Definicja, historia, klasyfikacja i zabawne fakty o mikrobiologii
Jaka jest definicja mikrobiologii? Jaka jest historia i dlaczego jest tak ważna w medycynie? Co mogą zaskoczyć fakty na temat mikroorganizmów?
Badanie mikrobiologii - definicja
Mikrobiologię definiuje się po prostu jako badanie mikroorganizmów, przy czym "mikro" oznacza małe, a "biologia" odnosi się do badania żywych istot. Badane mikroorganizmy są bardzo zróżnicowane, a dziedzina mikrobiologii dzieli się na wiele poddziedzin badań.
Dziedzina mikrobiologii ma kluczowe znaczenie dla ludzi, nie tylko ze względu na choroby zakaźne wywołane przez te drobnoustroje, ale dlatego, że "dobre" mikroorganizmy są nam niezbędne do życia na planecie. Biorąc pod uwagę, że bakterie w naszych ciałach przekraczają nasze komórki, ten obszar badań można uznać za jeden z najważniejszych obszarów wiedzy i badań.
Rodzaje mikroorganizmów - klasyfikacja
Mikroorganizmy lub "mikroby" to małe żywe stworzenia. Większości z tych organizmów nie można dostrzec gołym okiem, a do czasu wynalezienia mikroskopu i teorii zarazków nie mieliśmy pojęcia, jak bardzo są obfite.
Mikroby można znaleźć prawie wszędzie na ziemi. Występują we wrzącej wodzie w Yellowstone i w wulkanicznych otworach na najniższych głębokościach morza. Mogą mieszkać w solankowych mieszkaniach, a niektórzy żyją w słonej wodzie (tyle, ile potrzeba soli jako konserwantu ). Niektórzy potrzebują tlenu do wzrostu, a inni nie.
"Najtwardszym" na świecie mikroorganizmem jest bakteria o nazwie Deinococcus radio trans , bakteria, która może wytrzymać promieniowanie w fenomenalnym stopniu, jak sama nazwa wskazuje, ale może również przetrwać bez wody, pod wpływem silnych kwasów, a nawet po umieszczeniu w próżni.
Klasyfikacja mikroorganizmów w mikrobiologii
Istnieje wiele różnych sposobów, w jakie naukowcy sklasyfikowali, a czyniąc to próbowali zrozumieć, miliony mikrobów pośród nas.
Wielokomórkowe a jednokomórkowe vs bezkomórkowe - Jedną z metod klasyfikacji drobnoustrojów jest to, czy mają komórki, a jeśli tak, to ile. Mikroorganizmy mogą być:
- Wielokomórkowy - posiadający więcej niż jedną komórkę.
- Jednokomórkowy - posiadający pojedynczą komórkę.
- Bezkomórkowy - brak komórek, takich jak wirusy i priony. (Dyskutowano, czy wirusy są naprawdę żywymi istotami, ponieważ nie mogą przetrwać poza gospodarzem, a priony są zwykle nazywane "białkami zakaźnymi", a nie mikrobami.)
Eukariota a prokarioty Innym sposobem klasyfikacji drobnoustrojów jest typ komórki. Należą do nich eukarioty i prokariota:
- Eukarioty to mikroby z "komórkami złożonymi", które mają prawdziwe jądro i organelle związane z błoną. Przykłady eukariotów obejmują robaki pasożytnicze (robaki), glony, glony, grzyby i drożdże.
- Prokariota to mikroorganizmy z "prostymi komórkami", które nie mają prawdziwego jądra i nie mają organelli związanych z błoną. Przykłady obejmują bakterie.
Główne klasy mikroorganizmów to: - Różne rodzaje drobnoustrojów można podzielić na:
- Pasożyty - Pasożyty są czasami bardziej przerażające niż inne mikroorganizmy, przynajmniej wtedy, gdy można je zobaczyć gołym okiem. Pasożyty obejmują robaki (robaki), przywry, pierwotniaki i inne. Przykłady infekcji pasożytniczych obejmują malarię , giardię i afrykański sen. Ascariasis (roundworms) to te, które zarażają miliard ludzi na całym świecie.
- Grzyby (i drożdże) - Grzyby to mikroorganizmy pod pewnymi względami podobne do roślin. Jeśli masz stopę sportowców lub drożdże, znasz kilka infekcji grzybiczych . Ta kategoria obejmuje również grzyby i pleśnie. Podobnie jak bakterie, mamy także wiele "dobrych grzybów", które żyją na naszych ciałach i nie powodują chorób.
- Bakterie - Mamy więcej bakterii w naszych ciele niż w komórkach ludzkich, ale ogromna większość tych bakterii to "zdrowe bakterie". Chronią nas przed infekcją od złych lub patologicznych bakterii i odgrywają rolę w trawieniu naszego pożywienia. Przykłady infekcji powodowanych przez bakterie obejmują gruźlicę i stwardnienie gardła.
- Wirusy - Wirusy mają obfitą naturę, choć najbardziej znane są te, które powodują ludzką chorobę. Wirusy mogą również infekować inne mikroorganizmy, takie jak bakterie, a także rośliny. Immunizacje zmniejszyły ryzyko niektórych przerażających chorób, ale inne, takie jak Ebola i wirus Zika , przypominają nam, że nie zaczęliśmy podbijać tych miniaturowych zagrożeń.
- Priony - Większość naukowców w tym czasie nie klasyfikuje prionów jako mikroorganizmów, ale raczej jako "białka zakaźne". To powiedziawszy, są one często badane przez wirusologów, Priony są w istocie kawałkiem nienormalnie zwiniętego białka i na początku mogą nie wydawać się przerażające. Jednak choroby prionowe, takie jak choroba szalonych krów, są jednymi z najbardziej obawiających się chorób zakaźnych.
Historia mikrobiologii
To, co teraz wiemy o mikroorganizmach i które zostanie omówione poniżej, jest stosunkowo nowe w historii. Przyjrzyjmy się krótko historii mikrobiologii:
Pierwszy wizualizowany mikroskop / pierwsze mikroorganizmy - Pierwszy duży krok w mikrobiologii nastąpił, gdy van Leeuwenhoek (1632-1723) stworzył pierwszy, pojedynczy mikroskop obiektywu. Przez soczewkę, która miała powiększenie około 300X, był w stanie zwizualizować bakterie po raz pierwszy (od zeskrobania z zębów).
Rozwój teorii gryzoni - Ludzkie ciało zostało uznane za źródło infekcji przez trzech naukowców:
- Dr Oliver Wendall Holmes stwierdził, że kobiety, które rodziły w domu, rzadziej się rozwijają niż te, które dostarczyły w szpitalu.
- Dr Ignaz Semmelweis powiązał infekcje z lekarzami, którzy przeszli bezpośrednio z sekcji autopsji na oddział położniczy bez konieczności mycia rąk.
- Joseph Lister wprowadził aseptyczne techniki, w tym mycie rąk i używanie ciepła do sterylizacji.
Teoria zarodków - Dwóch ludzi najbardziej uznanych za akceptację teorii zarazków to Louis Pasteur i Robert Koch:
- Louis Pasteur (1822-1895) - Pasteurowi przypisuje się teorię biogenezy, zauważając, że wszystkie żywe stworzenia pochodzą z czegoś, a nie z dominującego poglądu w czasie spontanicznego wytwarzania. Twierdził, że wiele chorób było powodowanych przez drobnoustroje (a nie przez grzech, gniew Boży i inne potencjalne przyczyny). Pokazał, że mikroorganizmy są odpowiedzialne za fermentację i psucie się i opracowały metodę zwaną pasteryzacją, która jest nadal używana. Opracował także szczepionki przeciw wściekliźnie i wąglikowi.
- Robert Koch (1843-1910) - Koch jest autorem "postulatów Kocha" naukowych serii kroków, które udowodniły teorię zarazków i które były używane w badaniach naukowych od czasu (z pewnymi zmianami). Zidentyfikał przyczynę gruźlicy, wąglika i cholery.
Od tego czasu kilka ważnych punktów to:
- 1892 - Dmitri Iosifovich Ivanoski odkrył pierwszego wirusa.
- 1928 - Alexander Flemming odkrył penicylinę.
- 1995 - Wydano pierwszą sekwencję genomową drobnoustrojów.
Infekcyjne mikroorganizmy
Kiedy myślimy o mikroorganizmach, większość z nas myśli o chorobie, choć te małe "błędy" są ogólnie bardziej prawdopodobne, aby pomóc nam, niż zranić nas. (Pamiętaj o "dobrych mikrobach" poniżej).
Jeszcze niecałe sto lat temu, a obecnie w wielu miejscach na świecie, infekcje drobnoustrojami były główną przyczyną śmierci. Średnia długość życia w Stanach Zjednoczonych dramatycznie 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 wiodącą przyczyną śmierci. Na całym świecie jednak choroba zakaźna. Według Światowej Organizacji Zdrowia, w krajach o niskiej gospodarce światowej główną przyczyną śmierci są infekcje dolnych dróg oddechowych, a następnie choroby biegunkowe.
Pojawienie się szczepień i antybiotyków, a także, co ważniejsze, czysta woda, zmniejszyło nasze obawy dotyczące organizmów zakaźnych, ale byłoby nierozsądnie być aroganckim. W obecnej chwili mamy do czynienia nie tylko z pojawiającymi się chorobami zakaźnymi, ale również z opornością na antybiotyki, a wielu ekspertów uważa, że od dawna oczekujemy na kolejną pandemię.
Mikroorganizmy pomocne człowiekowi - "Dobre mikroby"
Choć rzadko mówimy o tym, mikroorganizmy są nie tylko pomocne, ale niezbędne w niemal każdym aspekcie naszego życia. Mikroby są ważne w:
- Chronimy nasze ciała przed "złymi" drobnoustrojami.
- Spożywanie żywności - Od jogurtu po napoje alkoholowe, fermentacja to metoda, w której wzrost bakterii jest wykorzystywany do tworzenia żywności. To jeden z przykładów, jednak drobnoustroje są w dolnej części łańcucha pokarmowego przez wiele życia
- Podział odpadów na gruncie i zawracanie gazów atmosferycznych powyżej. Bakterie mogą nawet pomóc w trudnych odpadach, takich jak wycieki ropy i odpady nuklearne.
- Bakterie w naszym ciele są odpowiedzialne za produkcję witamin, takich jak witamina K i niektóre witaminy z grupy B. Bakterie są również niezwykle ważne w trawieniu.
- Dziedzina kryptografii szuka nawet sposobu, w jaki bakterie mogą być wykorzystywane jako dysk twardy do przechowywania informacji.
Mikroby nie tylko spełniają wiele funkcji - są częścią nas. Uważa się, że bakterie wi na naszych ciałach przewyższają nasze komórki o czynnik 10 do 1.
Prawdopodobnie słyszałeś najnowsze jedzenie zdrowego. Oprócz jedzenia brokułów i borówek, powiedziano nam, aby codziennie spożywać sfermentowane potrawy lub przynajmniej tak często, jak to tylko możliwe. W przypadku bakterii nie byłoby fermentacji.
Po urodzeniu niemowlęta nie mają bakterii w swoich ciałach. Po przejściu kontroli urodzin otrzymują pierwsze bakterie. (Brak zbierania bakterii w kanale rodnym jest uważany przez niektórych za powód, dla którego otyłość i alergie są częstsze u niemowląt dostarczanych przez C-sekcja.)
Jeśli ostatnio czytałeś wiadomości, to nawet postulowano, że bakterie w naszych jelitach odpowiadają za nasze codzienne nastroje. Dowiedz się, jak uzyskać zdrowe bakterie jelitowe . Badanie mikrobiomu jest obecnie wykorzystywane do wyjaśniania wielu rzeczy, na przykład, dlaczego antybiotyki mogą prowadzić do zwiększenia masy ciała.
Dziedziny mikrobiologii
Istnieje kilka różnych dziedzin w dziedzinie mikrobiologii. Przykład niektórych z tych pól w podziale na typy organizmów obejmuje:
- Parazytologia - Badanie pasożytnictwa
- Mikologia - Badanie grzybów
- Bakteriologia - Badanie bakterii
- Wirusologia - Badanie wirusów
- Protozoologia - Badanie pierwotniaków
- Fykologia - Badanie alg
- Immunology - Badanie układu odpornościowego
Dziedziny mikrobiologii można również podzielić według zakresu, aby uwzględnić szeroki zakres tematów. Kilka przykładów spośród wielu to:
- Fizjologia mikroorganizmów (wzrost, metabolizm i struktura drobnoustrojów)
- Genetyka mikrobiologiczna
- Ewolucja mikrobiologiczna
- Mikrobiologia środowiskowa
- Mikrobiologia przemysłowa (np. Oczyszczanie ścieków)
- Mikrobiologia żywności (fermentacja)
- Biotechnologia
- Bioremediacja.
Przyszłość mikrobiologii
Dziedzina mikrobiologii jest fascynująca i nie wiemy więcej. To, co osiągnęliśmy prawdopodobnie w zakresie wiedzy najbardziej w tej dziedzinie, to to, że jest o wiele więcej do nauczenia się.
Nie tylko drobnoustroje mogą powodować choroby, ale można je wykorzystać do opracowania leków zwalczających inne drobnoustroje (na przykład penicylinę). Niektóre wirusy wydają się powodować raka, podczas gdy inne są oceniane jako sposób na walkę z rakiem.
Jednym z najważniejszych powodów, dla których ludzie powinni się uczyć o mikrobiologii, jest szacunek dla tych "stworzeń", które znacznie przewyższają nas. Uważa się, że oporność na antybiotyki wzrasta z powodu niewłaściwego stosowania nie tylko antybiotyków, ale również mydeł antybakteryjnych. I to tylko wtedy, gdy patrzymy na mikroby, które obecnie rozpoznajemy. W związku z pojawieniem się chorób zakaźnych i możliwością podróżowania w dowolne miejsce na świecie podczas trzech lotów, istnieje ogromne zapotrzebowanie na edukację i przygotowanie mikrobiologów.
> Źródła
- > Kasper, Dennis L. .., Anthony S. Fauci i Stephen L. .. Hauser. Harrison's Principles of Internal Medicine. Nowy Jork: Mc Graw-Hill Education, 2015. Print.
- > Smolinska S., Groeger, D. i L. O'Mahony. Biologia mikrobiomu 1: Interakcje z układową odpowiedzią immunologiczną. Kliniki gastroenterologiczne w Ameryce Północnej . 2017. 4691): 19-35.