Saturs
- Mikroorganismu veidi
- Mikroorganismu klasifikācija mikrobioloģijā
- Mikrobioloģijas vēsture
- Infekciozi mikroorganismi
- Mikroorganismi, kas ir noderīgi cilvēkiem
- Mikrobioloģijas jomas
- Mikrobioloģijas nākotne
Mikrobioloģijas joma cilvēkiem ir kritiska ne tikai šo mikrobu izraisīto infekcijas slimību dēļ, bet arī tāpēc, ka dzīvošanai uz planētas ir nepieciešami "labi" mikroorganismi. Ņemot vērā, ka baktērijas mūsu ķermenī un uz tā pārsniedz mūsu pašu šūnas, šo pētījumu jomu varētu uzskatīt par vienu no vissvarīgākajām zināšanu un pētījumu jomām.
Mikroorganismu veidi
Mikroorganismi jeb "mikrobi" ir mazas dzīvas būtnes. Lielāko daļu šo organismu nevar redzēt ar neapbruņotu aci, un līdz mikroskopa un dīgļu teorijas izgudrošanai mums nebija ne mazākās nojausmas, cik daudz to ir.
Mikrobi ir atrodami gandrīz jebkur uz zemes. Tie ir sastopami dzeltenstounā verdošos ūdens baseinos un vulkāniskajās atverēs jūras zemākajā dziļumā. Viņi var dzīvot sāls līdzenumos un daži zelt sālsūdenī (tik daudz, lai sāli izmantotu kā konservantu.) Dažiem augšanai nepieciešams skābeklis, bet citiem nē.
Pasaulē "visgrūtākais" mikroorganisms ir baktērijas, ko sauc Deinococcus radio trans, baktērijas, kas spēj izturēt radiāciju fenomenālā mērā, kā norāda tās nosaukums, bet var izdzīvot arī bez ūdens, spēcīgu skābju iedarbības un pat tad, ja tās ievieto vakuumā.
Mikroorganismu klasifikācija mikrobioloģijā
Ir daudz dažādu veidu, kā zinātnieki ir klasificējuši miljonus mikrobu mūsu vidū un, mēģinot to saprast, mēģinājuši to saprast.
Daudzšūnu vs vienšūnu vs šūnas
Viens no mikrobu klasifikācijas veidiem ir tas, vai tiem ir vai nav šūnas, un, ja ir, tad cik. Mikroorganismi var būt:
- Daudzšūnu - vairāk nekā viena šūna.
- Vienšūnu - viena šūna.
- Acelulāri - trūkst šūnu, piemēram, vīrusu un prionu. (Prionus parasti sauc par "infekcijas olbaltumvielām", nevis mikrobiem.)
Eikarioti vs prokarioti
Vēl viens mikroorganismu klasifikācijas veids ir saistīts ar šūnu tipu. Tie ietver eikariotus un prokariotus:
- Eikarioti ir mikrobi ar "sarežģītām šūnām", kuriem ir īsts kodols un membrānai piesaistīti organelli. Eikariotu piemēri ir helminti (tārpi), vienšūņi, aļģes, sēnītes un raugi.
- Prokarioti ir mikrobi ar "vienkāršām šūnām", kuriem nav īsta kodola un kuriem trūkst membrānas saistītu organellu. Piemēri ietver baktērijas.
Galvenās mikroorganismu klases
Dažādos mikrobu tipus var arī iedalīt:
- Parazīti: Parazīti dažreiz ir vairāk biedējoši nekā citi mikroorganismi, vismaz tad, ja tos var apskatīt ar neapbruņotu aci. Parazīti ietver helminti (tārpi), flukes, vienšūņi un citi. Parazitāro infekciju piemēri ir malārija, žiardija un Āfrikas miega slimība. Ir zināms, ka ascariāze (apaļie tārpi) inficē 1 miljardu cilvēku visā pasaulē.
- Sēnes un raugi: Sēnes ir mikroorganismi, kas savā ziņā ir līdzīgi augiem. Raugi ir sēnīšu veids. Piemēri ietver kāju sēnītes vai cita veida rauga infekcijas, kas visas ietilpst sēnīšu infekciju klasē. Šajā kategorijā ietilpst arī sēnes un veidnes. Tāpat kā baktērijas, arī mums ir daudz "labu sēnīšu", kas dzīvo uz mūsu ķermeņa un neizraisa slimības.
- Baktērijas: Mūsu ķermenī un uz tā ir vairāk baktēriju nekā cilvēka šūnās, taču lielākā daļa šo baktēriju ir "veselīgas baktērijas". Tie pasargā mūs no sliktu vai patoloģisku baktēriju inficēšanās un spēlē lomu mūsu pārtikas sagremošanā. Baktēriju izraisītu infekciju piemēri ir tuberkuloze un STREP rīkle.
- Vīrusi: Vīrusi pēc būtības ir bagātīgi, lai gan lielākā daļa cilvēku ir pazīstami ar tiem, kas izraisa cilvēku slimības. Vīrusi var inficēt arī citus mikroorganismus, piemēram, baktērijas, kā arī augus. Imunizācijas ir samazinājušas dažu biedējošu slimību risku, bet citi, piemēram, Ebola un Zika vīruss, mums atgādina, ka mēs neesam sākuši iekarot šīs miniatūras draudus.
- Prioni: Lielākā daļa zinātnieku šajā laikā prionus neklasificē kā mikroorganismus, bet drīzāk kā "infekcijas olbaltumvielas". Tas nozīmē, ka tos bieži pēta virologi. Prioni būtībā ir neparasti salocītu olbaltumvielu gabals, un sākumā tie var nešķist biedējoši. Tomēr tādas prionu slimības kā trakās govju slimības ir vienas no visvairāk baidītajām infekcijas slimībām.
Mikrobioloģijas vēsture
Tas, ko mēs tagad zinām par mikroorganismiem un kas tiks apspriests tālāk, ir salīdzinoši jauns vēsturē. Apskatīsim īsi mikrobioloģijas vēsturi:
Pirmais vizualizētais mikroskops / pirmie mikroorganismi: Pirmais nozīmīgais solis mikrobioloģijā notika, kad van Lēvenvoks (1632–1723) izveidoja pirmo viengabala mikroskopu. Caur objektīvu, kura palielinājums bija aptuveni 300X, viņš pirmo reizi varēja vizualizēt baktērijas (no zobu nokasīšanas).
Dīgļu teorijas attīstība: Cilvēka ķermeni par infekcijas avotu atzina trīs zinātnieki:
- Dr Olivers Vendals Holmss atklāja, ka sievietēm, kuras dzemdēja mājās, retāk attīstījās infekcijas nekā tām, kuras dzemdēja slimnīcā.
- Dr Ignaz Semmelweis saistītas infekcijas ar ārstiem, kuri devās tieši no autopsijas telpas uz dzemdību nodaļu, nemazgājot rokas.
- Džozefs Listers ieviesa aseptiskas metodes, tostarp mazgāšanu ar rokām un siltuma izmantošanu sterilizācijai.
Dzimumu teorija: Divi cilvēki, par kuriem visvairāk tika atzīta dīgļu teorijas pieņemšana, bija Luiss Pastērs un Roberts Kohs:
- Luiss Pastērs (1822-1895): Pasteram tiek piedēvēta bioģenēzes teorija, norādot, ka visas dzīvās būtnes nāk no kaut kā, nevis spontānās paaudzes laikā dominējošā viedokļa. Viņš apgalvoja, ka daudzas slimības izraisīja mikrobi (nevis grēks, Dieva dusmas un citi iespējamie cēloņi.) Viņš parādīja, ka mikroorganismi ir atbildīgi par fermentāciju un sabojāšanos, un izstrādāja metodi, ko sauc par pasterizāciju, kas joprojām tiek izmantota. Viņš arī izstrādāja trakumsērgas un Sibīrijas mēra vakcīnas.
- Roberts Kohs (1843–1910): Kohs ir grāmatas "Koha postulātu" autors zinātniskajai darbību sērijai, kas pierādīja dīgļu teoriju un kura zinātniskajos pētījumos izmantota kopš tā laika (ar dažām izmaiņām.) Viņš identificēja tuberkulozes, Sibīrijas mēra un holēras cēloni.
Kopš tā laika daži orientieri ietver:
- 1892 - Dmitrijs Iosifovičs Ivanoski atklāja pirmo vīrusu.
- 1928 - Aleksandrs Flemings atklāja penicilīnu.
- 1995. gads - tika publicēta pirmā mikrobu genomiskā secība.
Infekciozi mikroorganismi
Kad mēs domājam par mikroorganismiem, lielākā daļa no mums domā par slimībām, lai gan šīs mazās "kļūdas", visticamāk, mums vairāk palīdz, nekā mūs sāpina. (Noteikti izlasiet tālāk par “labajiem mikrobiem”.)
Vēl pirms nepilna gadsimta un patlaban daudzviet pasaulē mikroorganismu infekcijas bija galvenais nāves cēlonis. Dzīves ilgums Amerikas Savienotajās Valstīs pēdējā gadsimta laikā dramatiski uzlabojās ne tikai tāpēc, ka mēs dzīvojam ilgāk, bet galvenokārt tāpēc, ka mazāk bērnu mirst bērnībā.
Amerikas Savienotajās Valstīs sirds slimības un vēzis tagad ir pirmais un otrais galvenais nāves cēlonis. Saskaņā ar Pasaules Veselības organizācijas datiem pasaules valstīs ar zemiem ienākumiem galvenais nāves cēlonis ir apakšējo elpceļu infekcijas, kam seko caurejas slimības.
Vakcināciju un antibiotiku, kā arī vēl jo svarīgāk tīra ūdens parādīšanās ir mazinājusi mūsu bažas par infekciozajiem organismiem, taču būtu nepareizi būt augstprātīgiem. Pašlaik mēs saskaramies ne tikai ar jaunām infekcijas slimībām, bet arī ar rezistenci pret antibiotikām.
Mikroorganismi, kas ir noderīgi cilvēkiem
Lai gan mēs par to reti runājam, mikroorganismi ir ne tikai noderīgi, bet arī nepieciešami gandrīz visos mūsu dzīves aspektos. Mikrobi ir svarīgi:
- Aizsargājot mūsu ķermeni pret "sliktiem" mikrobiem.
- Ēdiena gatavošana: no jogurta līdz alkoholiskajiem dzērieniem fermentācija ir metode, kurā pārtikas radīšanai izmanto mikrobu augšanu. Šis ir viens piemērs, tomēr mikrobi ir dzīves ķēdes apakšdaļa.
- Atkritumu sadalījums uz zemes un atmosfēras gāzu pārstrāde virs. Baktērijas var palīdzēt pat tādos sarežģītos atkritumos kā naftas noplūde un kodolatkritumi.
- Tādu vitamīnu ražošana kā K vitamīns un daži B vitamīni. Baktērijas ir ārkārtīgi svarīgas arī gremošanai.
- Informācijas uzglabāšana: kriptogrāfijas jomā tiek meklēti pat veidi, kā baktērijas var izmantot kā cieto disku informācijas glabāšanai.
Mikrobi ne tikai veic daudzas funkcijas priekš mēs-viņi ir daļa no mums. Tiek uzskatīts, ka baktērijas mūsu ķermenī un uz tā pārsniedz mūsu šūnas ar koeficientu 10 pret vienu.
Jūs droši vien esat dzirdējuši jaunāko informāciju par veselīgu ēšanu. Papildus brokoļu un mellenju ēšanai lielākā daļa veselības ekspertu iesaka ēst raudzētus ēdienus katru dienu vai vismaz pēc iespējas biežāk. Bez baktērijām nebūtu fermentācijas.
Dzimšanas brīdī zīdaiņu ķermenī nav baktēriju. Pirmās baktērijas viņi iegūst, ejot caur dzemdību kanālu. (Daži uzskata, ka baktēriju iedarbības trūkums caur dzemdību kanālu ir iemesls, kāpēc aptaukošanās un alerģijas biežāk sastopamas zīdaiņiem, kurus piegādā C sekcija.)
Ja pēdējā laikā esat lasījis jaunumus, pat tiek apgalvots, ka baktērijas, kas atrodas mūsu zarnās, ir atbildīgas par mūsu ikdienas noskaņojumu. Mikrobioma pētījums tagad tiek izmantots, lai izskaidrotu daudzas lietas, piemēram, kāpēc antibiotikas var izraisīt svara pieaugumu.
Mikrobioloģijas jomas
Mikrobioloģijas jomā ir vairākas dažādas jomas. Daži no šiem laukiem, kas iedalīti pēc organisma veida, ietver:
- Parazitoloģija: Parazitoloģijas izpēte
- Mikoloģija: Sēnīšu izpēte
- Bakterioloģija: Baktēriju izpēte
- Viroloģija: Vīrusu izpēte
- Protozooloģija: Vienšūņu izpēte
- Fikoloģija: Aļģu izpēte
Mikrobioloģijas jomas var iedalīt arī pēc darbības jomas, iekļaujot plašu tēmu loku. Daži no daudzajiem piemēriem ir šādi:
- Mikrobu fizioloģija (mikrobu augšana, vielmaiņa un struktūra)
- Mikrobu ģenētika
- Mikrobu evolūcija
- Vides mikrobioloģija
- Rūpnieciskā mikrobioloģija (piemēram, notekūdeņu attīrīšana)
- Pārtikas mikrobioloģija (fermentācija)
- Biotehnoloģija
- Bioremediācija
Mikrobioloģijas nākotne
Mikrobioloģijas joma ir aizraujoša, un vēl vairāk mēs nezinām. Iespējams, ka šajā jomā visvairāk esam ieguvuši zināšanas, ka ir vēl daudz jāmācās.
Mikrobi ne tikai var izraisīt slimības, bet tos var izmantot, lai izstrādātu zāles cīņai ar citiem mikrobiem (piemēram, penicilīnu.) Šķiet, ka daži vīrusi izraisa vēzi, bet citi tiek vērtēti kā veids, kā cīnīties ar vēzi.
Viens no vissvarīgākajiem iemesliem, kāpēc cilvēki var uzzināt par mikrobioloģiju, ir cieņa pret šīm "radībām", kuras mūs daudz pārspēj. Tiek uzskatīts, ka antibiotiku rezistence ir palielināta nepareizas ne tikai antibiotiku, bet arī antibakteriālo ziepju lietošanas dēļ. Un tas ir tikai tad, ja aplūkojam mikrobus, kurus mēs šobrīd atpazīstam. Ar infekcijas slimību parādīšanos un mūsu spēju trīs lidojumos ceļot gandrīz visur pasaulē, ir ļoti vajadzīga mikrobiologu izglītība un sagatavošana.