Mikrobiologia tutkii mikro-organismien tunnistamista, elämäntapaa, fysiologiaa ja aineenvaihduntaa
Kuva: CDC Unsplashissa
Mikrobiologia on biologian haara, joka tutkii mikro-organismeja. Sana tulee kreikan mikros , joka tarkoittaa pientä, ja bios ja logot , elämän tiede. Tutkimus kattaa siis mikro-organismien tunnistamisen, elämäntavan, fysiologian ja aineenvaihdunnan sekä niiden suhteen ympäristöön ja muihin lajeihin.
Mikrobiologian ilmaantuminen
Mikrobiologia syntyi luomalla mikroskooppi, jonka keksi hollantilainen Antony Van Leeuwenhoek vuonna 1674. Hän käytti laitteistoa tarkkailemaan mikroskooppisia olentoja maaperän, syljen ja ulosteiden näytteistä kutsumalla niitä "animálculosiksi". Leeuwenhoekin löytö herätti tärkeän keskustelun maan alkuperästä.
Abiogeneesiteorialla tai spontaanilla sukupolviteorialla Aristoteles oli tunnetuin puolustaja, ja sitä pidettiin voimassa 1800-luvulle saakka. Tämän teorian mukaan "animálculos" olisi seurausta kasvien ja eläinkudosten hajoamisesta. Tämän koulun puolustajat uskoivat, että elämä syntyi elottomista esineistä.
Mikroskoopin löytäminen ja muut mikrobiologiset tutkimukset mahdollistivat biogeneesiteorian syntymisen, joka vastusti ajatusta siitä, että raaka-aine voisi olla uusi olento. Tämän teorian mukaan kaikki elävät olennot syntyvät muista olemassa olevista olennoista, toisin sanoen olemassa olevat "animaatiot" synnyttävät uusia "animaatioita". Silmiinpistävimmät tutkimukset tämän teorian selittämiseksi tekivät Francesco Redi vuonna 1668 ja Louis Pasteur vuonna 1862 hylkäämällä pysyvästi abiogeneesiteorian.
- Mikä on biohajoavuus
Mitä ovat mikro-organismit
Mikro-organismit, joita kutsutaan yleisesti "bakteereiksi" ja "mikrobeiksi", ovat mikroskooppisia olentoja, joista monet ovat paljaalla silmällä näkymättömiä ja joilla on yllättävän monipuolinen rakenne ja elämäntapa. Bakteerit, sienet, alkueläimet, virukset ja levät ovat osa mikro-organismien joukkoa.
- Yli puolet kehostamme ei ole ihminen
Tämän lajien monimuotoisuuden myötä mikro-organismit olivat ainoat olennot, jotka sopeutuivat kaikkiin planeetan paikkoihin: ne ovat ilmassa, merenpohjassa, maan alla ja jopa sisällä. "Kehossamme on enemmän bakteerisoluja kuin ihmissoluja", sanoo mikrobiologi Jacyr Pasternak Albert Einsteinin sairaalasta São Paulosta.
Mikro-organismien merkitys
Vaikka ne ovat pienimpiä elämänmuotoja, mikro-organismit muodostavat suurimman osan maapallon biomassasta ja suorittavat monia välttämättömiä kemiallisia reaktioita muille organismeille. Ihmiset, kasvit ja eläimet ovat lisäksi riippuvaisia mikrobien aktiivisuudesta ravinteiden kierrätyksessä ja orgaanisen aineen hajoamisessa. Siksi mikro-organismit ovat erittäin tärkeitä elämän tueksi ja ylläpitämiseksi.
- Humus: mikä se on ja mitkä ovat sen tehtävät maaperälle
Mikrobiologiset alueet
Mikrobiologia on laaja tutkimusalue, joka mahdollistaa useiden tutkimusten suorittamisen. Mikrobiologian toiminta-alat ovat: lääketieteellinen mikrobiologia, farmaseuttinen mikrobiologia, ympäristömikrobiologia, elintarvikemikrobiologia ja mikrobien mikrobiologia.
Lääketieteellinen mikrobiologia
Lääketieteellinen mikrobiologia keskittyy patogeenisiin mikro-organismeihin. Sen suorituskyky liittyy tartuntatautien torjuntaan ja ehkäisyyn.
- Mitä zoonoosit ovat?
Farmaseuttinen mikrobiologia
Farmaseuttinen mikrobiologia keskittyy lääkkeiden, erityisesti antibioottien, tuotantoon osallistuvien mikro-organismien tutkimiseen.
- Luontoon upotettu antibiootti tuottaa superbugia, varoittaa YK
Ympäristön mikrobiologia
Biogeokemiallisiin sykleihin liittyvä ympäristömikrobiologia keskittyy bakteerien ja sienien tutkimiseen, jotka vaikuttavat luonnon orgaanisten aineiden ja kemiallisten aineiden hajoamiseen.
Elintarvikkeiden mikrobiologia
Elintarvikemikrobiologian kohteena ovat elintarviketeollisuudessa käytetyt mikro-organismit, jotka keskittyvät elintarviketurvallisuuteen ja säilyvyyteen, perinteisten tuotteiden jalostamiseen ja uusien elintarvikkeiden kehittämiseen, ja aistinvaraiset ominaisuudet sopivat erilaisille kuluttajaryhmille.
Mikrobien mikrobiologia
Mikrobimikrobiologia keskittyy tutkimuksissaan mikro-organismien geneettiseen ja molekulaariseen manipulointiin.
Mikro-organismien luokitus
Ominaisuuksiensa mukaan mikro-organismit voidaan luokitella prokaryooteiksi tai eukaryooteiksi, autotrofeiksi tai heterotrofeiksi ja yksisoluisiksi tai monisoluisiksi.
Prokaryootit tai eukaryootit
Eukaryoottisilla olennoilla on monimutkaiset rakenteet, jotka muodostavat sisäiset kalvot, sytoskeletti ja ydin. Prokaryootit eivät toisaalta sisällä ytimiä ja muita kalvoon liitettyjä organelleja.
Autotrofit tai heterotrofit
Vaikka autotrofiset organismit tuottavat omaa ruokaansa käyttämällä kevyitä tai epäorgaanisia kemiallisia reaktioita, heterotrofit luottavat autotrofien valmistamiin orgaanisiin molekyyleihin saadakseen energiaa ja täydentääkseen hengitystuoliaan.
Yksisoluinen tai monisoluinen
Yksisoluisia organismeja muodostaa vain yksi solu ja monisoluisia organismeja solujen monimuotoisuus.
Esimerkkejä
- Bakteerit ovat eukaryoottisia ja yksisoluisia mikro-organismeja. Vaikka on olemassa autotrofisia bakteereja, suurin osa on heterotrofisia ja ruokkii muiden elävien olentojen tuottamia aineita.
- Sienet ovat eukaryoottisia, heterotrofisia mikro-organismeja ja voivat olla yksisoluisia, kuten hiivat, tai monisoluisia, kuten sieniä.
- Levät ovat eukaryoottisia mikro-organismeja, fotosynteettisiä autotrofeja ja ne voivat olla yksisoluisia tai monisoluisia.
- Alkueläimet ovat eukaryoottisia, heterotrofisia ja yksisoluisia mikro-organismeja.
- Virukset ovat solumikro-organismeja, joilla ei ole omaa aineenvaihduntaa. Siksi kaikki sen toiminnot suoritetaan toisessa organismissa.
Elämäntapa
Mikro-organismit on jaettu eri ryhmiin heidän elämäntapansa mukaan, ja ne voivat olla saprobeja, loisia tai symbionteja.
Saprot
Kierrätysmikro-organismeina tunnetut saprobot hajottavat kuolleita orgaanisia aineita ja kommensaaleja, toisin sanoen ne ylläpitävät yhdistyksiä ilman havaittavia etuja tai haittoja.
- Sienet ja bakteerit ovat tärkeimmät orgaanisia aineita hajottavat mikro-organismit.
- Esimerkiksi komensalismi voidaan havaita sienien ja bakteerien välisessä maaperässä. Jotkut bakteerit käyttävät glukoosia, joka on tuotettu sienien hajoamisesta selluloosasta.
Loiset
Loiset ovat mikro-organismeja, jotka aiheuttavat vahinkoa muiden organismien eläville soluille ja voivat ilmetä eri asteissa. Ovatko he:
- Pakollinen parasiitti: sen eloonjäämisestä riippuu täysin isäntä.
- Useita parasiitteja: mikro-organismilla on useita isäntiä;
- Valinnainen loisuminen: voi esittää kahta elämäntapaa, jotka selviävät sekä isännän sisällä (loisen elämäntapa) että ulkopuolella (vapaa elämäntapa);
- Hyperparasiitti: tila, jossa toinen loinen kehittyy ensimmäisessä loisessa;
Symbionts
Mikro-organismit, jotka liittyvät pitkällä aikavälillä, mikä voi olla hyödyllinen suhde molemmille yksilöille tai ei. Nämä yhdistykset voivat olla keskinäisiä tai antagonistisia.
Keskinäinen symbioosi
Keskinäinen symbioosi on hyödyllinen suhde, jossa mikro-organismien välillä on morfologinen ja fyysinen vuorovaikutus. Jäkälät ovat esimerkki tästä yhdistyksestä, joka esiintyy sienien ja levien tai syanobakteerien ja sienien välillä. Vaikka levät ja syanobakteerit tarjoavat sienille orgaanisia yhdisteitä, ne tarjoavat ympäristön, joka suosii selviytymistä, koska ne tarjoavat suojaa.
Antagonistinen symbioosi
Antagonistinen symbioosi on suhde, jossa toinen mikro-organismeista vahingoittuu toisen vahingoksi. Sienet, jotka tuottavat antibiootteja, jotka estävät bakteerien kasvua, ovat esimerkki tästä yhdistyksestä.
Patogeeniset mikro-organismit
Ne ovat mikro-organismeja, jotka kykenevät tuottamaan tarttuvia sairauksia isännissään olosuhteissa, jotka suotuisat niiden selviytymiselle ja kehitykselle. Tähän luokkaan kuuluvat bakteerit, sienet, virukset, alkueläimet ja levät.
- Mikä on hometta ja miksi se on vaarallista?
Ei-patogeeniset mikro-organismit
Ne ovat mikro-organismeja, jotka ovat ympärillämme ja osallistuvat erilaisiin luonnon prosesseihin eivätkä aiheuta terveysongelmia. Joissakin tapauksissa ne ovat jopa hyödyllisiä. Probiootit, kuten Lactobacillus, ovat esimerkki tästä luokasta, koska näiden elävien mikro-organismien kulutus parantaa ruoansulatuskanavan mikrobitasapainoa.
- Mitä ovat probioottiset elintarvikkeet?
Johtopäätös
Mikrobiologialla on suuri merkitys perustutkimuksena ja soveltavana tieteenä. Perustiede korostaa mikro-organismien fysiologisia, biokemiallisia ja molekyylitutkimuksia. Soveltava tiede puolestaan keskittää tutkimuksensa teollisiin, elintarvike- ja sairauksien tai tuholaisten torjuntaan.
Huolimatta mikrobiologian kehityksestä viime vuosina on arvioitu, että vain yksi prosentti kaikista planeetan mikro-organismilajeista on luetteloitu. Vaikka ne ovat olleet tutkimuksen kohteena yli kolmen vuosisadan ajan, tämän erittäin tärkeän kentän kehittämiselle on vielä paljon tilaa.
