**Введение** Энергетическая микробиология представляет собой одно из ключевых направлений современной биотехнологии и микробиологии, изучающее микроорганизмы, способные преобразовывать различные формы энергии в полезные для человека продукты. Данная научная дисциплина охватывает широкий спектр исследований — от фундаментальных механизмов микробного метаболизма до прикладных технологий, таких как производство биогаза, биоэтанола, водорода и других возобновляемых энергоносителей. Актуальность темы обусловлена глобальными вызовами, связанными с истощением традиционных энергетических ресурсов, изменением климата и необходимостью перехода к устойчивым моделям энергопотребления. Историческое развитие энергетической микробиологии можно проследить с конца XIX века, когда были открыты первые анаэробные микроорганизмы, участвующие в процессах брожения. Значительный вклад в становление этой области внесли работы Луи Пастера, Сергея Виноградского и других учёных, заложивших основы понимания микробного катализа биохимических реакций. В XX веке прогресс в молекулярной биологии и генетике позволил глубже изучить метаболические пути микроорганизмов, что привело к созданию первых промышленных биотехнологий, таких как ацетон-бутаноловое брожение. Современный этап развития энергетической микробиологии характеризуется активным внедрением методов генной инженерии, синтетической биологии и системной биологии, что открывает новые перспективы для оптимизации штаммов-продуцентов и разработки инновационных биотопливных технологий. Кроме того, растёт интерес к экстремофильным микроорганизмам, способным функционировать в условиях высоких температур, давления или кислотности, что расширяет возможности их применения в биоремедиации и альтернативной энергетике. Таким образом, изучение истории развития энергетической микробиологии позволяет не только проследить эволюцию научных представлений, но и оценить потенциал данной дисциплины в решении актуальных энергетических и экологических проблем. Данный реферат ставит своей целью систематизировать ключевые этапы становления энергетической микробиологии, проанализировать вклад выдающихся исследователей и обозначить перспективные направления дальнейших исследований.

Развитие энергетической микробиологии как самостоятельной научной дисциплины было обусловлено рядом фундаментальных открытий в области микробиологии, биохимии и физиологии микроорганизмов, а также нарастающей потребностью в альтернативных источниках энергии. Первые предпосылки к её возникновению можно проследить в работах Луи Пастера, который в середине XIX века экспериментально доказал участие микроорганизмов в процессах брожения. Его исследования продемонстрировали, что микробный метаболизм сопровождается выделением энергии, что заложило основу для понимания биоэнергетических процессов. В тот же период Сергей Виноградский открыл хемосинтез у бактерий, показав, что некоторые микроорганизмы способны получать энергию за счёт окисления неорганических соединений, что расширило представления о возможных механизмах энергетического обмена. Значительный вклад в формирование энергетической микробиологии внесли исследования Михаила Цвета, разработавшего методы хроматографического разделения пигментов, что позволило глубже изучить фотосинтетические процессы у цианобактерий и пурпурных серобактерий. В начале XX века Альберт Сент-Дьёрдьи и Ханс Кребс описали цикл трикарбоновых кислот и механизмы окислительного фосфорилирования, что стало ключевым этапом в понимании энергетического метаболизма клетки. Параллельно с этим Артур Харден и Ханс фон Эйлер-Хельпин раскрыли роль АТФ как универсального энергетического носителя, что позволило связать микробный метаболизм с общебиологическими принципами биоэнергетики. Во второй половине XX века развитие молекулярной биологии и генетики микроорганизмов способствовало углублённому изучению энергетических процессов на субклеточном уровне. Открытие электрон-транспортных цепей у аэробных и анаэробных микроорганизмов, а также исследование механизмов фото- и хемотрофии позволили сформулировать основные принципы преобразования энергии в микробных системах. Важным этапом стало обнаружение экстремофильных микроорганизмов, способных функционировать в условиях высоких температур, кислотности или давления, что расширило представления о границах энергетического метаболизма. Современный этап развития энергетической микробиологии связан с поиском прикладных решений в области биотехнологий, включая производство биоводорода, биогаза и микробных топливных элементов. Изучение синтрофии и межвидового переноса электронов открыло новые перспективы для создания устойчивых энергетических систем. Таким образом, исторические предпосылки возникновения энергетической микробиологии охватывают широкий спектр фундаментальных и прикладных исследований, которые сформировали её как междисциплинарную науку, интегрирующую знания из микробиологии, биохимии и биотехнологии.

Энергетическая микробиология как научная дисциплина сформировалась в результате длительного накопления знаний о микроорганизмах, способных преобразовывать различные субстраты в энергию. Её развитие можно разделить на несколько ключевых этапов, каждый из которых внёс значительный вклад в понимание микробных энергетических процессов. Первый этап (конец XIX – начало XX века) связан с открытием анаэробных микроорганизмов и их роли в брожении. Работы Луи Пастера и Мартина Бейеринка заложили основы изучения микробного метаболизма, включая процессы спиртового и молочнокислого брожения. В этот период были описаны первые примеры микробного производства энергии в отсутствие кислорода, что стало фундаментом для последующих исследований. Второй этап (1920–1950-е годы) характеризуется углублённым изучением биохимических механизмов энергетического метаболизма микроорганизмов. Открытие цикла Кребса, процессов окислительного фосфорилирования и роли АТФ как универсального энергетического носителя позволило понять, как микроорганизмы генерируют энергию. Исследования Корнелиса ван Ниля и Сергея Виноградского расширили представления о хемосинтезе и фотосинтезе у бактерий, показав разнообразие путей получения энергии. Третий этап (1960–1980-е годы) ознаменовался открытием экстремофильных микроорганизмов и их адаптаций к экстремальным условиям. Изучение термофильных и галофильных бактерий, таких как Thermus aquaticus и Halobacterium salinarum, продемонстрировало возможность микробного синтеза энергии при высоких температурах и солёности. В этот же период началось активное исследование микробных топливных элементов (МТЭ), что положило начало применению энергетической микробиологии в биотехнологии. Четвёртый этап (1990-е – настоящее время) связан с развитием молекулярно-генетических методов и метагеномики, что позволило изучать микробные сообщества in situ. Открытие новых типов микробного дыхания, включая восстановление металлов и сульфатов, а также использование синтетической биологии для конструирования штаммов с заданными энергетическими свойствами, значительно расширило возможности дисциплины. Современные исследования направлены на оптимизацию биопродукции водорода, метана и других энергоносителей, а также интеграцию микробных систем в возобновляемую энергетику. Таким образом, развитие энергетической микробиологии прошло путь от описания отдельных метаболических процессов до создания сложных биотехнологических систем. Каждый этап внёс существенный вклад в понимание механизмов микробной энергетики, что открыло новые перспективы для её практического применения.

Современный этап развития энергетической микробиологии характеризуется значительным прогрессом в изучении микробных сообществ, способных к генерации энергии, а также разработкой инновационных технологий их применения. Одним из ключевых достижений последних лет является создание микробных топливных элементов (МТЭ), в которых микроорганизмы катализируют окисление органических субстратов с одновременным производством электрического тока. Эффективность МТЭ существенно повысилась благодаря использованию электрогенных бактерий, таких как *Geobacter sulfurreducens* и *Shewanella oneidensis*, обладающих высокой способностью к прямому переносу электронов на анод. Важным направлением исследований стало применение метаногенных архей в биогазовых установках, где они преобразуют органические отходы в метан, используемый в качестве возобновляемого источника энергии. Современные метагеномные и протеомные методы позволили идентифицировать новые штаммы, оптимизировать условия ферментации и увеличить выход биогаза. Кроме того, разработаны гибридные системы, сочетающие анаэробное digestion с микробным электролизом, что значительно повышает энергоэффективность процессов. Перспективным направлением является использование фотосинтезирующих микроорганизмов, таких как цианобактерии и микроводоросли, для производства биоводорода. Генетическая модификация этих организмов позволила увеличить активность гидрогеназ и нитрогеназ, ответственных за выделение молекулярного водорода. Внедрение синтетической биологии открыло возможности создания искусственных метаболических путей, направленных на усиление энергетического выхода. Особое внимание уделяется разработке микробных систем для утилизации трудноразлагаемых субстратов, включая нефтяные загрязнения и пластиковые отходы. Штаммы-деструкторы, такие как *Pseudomonas putida* и *Ideonella sakaiensis*, демонстрируют высокую эффективность в биоремедиации с одновременным производством энергии. Это направление имеет значительный потенциал для решения экологических проблем и создания устойчивых энергетических циклов. В ближайшей перспективе ожидается дальнейшая интеграция энергетической микробиологии с нанотехнологиями и искусственным интеллектом. Использование наноматериалов для улучшения электропроводности биопленок и применение машинного обучения для оптимизации состава микробных консорциумов могут привести к прорыву в области биоэнергетики. Таким образом, современные достижения и инновационные подходы формируют основу для перехода к устойчивым и высокоэффективным биотехнологическим решениям в энергетике.

проявляется в широком спектре приложений, начиная от биоремедиации загрязнённых сред и заканчивая производством биотоплива. Микроорганизмы, способные к трансформации органических и неорганических соединений с выделением энергии, играют ключевую роль в современных биотехнологических процессах. Их использование позволяет снизить антропогенную нагрузку на окружающую среду, а также оптимизировать промышленные циклы за счёт внедрения устойчивых и ресурсоэффективных методов. Одним из наиболее значимых экологических аспектов энергетической микробиологии является биодеградация токсичных соединений. Микроорганизмы, такие как Geobacter и Shewanella, способны восстанавливать тяжёлые металлы и радионуклиды, превращая их в менее подвижные и менее токсичные формы. Этот процесс, известный как биовосстановление, активно применяется для очистки почв и грунтовых вод, загрязнённых промышленными отходами. Кроме того, метаногенные археи участвуют в утилизации органических отходов на полигонах, снижая эмиссию метана — одного из наиболее агрессивных парниковых газов. В промышленном секторе энергетическая микробиология открывает новые перспективы за счёт разработки микробных топливных элементов (МТЭ). Эти системы позволяют преобразовывать химическую энергию органических субстратов непосредственно в электричество с помощью электроактивных бактерий. Подобные технологии находят применение в очистке сточных вод, где одновременно решаются задачи деструкции органики и генерации энергии. Другой важной областью является производство биоводорода с использованием фототрофных микроорганизмов, таких как Rhodobacter sphaeroides, что способствует развитию альтернативной энергетики. Помимо этого, энергетическая микробиология вносит вклад в создание устойчивых сельскохозяйственных систем. Микробные сообщества, участвующие в азотфиксации и фосфатмобилизации, снижают зависимость от химических удобрений, уменьшая тем самым эвтрофикацию водоёмов. Внедрение микробных биопрепаратов на основе азотфиксирующих бактерий, таких как Azotobacter и Rhizobium, позволяет повысить продуктивность агроэкосистем без дополнительного загрязнения окружающей среды. Таким образом, энергетическая микробиология служит связующим звеном между экологическими и промышленными аспектами современной биотехнологии. Её дальнейшее развитие будет способствовать переходу к экономике замкнутого цикла, где отходы становятся ресурсом, а промышленные процессы минимизируют негативное воздействие на биосферу. Интеграция микробных технологий в производственные цепочки и природоохранные практики демонстрирует их высокий потенциал для решения глобальных экологических и энергетических вызовов.

**Заключение** Проведённый анализ истории развития энергетической микробиологии позволяет констатировать, что данная научная дисциплина прошла сложный и многогранный путь становления, начиная с первых наблюдений за микробными процессами в XIX веке до современных биотехнологических разработок. Исследования Луи Пастера, Сергея Виноградского и других основоположников заложили фундамент для понимания роли микроорганизмов в энергетических превращениях, что впоследствии привело к открытию новых метаболических путей и механизмов биоконверсии субстратов. XX век ознаменовался значительным прогрессом в изучении микробного синтеза водорода, метана и других энергоносителей, а также разработкой методов использования микроорганизмов в очистке сточных вод и утилизации отходов. Внедрение молекулярно-генетических и биоинформационных технологий в XXI веке позволило углубить понимание метаболических сетей и создать генетически модифицированные штаммы с повышенной продуктивностью. Современная энергетическая микробиология представляет собой междисциплинарную область, интегрирующую достижения биохимии, генетики и инженерных наук. Перспективы её развития связаны с поиском новых высокоэффективных штаммов, оптимизацией биотехнологических процессов и внедрением микробных систем в альтернативную энергетику. Учитывая глобальные экологические вызовы, дальнейшие исследования в этой области могут внести существенный вклад в устойчивое развитие и снижение антропогенной нагрузки на окружающую среду. Таким образом, энергетическая микробиология продолжает оставаться динамично развивающейся наукой, потенциал которой ещё далеко не исчерпан. Её дальнейшее развитие требует углублённого изучения микробного разнообразия, совершенствования методов культивирования и масштабирования технологий для промышленного применения.