Микроорганизмы в природных процессах. 
Значение работ С. Н. Виноградского и М. Бейеринка

Изучению роли микроорганизмов в природных процессах на нашей планете посвящены работы русского ученого Сергея Николаевича Виноградского (1856—1953) и голландского исследователя Мартина Бейеринка (1851−1931).

Независимо друг от друга эти ученые изучали группы микроорганизмов, способных осуществлять химические превращения основных элементов и участвовать в биологически важных круговоротах на Земле. С. Н. Виноградский работал с микроорганизмами, использующими неорганические соединения серы (рис. 1.4, а), азота, железа, и открыл уникальный образ жизни прокариотических микроорганизмов — хемолитоавтотрофию, при которой микробная клетка для получения энергии окисляет восстановленные неорганические соединения, а для биосинтезов использует углерод углекислого газа.

К такому способу существования не способны ни животные, ни растения. Виноградский и Бейеринк открыли также способность некоторых прокариот фиксировать атмосферный молекулярный азот, т. е. использовать его в своем конструктивном обмене. Учеными были выделены свободноживущие (рис. 1.4, б) и симбиотические микроорганизмы-азотфиксаторы. При этом была показана глобальная роль таких микроорганизмов в цикле азота: микроорганизмы использовали газообразный азот для синтеза компонентов клетки, тем самым переводя его в связанные формы, становящиеся доступными для других организмов после отмирания клеток азотфиксаторов.

Рис. 1.4. Микроскопические препараты:

а — нити Beggiatoa sp., окисляющей сероводород и накапливающей серу; б — клетки азотфиксируюгцей бактерии Azotobcicter sp. с капсулами При работе с образцами из природных источников, где всегда присутствует смесь микроорганизмов, обладающих различными свойствами, учеными был применен новый метод накопительных культур, с успехом используемый и современными микробиологами. Он заключается в создании определенных условий роста (элективных условий), обеспечивающих преимущественное развитие желаемой группы микроорганизмов. В такой культуре количество клеток данной группы существенно превосходит содержание всех других микроорганизмов, которые также изначально присутствовали в пробе. Поэтому из накопительной культуры значительно проще получить чистую культуру преобладающего микроорганизма.