Научная революция в микробиологии и ее значение для практики.
УДК 59.083:636.084
https://doi.org/10.32634/0869-8155-2020-341-9-37-42
Накопление знаний в процессе научно-технического развития происходит нелинейно, а скачкообразно: периоды относительного застоя сменяются научными революциями. Научная революция — это смена научным сообществом объясняющих парадигм. Еще несколько лет назад установление таксономической принадлежности микроорганизмов путем культивирования и подсчета методами классической микробиологии было сопряжено с рядом непреодолимых трудностей. Сложный состав сред, присутствие в составе питательных сред избытка ингибирующих соединений, необходимость поддержания экстремальных температур, состава газов и давления для культивирования, восприимчивость культуры к воздействию кислорода исключали из поля зрения исследователя некультивируемые микроорганизмы. Появление молекулярно-генетических методов позволило изучать разнообразие микроорганизмов, минуя прежде обязательную стадию культивирования, выделение чистой культуры и сравнение с эталонным образцом. Через призму научных революций и смены научных парадигм выявлены различия между методами классической микробиологии и молекулярно-генетическими методами. Обобщен опыт компании ООО «БИОТРОФ» по применению молекулярно-генетических методов идентификации микроорганизмов в скотоводстве и птицеводстве. На основе использования 16S метагеномики впервые удалось показать, что нарушения состояния здоровья сельскохозяйственных животных и птиц, снижение продуктивности и срока хозяйственного использования во многих случаях связаны с дисбиотическими явлениями в желудочно-кишечном тракте. Так, у выбракованных в связи с лактатным ацидозом коров по сравнению с клинически здоровыми животными наблюдалось угнетение роста бактерий, синтезирующих целлюлазы, и микроорганизмов порядка Selenomonadales, способных ферментировать молочную кислоту до летучих жирных кислот. На основе расчета корреляций Пирсона было показано, что увеличение содержания в кишечнике сельскохозяйственных птиц лактобактерий семейства Lactobacillaceae имело связь с ростом мясной продуктивности, а возрастание стафилококков — со снижением.
Ключевые слова: научные революции, смена парадигм, микробиология, молекулярно-генетические методы исследования, метагеномика, микробиом, рубец, микрофлора кишечника, продуктивность.
The scientific revolution in microbiology and its importance for practice.
Daria G. Tyurina, Georgy Y. Laptev, Natalia I. Novikova, Elena A. Yildirim, Larisa A. Ilyina, Nikolay V. Tarlavin
BIOTROF LLC Russian Federation, St. Petersburg, Kolpino, Izhora Plant, 45, letter DV
ABSTRACT
The accumulation of knowledge in the process of scientific and technological development does not occur linearly, but in leaps and bounds: periods of relative stagnation are replaced by scientific revolutions. The scientific revolution is the change of explanatory paradigms by the scientific community. A few years ago, the establishment of the taxonomic affiliation of microorganisms by cultivation and counting by methods of classical microbiology was fraught with a number of insurmountable difficulties. The complex composition of the media, the presence of an excess of inhibiting compounds in the composition of the nutrient media, the need to maintain extreme temperatures, the composition of gases and pressure for cultivation, the susceptibility of the culture to the effects of oxygen excluded uncultured microorganisms from the field of view of the researcher. The emergence of molecular genetic methods made it possible to study the diversity of microorganisms, bypassing the previously obligatory stage of cultivation, isolation of a pure culture and comparison with a reference sample. Through the prism
of scientific revolutions and changes in scientific paradigms, the differences between the methods of classical microbiology and molecular genetic methods are revealed. The experience of BIOTROF LLC in the application of molecular genetic methods for the identification of microorganisms in livestock and poultry farming is summarized. Based on the use of 16S metagenomics, it was possible to show for the first time that health disorders of farm animals and birds, a decrease in productivity and the duration of economic use in many cases are associated with dysbiotic phenomena in the gastrointestinal tract. Thus, in cows culled due to lactic acidosis, in comparison with
clinically healthy animals, inhibition of the growth of bacteria synthesizing cellulases and microorganisms of the order Selenomonadales, capable of fermenting lactic acid to volatile fatty acids, was observed. Based on the calculation of Pearson's correlations, it was shown that an increase in the content of lactobacilli of the family Lactobacillaceae in the intestines of poultry was associated with an increase in meat productivity, and an increase in staphylococci, with a decrease.
Key words: scientific revolutions, paradigm shift, microbiology, molecular genetic methods of analysis, metagenomics, microbiome, rumen, intestinal microflora, productivity.
Скачать полный текс статьи...