CC BY
36
ПЕРВООТКРЫВАТЕЛЬ ВИРУСОВ ДМИТРИЙ ИОСИФОВИЧ ИВАНОВСКИЙ И ИЗУЧЕНИЕ ЕГО НАУЧНОГО ВКЛАДА В ШКОЛЬНОМ И ВУЗОВСКОМ КУРСАХ
БИОЛОГИИ
А.В. Горшенин, канд. ист. наук, магистрант
Самарский государственный социально-педагогический университет доцент
Медицинский университет «Реавиз» (Россия, г. Самара)
DOI:10.24412/2500-1000-2021-12-1-6-10
Аннотация. В публикации приводится краткий обзор биографии основоположника вирусологии - отечественного учёного-ботаника Дмитрия Иосифовича Ивановского (18641920), который можно использовать при изучении темы «Вирусы». Рассматривается опыт использования его научных достижений на занятиях по биологии в школе и в вузе, а также в процессе изучения специальных естественнонаучных и медицинских дисциплин.
Ключевые слова: вирусология, биология, Д.И. Ивановский, история биологии, история, вирусы, вирусные заболевания, методика преподавания.
Пандемия коронавирусной инфекции СОУГО-19, бушующая в мире уже два года, привела не только к резкому увеличению научных публикаций по вирусологии, но и подстегнула интерес к микробиологии. Возможность углубить и несколько расширить изучение темы «Неклеточные формы жизни. Вирусы» в рамках школы и вуза является сейчас довольно актуальной задачей.
Как один из вариантов более углубленного изучения данного раздела, нами была выбрана фигура российского учёного Д.И. Ивановского. Сквозь призму его биографии возможно увлечь учащихся и студентов, сформировать у них понимание значительности открытий Дмитрия Иосифовича, увидеть актуальность в рамках современной эпидемиологической обстановки.
Это сегодня авторы школьного и вузовского учебников биологии в каждом разделе или параграфе, посвящённым вирусам, обязательно начинают изложение материала с информации об открытии Д.И. Ивановского, которое положило начало разделу микробиологии - вирусологии [1]. А вот при жизни Дмитрия Иосифовича, его открытие не было оценено по достоинству. Основоположником вирусологии во многих изданиях назывался голландский ботаник и микробиолог
М. Бейеринк, описавший вирус табачной мозаики через шесть лет после статьи Дмитрия Иосифовича. Лишь с развитием советской вирусологии в 1940-1950-е гг. интерес к зарождению этого направления стал расти, и тогда имя Ивановского было возвращено из забвения.
Д.И. Ивановский родился 28 октября 1864 г. в Гдовском уезде Петербургской губернии. Рано лишившись отца, он и его семья жили на небольшую пенсию. Прекрасно окончив гимназию, он поступает на естественнонаучное отделение физико-математического факультета Петербургского университета. Чтобы понимать насколько ему повезло с педагогами, достаточно сказать, что среди них тогда были И.М. Сеченов, Д.И. Менделеев, АН. Бекетов, ВВ. Докучаев,
А.С. Фаминцын и ряд других. Своей специализацией Ивановский выбрал физиологию растений [2, с. 7].
Окончив университет в 1888 г., он начал трудиться лаборантом в только что организованной А.С. Фаминцыным ботанической лаборатории Академии наук, где впервые начал проводить исследование мозаичной болезни табака. В 1895 г. Дмитрий Иосифович защищает диссертацию «Исследование над спиртовым брожением» и утверждается в учёной степени магистра ботаники. Основным положени-
ем этого исследования стало установление полной независимости энергии брожения от наличия или отсутствия кислорода в окружающей атмосфере, доказанное им путём филигранных и убедительных экспериментов. Это открытие имело громадное значение для понимания как самого процесса брожения у дрожжей, так и во многом очень близкого к нему процесса анаэробного дыхания у высших растений [2, с. 11].
Также защита магистерской диссертации позволила получить право на работу в вузе. И уже через несколько месяцев по представлению своего учителя
А.С. Фаминцына, Д.И. Ивановского допустили к чтению лекций по физиологии низших организмов и утвердили в звании приват-доцента Петербургского университета. В 1901 г. он становится профессором кафедры анатомии и физиологии растений Варшавского университета. Причиной перевода стало отсутствие у него степени доктора наук. Хотя над диссертацией учёный трудился уже на протяжении нескольких лет.
В 1903 г. Д.И. Ивановский защищает диссертацию «Мозаичная болезнь табака» и удостиваетсяв учёной степени доктора ботаники [4, с. 24].
Почти 15 лет проработал Дмитрий Иосифович в Варшавском университете до тех пор, когда в годы первой мировой войны (1915 г.) вуз был эвакуирован в г. Ростов-на-Дону. С этого момента и до самой своей смерти он преподавал здесь. Тут же он издаст свой учебник «Физиология растений», который стал итогом многолетнего чтения лекций по данному разделу.
Открытием вирусов Дмитрий Иосифович обязан исследованиям по изучению мозаичной болезни, поражавшей растение табака. Проводить эти исследования он начал ещё обучаясь в университете. В 1887 г. по поручению А.Н. Бекетова на деньги Вольного экономического общества, Дмитрий Иосифович поехал в Бессарабию и на Украину для изучения болезни табака, называемой рябухой. Она приносила табаководам колоссальные убытки. Поэтому работа Д.И. Ивановского и
В.В. Половцева была направлена на практические нужды. Исследования проходили в 1889-1890 гг. и результатом стало издание нескольких научных статей в академических журналах. Авторы отметили, что под названием «рябуха» обычно скрывалось две болезни: на Украине и в Бессарабии - рябуха, а в Крыму - мозаичная болезнь [2, с. 8].
Уже в 1890 г. к Дмитрию Иосифовичу обращаются представители Департамента земледелия с предложением снова заняться изучением этой болезни в Крыму - на территории Никитского ботанического сада. Итогом этой работы стала публикация статьи Д.И. Ивановского «О двух болезнях табака» в журнале «Сельское хозяйство и лесоводство» за 1892 г. [5].
Именно эта публикация и является отправной точкой научного направления «Вирусология». Но изданию данной статьи предшествовало несколько лет кропотливой работы. Учёный долгое время пытался объяснить причину мозаичной болезни табака. Он проводит серию экспериментов. В конце мая 1890 г. привил десяти здоровым табачным кустам сок больных растений. Экстракт растёртых листьев, покрытых мозаичной пятнистостью, прожимался через полотно и затем зеленовато-мутную жидкость набиралась в капиллярные трубочки. После этого Ивановский втыкал пипетку с экстрактом в жилку листа снизу, около места крепления его к стебельку. На одиннадцатый день он обнаруживал на ранее здоровых листьях мозаичные пятнышки. На части растениях порча листа произошла значительно позднее. Это была первая победа - доказан заразительный характер болезни [3, с. 18].
Затем Д.И. Ивановский пропустил сок заражённых растений через бактериальный фильтр - свечу Шамберлана, через которую не могли проходить бактерии, зато свободно проходили бактериальные яды, растворённые в жидкости. Дальнейшие прививки показывали, что растения заболевали, а значит, болезнь обладала заразительными свойствами. Следующей задачей было обнаружить возбудителя этой болезни, описать его и определить вид.
Вторая половина XIX в. стала периодом рождения микробиологии: открытия Луи Пастера и Роберта Коха объяснили возникновение ряда болезней деятельностью различных микроорганизмов. Ивановский знакомый с работами этих учёных, тоже начинает искать микробов, изучая сок растений под микроскопом, но ничего не находит. Тогда у Дмитрия Иосифовича появляется идея посеять сок заражённого растения. Будучи неуловимым под стеклом, возможно, ему удастся размножить его на питательной среде. Затем культуру данного микроба можно было привить растению, и если бы оно заболело, то это стало бы доказательством, что он и есть возбудитель.
С этой целью Дмитрий Иосифович стал заражать соком больных растений искусственные питательные смеси: варёный картофель, мясо-пептон-агар, бульон, отвар табака с 1% пептона и т.д. Но эти опыты дали отрицательные результаты. Учёный констатировал, что микроорганизмы, вероятно, были не способны расти на искусственных средах [5, с. 119].
Далее следовало ещё несколько опытов. Сок больных растений Ивановский пропускал через бычий пузырь в сосуд, где находился тимол - вещество, убивающее живых возбудителей. Этим соком, смешанным с тимолом, он пробует заразить растения, но заражение не наступало. Дмитрий Иосифович констатирует, что этот возбудитель - живой организм [3, с. 27].
Также доказывая корпускулярность возбудителя, он показывал, что первые порции сока, профильтрованные через свечу Шамберлана оказывались более заразительными, чем последние. Объяснял он это просто: как бы не был мал возбудитель, он всё же имел определённые размеры. При продолжительном фильтровании поры фильтра забивались [3, с. 27].
В своих исследованиях
Д.И. Ивановский приходит к выводу, что существует невидимый в обычный микроскоп возбудитель табачной мозаики, способный к размножению. Это и был вирус. Ивановский открыл два свойства вирусов: маленький размер, позволяющий прохо-
дить через бактериальный фильтр и невозможность существования на искусственных питательных средах.
Резюме Ивановского заключалось в рекомендации табаководам: «Уничтожьте больные растения там, где их мало. Сожгите их, и вы освободитесь от мозаичной болезни. Там же, где мозаика табака поразила все растения, засейте почву другой культурой. Табачная мозаика поражает только табак, а другие культуры, выросшие там, останутся здоровыми...» [3, с. 22].
Для закрепления изученного материала, можно предложить выполнение ряда заданий, относительно научных открытий и исследований Ивановского.
Задание № 1. Выберите все верные ответы.
Какие методы исследования позволили Д.И. Ивановскому выдвинуть предположение о существовании вирусов? а) Наблюдение; б) Моделирование; в) Эксперимент; г) Фильтрация; д) Мониторинг.
Задание № 2. Продолжая свои изыскания, Д.И. Ивановский провёл следующий эксперимент. В чашку Петри на средах с питательными веществами он помещал выделения из растений с известным бактериальным заболеванием (чашка № 1) и выделения из растений с «фильтрующимися» бактериями (чашка № 2). Выяснилось, что только в чашке № 1 на питательных средах вырастали колонии, а в чашке № 2 колоний не было. Какие выводы сделал учёный после этих опытов по исследованию мозаичности листьев табака? Выберите правильные ответы:
а) Листья табака заражены бактериями; б) Внутри вирусной частицы имеется генетический материал; в) Мельчайшие частицы проходят через бактериальные фильтры; г) В любых клетках (растений, животных, человека) развиваются вирусы;
д) Вирусы, вызывающие рак, поражают только клетки животных и бактерий;
е) «Фильтрующиеся» бактерии не культивируются на искусственных питательных средах.
Задание № 3. Можем ли мы утверждать, что опыты, осуществлённые
Д.И. Ивановским, дали окончательное
подтверждение его гипотезе о существовании вирусов? Ответьте «Да» или «Нет», а затем аргументируйте свой ответ.
Задание № 4. Кто ещё наряду с Д.И. Ивановским считается основоположником вирусологии? Объясните, почему долгое время имя отечественного учёного-ботаника оставалось незаслуженно забытым? И в связи с чем, его первенство в открытии вирусов было актуализировано?
Задание № 5. Благодаря развитию научного направления вирусологии, довольно значительным достижением в борьбе с заболеваниями, вызываемыми вирусами, стало проведение массовых вакцинаций. К примеру, чрезвычайно опасная вирусная болезнь оспа практически полностью была побеждена благодаря массовой вакцинации. Тем не менее, состав вакцин для некоторых вирусных болезней нужно часто изменять. Каким свойством вирусов объясняется необходимость каждый год де-
лать прививку против гриппа? Выберите один правильный ответ:
а) Очень маленькие размеры; б) Способность адаптироваться к условиям окружающей среды; в) Способность проникать в клетки живого организма; г) Способность размножаться внутри живого организма [6, с. 127-132].
Таким образом, благодаря более углубленному ознакомлению с научной биографией учёного, школьники и студенты учатся выявлять различные методы исследования, анализировать гипотезы учёных, а также использовать полученные естественнонаучные знания в повседневности и в связке с событиями различных жизненных ситуаций. Изучение жизни Д.И. Ивановского в рамках темы «Вирусы» всецело отвечает компетентностному подходу в вузе и содействует формированию универсальных учебных действий в школе.
Библиографический список
1. Сивоглазов В.И., Агафонова И.В., Захарова Е.Т. Биология. Общая биология: учебник для 10 класса. - М.: Дрофа, 2019. - 256 с.
2. Максимов Н.А. Жизнь и научная деятельность Д.И. Ивановского // Памяти Дмитрия Иосифовича Ивановского. - М., 1952. - С. 7-21.
3. Вайндрайх Г.М., Княжанский О.М. Д.И. Ивановский и открытие вирусов. - М.: Центральный институт санитарного просвещения, 1948. - 52 с.
4. Рыжков В.Л. Научное наследие Д.И. Ивановского // Памяти Дмитрия Иосифовича Ивановского. - М., 1952. - С. 22-37.
5. Ивановский Д.И. О двух болезнях табака // Сельское хозяйство и лесоводство. -1892. - №2. - С. 108-121.
6. Меджидов М.А., Меджидова М.Г., Адиева А.А. Формирование функциональной и естественнонаучной грамотности при изучении темы: «Открытие вирусов» // Инновационные научные исследования: сетевой журнал. - 2021. - № 4-2. - С. 119-136.
THE DISCOVERER OF VIRUSES DMITRY IOSIFOVICH IVANOVSKY AND THE STUDY OF HIS SCIENTIFIC CONTRIBUTION IN SCHOOL AND UNIVERSITY
BIOLOGY COURSES
A.V. Gorshenin, Candidate of Historical Sciences, Graduate Student
Samara State Socio-Pedagogical University
Associate Professor
Medical University «Reaviz»
(Russia, Samara)
Abstract. The publication provides a brief overview of the biography of the founder of virology - the Russian scientist-botanist Dmitry Iosifovich Ivanovsky, which can be used in the study of the topic « Viruses». The experience of using his scientific achievements in biology classes at school and university, as well as in the process of studying special natural science and medical disciplines is considered.
Keywords: virology; biology, D.I. Ivanovsky, history of medicine, history, viruses, viral diseases, teaching methods.
