Zawartość
- Rodzaje mikroorganizmów
- Klasyfikacja mikroorganizmów w mikrobiologii
- Historia mikrobiologii
- Mikroorganizmy zakaźne
- Mikroorganizmy pomocne dla ludzi
- Dziedziny Mikrobiologii
- Przyszłość mikrobiologii
Dziedzina mikrobiologii ma kluczowe znaczenie dla ludzi, nie tylko ze względu na choroby zakaźne wywoływane przez te mikroby, ale także dlatego, że do życia na naszej planecie potrzebne są „dobre” mikroorganizmy. Biorąc pod uwagę, że liczba bakterii w naszych ciałach i na nich przewyższa liczbę naszych własnych komórek, ten kierunek badań można uznać za jeden z najważniejszych obszarów wiedzy i badań.
Rodzaje mikroorganizmów
Mikroorganizmy lub „mikroby” to małe żywe istoty. Większość tych organizmów nie jest widoczna gołym okiem, a do czasu wynalezienia mikroskopu i teorii drobnoustrojów nie mieliśmy pojęcia, jak jest ich dużo.
Mikroby można znaleźć prawie na całym świecie. Występują we wrzących basenach wodnych w Yellowstone oraz w wulkanicznych otworach na najniższych głębinach morza. Mogą żyć w solnych równinach, a niektóre dobrze się rozwijają w słonej wodzie (tak bardzo, że używa się soli jako środka konserwującego). Niektóre potrzebują tlenu do wzrostu, a inne nie.
Najtwardszym mikroorganizmem na świecie jest bakteria Deinococcus radio trans, bakteria, która może wytrzymać promieniowanie w fenomenalnym stopniu, jak sama nazwa wskazuje, ale może również przetrwać bez wody, narażenia na silne kwasy, a nawet po umieszczeniu w próżni.
Klasyfikacja mikroorganizmów w mikrobiologii
Istnieje wiele różnych sposobów klasyfikowania milionów mikroorganizmów pośród nas, a czyniąc to starali się nadać im sens.
Wielokomórkowy vs Jednokomórkowy vs Bezkomórkowy
Jednym ze sposobów klasyfikacji drobnoustrojów jest to, czy mają komórki, a jeśli tak, to ile. Mikroorganizmy mogą być:
- Wielokomórkowy - posiadający więcej niż jedną komórkę.
- Jednokomórkowy - posiadający jedną komórkę.
- Bezkomórkowe - pozbawione komórek, takich jak wirusy i priony. (Priony są zwykle nazywane „białkami zakaźnymi”, a nie drobnoustrojami).
Eukarionty vs Prokarionty
Inny sposób klasyfikowania mikroorganizmów ma związek z rodzajem komórki. Należą do nich eukarionty i prokarioty:
- Eukarionty to mikroby z „złożonymi komórkami”, które mają prawdziwe jądro i organelle związane z błoną. Przykłady eukariontów obejmują robaki (robaki), pierwotniaki, glony, grzyby i drożdże.
- Prokarioty to mikroby z „prostymi komórkami”, które nie mają prawdziwego jądra i nie posiadają organelli związanych z błoną. Przykłady obejmują bakterie.
Główne klasy mikroorganizmów
Różne rodzaje drobnoustrojów można również podzielić na:
- Pasożyty: Pasożyty są czasami bardziej przerażające niż inne mikroorganizmy, przynajmniej jeśli można je zobaczyć gołym okiem. Do pasożytów należą robaki (robaki), przywry, pierwotniaki i inne. Przykłady infekcji pasożytniczych obejmują malarię, lamblię i śpiączkę afrykańską. Wiadomo, że glisty (glisty) zarażają 1 miliard ludzi na całym świecie.
- Grzyby i drożdże: Grzyby to mikroorganizmy, które są pod pewnymi względami podobne do roślin. Drożdże to rodzaj grzybów. Przykłady obejmują grzybicę stóp lub inne rodzaje zakażeń drożdżakowych, które należą do klasy zakażeń grzybiczych. Ta kategoria obejmuje również grzyby i pleśnie. Podobnie jak bakterie, mamy również wiele „dobrych grzybów”, które żyją na naszym ciele i nie powodują chorób.
- Bakteria: Mamy więcej bakterii w naszych ciałach i na ich powierzchni niż komórki ludzkie, ale zdecydowana większość tych bakterii to „zdrowe bakterie”. Chronią nas przed infekcją złymi lub patologicznymi bakteriami i odgrywają rolę w trawieniu naszego pożywienia. Przykłady infekcji wywoływanych przez bakterie obejmują gruźlicę i Strep gardła.
- Wirusy: Wirusy występują obficie w przyrodzie, chociaż większość ludzi zna te, które powodują choroby u ludzi. Wirusy mogą również infekować inne mikroorganizmy, takie jak bakterie, a także rośliny. Szczepienia zmniejszyły ryzyko niektórych przerażających chorób, ale inne, takie jak Ebola i wirus Zika, przypominają nam, że nie zaczęliśmy zwalczać tych miniaturowych zagrożeń.
- Priony: Obecnie większość naukowców nie klasyfikuje prionów jako mikroorganizmy, ale raczej jako „zakaźne białka”. To powiedziawszy, często są badane przez wirusologów. Priony są zasadniczo kawałkami nieprawidłowo pofałdowanego białka i na początku mogą nie wydawać się przerażające. Jednak choroby prionowe, takie jak choroba szalonych krów, należą do najbardziej przerażających chorób zakaźnych.
Historia mikrobiologii
To, co teraz wiemy o mikroorganizmach i co zostanie omówione poniżej, jest stosunkowo nowe w historii. Rzućmy okiem na historię mikrobiologii:
Pierwszy mikroskop / pierwsze wizualizowane mikroorganizmy: Pierwszy ważny krok w mikrobiologii nastąpił, gdy van Leeuwenhoek (1632-1723) stworzył pierwszy, jednoobiektywowy mikroskop. Dzięki soczewce o powiększeniu około 300X był w stanie po raz pierwszy zwizualizować bakterie (poprzez zeskrobanie zębów).
Rozwój teorii zarazków: Ciało ludzkie zostało uznane za źródło infekcji przez trzech naukowców:
- Dr Oliver Wendall Holmes stwierdzili, że kobiety, które rodziły w domu, były mniej podatne na infekcje niż kobiety, które rodziły w szpitalu.
- Dr Ignaz Semmelweis powiązali infekcje z lekarzami, którzy udawali się bezpośrednio z sali autopsyjnej na oddział położniczy bez mycia rąk.
- Joseph Lister wprowadzili techniki aseptyczne, obejmujące zarówno mycie rąk, jak i stosowanie ciepła do sterylizacji.
Teoria zarazków: Dwie osoby, którym przypisuje się akceptację teorii zarazków, to Louis Pasteur i Robert Koch:
- Louis Pasteur (1822–1895): Pasteurowi przypisuje się teorię biogenezy, zauważając, że wszystkie żywe istoty pochodzą z czegoś, a nie z poglądu dominującego w czasie spontanicznego pokolenia. Twierdził, że wiele chorób było spowodowanych przez drobnoustroje (a nie przez grzech, gniew Boga i inne potencjalne przyczyny). Pokazał, że za fermentację i psucie się odpowiedzialne są mikroorganizmy i opracował metodę zwaną pasteryzacją, używaną do dziś. Opracował także szczepionki przeciwko wściekliźnie i wąglikowi.
- Robert Koch (1843–1910): Koch jest autorem „Postulatów Kocha”, naukowej serii kroków, które potwierdziły teorię zarazków i które były wykorzystywane w badaniach naukowych od (z pewnymi poprawkami). Zidentyfikował przyczynę gruźlicy, wąglika i cholery.
Od tego czasu kilka punktów orientacyjnych to:
- 1892 - Dmitri Iosifovich Ivanoski odkrył pierwszego wirusa.
- 1928 - Alexander Fleming odkrył penicylinę.
- 1995 - Opublikowano pierwszą sekwencję genomu drobnoustrojów.
Mikroorganizmy zakaźne
Kiedy myślimy o mikroorganizmach, większość z nas myśli o chorobach, chociaż te małe „robaki” są bardziej skłonne do pomocy niż zranienia. (Przeczytaj poniżej o „dobrych mikrobach”).
Jeszcze niespełna sto lat temu, a obecnie w wielu miejscach na świecie, zakażenia mikroorganizmami były główną przyczyną zgonów. Średnia długość życia w Stanach Zjednoczonych znacznie się poprawiła w ciągu ostatniego stulecia nie tylko dlatego, że żyjemy dłużej, ale przede wszystkim dlatego, że mniej dzieci umiera w dzieciństwie.
W Stanach Zjednoczonych choroby serca i nowotwory są obecnie pierwszą i drugą najczęstszą przyczyną zgonów. Według Światowej Organizacji Zdrowia w krajach o niskim dochodzie na całym świecie główną przyczyną zgonów są infekcje dolnych dróg oddechowych, a następnie choroby biegunkowe.
Pojawienie się szczepień i antybiotyków, a także, co ważniejsze, czystej wody zmniejszyło nasze obawy o organizmy zakaźne, ale nie byłoby arogancji. W chwili obecnej mamy do czynienia nie tylko z pojawiającymi się chorobami zakaźnymi, ale także opornością na antybiotyki.
Mikroorganizmy pomocne dla ludzi
Chociaż rzadko o tym mówimy, mikroorganizmy są nie tylko pomocne, ale są niezbędne w prawie każdym aspekcie naszego życia. Drobnoustroje są ważne w:
- Ochrona naszego organizmu przed „złymi” drobnoustrojami.
- Przygotowywanie żywności: od jogurtu po napoje alkoholowe - fermentacja to metoda, w której do wytwarzania pożywienia wykorzystywany jest rozwój drobnoustrojów. Jest to jednak jeden z przykładów, jednak drobnoustroje są podstawą łańcucha pokarmowego przez większość życia.
- Rozkład odpadów na ziemi i recykling gazów atmosferycznych powyżej. Bakterie mogą nawet pomóc w usuwaniu trudnych odpadów, takich jak wycieki ropy i odpady nuklearne.
- Produkcja witamin, takich jak witamina K i niektóre witaminy z grupy B. Bakterie są również niezwykle ważne dla trawienia.
- Przechowywanie informacji: W dziedzinie kryptografii poszukuje się nawet sposobów wykorzystania bakterii jako dysku twardego do przechowywania informacji.
Mikroby nie tylko pełnią wiele funkcji dla nas - są częścią nas. Uważa się, że ilość bakterii w naszych ciałach i na nich przewyższa liczbę komórek 10 do jednego.
Prawdopodobnie słyszałeś najnowsze informacje na temat zdrowego odżywiania. Oprócz jedzenia brokułów i jagód większość ekspertów w dziedzinie zdrowia zaleca codzienne lub przynajmniej tak często, jak to możliwe, spożywanie sfermentowanej żywności. Bez bakterii nie byłoby fermentacji.
Po urodzeniu dzieci nie mają w swoich ciałach bakterii. Swoją pierwszą bakterię zdobywają, gdy przechodzą przez kanał rodny. (Niektórzy uważają, że brak narażenia na bakterie przez kanał rodny jest przyczyną częstszego występowania otyłości i alergii u dzieci urodzonych przez cesarskie cięcie).
Jeśli ostatnio czytałeś wiadomości, postulowano nawet, że bakterie w naszych jelitach są odpowiedzialne za nasze codzienne nastroje. Badanie mikrobiomu jest obecnie wykorzystywane do wyjaśnienia wielu rzeczy, na przykład dlaczego antybiotyki mogą prowadzić do przyrostu masy ciała.
Dziedziny Mikrobiologii
W dziedzinie mikrobiologii istnieje kilka różnych dziedzin. Przykładem niektórych z tych dziedzin w podziale na typy organizmów są:
- Parazytologia: Badanie parazytologii
- Mikologia: Badanie grzybów
- Bakteriologia: Badanie bakterii
- Wirusologia: Badanie wirusów
- Protozoologia: Badanie pierwotniaków
- Fykologia: Badanie glonów
Dziedziny mikrobiologii można również podzielić według zakresu, aby uwzględnić szeroki zakres tematów. Kilka przykładów spośród wielu to:
- Fizjologia drobnoustrojów (wzrost, metabolizm i struktura drobnoustrojów)
- Genetyka drobnoustrojów
- Ewolucja drobnoustrojów
- Mikrobiologia środowiskowa
- Mikrobiologia przemysłowa (np. Oczyszczanie ścieków)
- Mikrobiologia żywności (fermentacja)
- Biotechnologia
- Bioremediacja
Przyszłość mikrobiologii
Dziedzina mikrobiologii jest fascynująca i nie wiemy więcej. Być może najwięcej zdobyliśmy dzięki wiedzy w tej dziedzinie, że jest o wiele więcej do nauczenia się.
Mikroby mogą nie tylko wywoływać choroby, ale także mogą być wykorzystywane do opracowywania leków zwalczających inne drobnoustroje (na przykład penicyliny). Niektóre wirusy wydają się powodować raka, podczas gdy inne są oceniane jako sposób walki z rakiem.
Jednym z najważniejszych powodów, dla których ludzie powinni się uczyć mikrobiologii, jest szacunek dla tych „stworzeń”, których jest znacznie więcej niż nas. Uważa się, że oporność na antybiotyki wzrasta z powodu niewłaściwego stosowania nie tylko antybiotyków, ale także mydeł antybakteryjnych. I to tylko wtedy, gdy patrzymy na mikroby, które obecnie rozpoznajemy. Wraz z pojawiającymi się chorobami zakaźnymi i naszą zdolnością do podróżowania prawie w każdym miejscu na świecie podczas trzech lotów, istnieje ogromna potrzeba wykształcenia i przygotowania mikrobiologów.