze-etching) и, в особенности, когда появился метод сверхскоростной криофиксации и криозамещения воды органическими растворителями, цитология бактерий научилась избавляться от артефактов.

Изучение динамической ультраструктуры бактерий вышло на новый качественный уровень в начале 1990-х годов после внедрения иммунозондов, а также методов регистрации автофлуоресценции и эпифлуоресценции in situ. Это весьма стимулировало изучение динамической анизотропии бактериальной клетки, репликации ДНК, сегрегации дочерних хромосом и механизма бинарного деления.