Περιεχόμενο
- Τύποι μικροοργανισμών
- Ταξινόμηση μικροοργανισμών στη μικροβιολογία
- Ιστορία Μικροβιολογίας
- Μολυσματικοί μικροοργανισμοί
- Μικροοργανισμοί που βοηθούν τους ανθρώπους
- Τομείς Μικροβιολογίας
- Το μέλλον της μικροβιολογίας
Το πεδίο της μικροβιολογίας είναι ζωτικής σημασίας για τα ανθρώπινα όντα, όχι μόνο λόγω των μολυσματικών ασθενειών που προκαλούνται από αυτά τα μικρόβια, αλλά επειδή οι "καλοί" μικροοργανισμοί είναι απαραίτητοι για να ζούμε στον πλανήτη. Λαμβάνοντας υπόψη ότι τα βακτήρια μέσα και πάνω στο σώμα μας ξεπερνούν τα δικά μας κύτταρα, αυτός ο τομέας μελέτης θα μπορούσε να θεωρηθεί ένας από τους πιο σημαντικούς τομείς γνώσης και μελέτης.
Τύποι μικροοργανισμών
Οι μικροοργανισμοί, ή τα «μικρόβια» είναι μικρά ζωντανά πράγματα. Οι περισσότεροι από αυτούς τους οργανισμούς δεν είναι ορατοί με γυμνό μάτι και μέχρι την εφεύρεση του μικροσκοπίου και της θεωρίας των μικροβίων, δεν είχαμε ιδέα πόσο άφθονοι είναι.
Τα μικρόβια βρίσκονται σχεδόν οπουδήποτε στη γη. Βρίσκονται σε βραστές λίμνες νερού στο Yellowstone και σε ηφαιστειακούς αεραγωγούς στα χαμηλότερα βάθη της θάλασσας. Μπορούν να ζήσουν σε διαμερίσματα αλατιού και μερικοί ευδοκιμούν σε αλμυρό νερό (τόσο πολύ για τη χρήση αλατιού ως συντηρητικό.) Μερικοί χρειάζονται οξυγόνο για να αναπτυχθούν και άλλοι όχι.
Ο «σκληρότερος» μικροοργανισμός στον κόσμο είναι ένα βακτήριο που ονομάζεται Deinococcus radio trans, ένα βακτήριο που μπορεί να αντέξει την ακτινοβολία σε εκπληκτικό βαθμό όπως υποδηλώνει το όνομά του, αλλά μπορεί επίσης να επιβιώσει χωρίς νερό, έκθεση σε ισχυρά οξέα και ακόμη και όταν τοποθετηθεί σε κενό.
Ταξινόμηση μικροοργανισμών στη μικροβιολογία
Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τρόποι με τους οποίους οι επιστήμονες έχουν ταξινομήσει, και με αυτόν τον τρόπο προσπάθησαν να έχουν νόημα, των εκατομμυρίων μικροβίων στη μέση μας.
Πολυκυτταρικά έναντι Κυτταρικά έναντι Ακυτταρικά
Ένας από τους τρόπους ταξινόμησης των μικροβίων είναι από το εάν έχουν ή όχι κύτταρα και αν ναι, πόσα. Οι μικροοργανισμοί μπορεί να είναι:
- Πολυκυτταρικό - Έχοντας περισσότερα από ένα κελιά.
- Unicellular - Έχοντας ένα μόνο κελί.
- Ακυτταρικά - Έλλειψη κυττάρων, όπως ιοί και πρίον. (Τα πρίον αναφέρονται συνήθως ως «μολυσματικές πρωτεΐνες» και όχι μικρόβια.)
Ευκαρυώτες εναντίον Προκαρυώτες
Ένας άλλος τρόπος με τον οποίο ταξινομούνται οι μικροοργανισμοί έχει να κάνει με τον τύπο των κυττάρων. Αυτά περιλαμβάνουν ευκαρυωτικά και προκαρυωτικά:
- Τα ευκαρυωτικά είναι μικρόβια με "σύνθετα κύτταρα" τα οποία έχουν έναν πραγματικό πυρήνα και συνδεδεμένα με μεμβράνη οργανίδια. Παραδείγματα ευκαρυωτικών περιλαμβάνουν ελμίνθους (σκουλήκια), πρωτόζωα, φύκια, μύκητες και ζύμες.
- Τα προκαρυωτικά είναι μικρόβια με "απλά κύτταρα" τα οποία δεν έχουν πραγματικό πυρήνα και δεν έχουν οργανοκύτταρα συνδεδεμένα με μεμβράνη. Παραδείγματα περιλαμβάνουν βακτήρια.
Οι κύριες τάξεις μικροοργανισμών
Οι διαφορετικοί τύποι μικροβίων μπορούν επίσης να αναλυθούν σε:
- Παράσιτα: Τα παράσιτα είναι μερικές φορές πιο τρομακτικά από άλλους μικροοργανισμούς, τουλάχιστον όταν μπορούν να προβληθούν με γυμνό μάτι. Τα παράσιτα περιλαμβάνουν ελμίνθους (σκουλήκια), φλοιούς, πρωτόζωα και άλλα. Παραδείγματα παρασιτικών λοιμώξεων περιλαμβάνουν την ελονοσία, τη γαρδία και την αφρικανική ασθένεια ύπνου. Η ασκαρίαση είναι γνωστό ότι μολύνει 1 δισεκατομμύριο ανθρώπους παγκοσμίως.
- Μύκητες και ζύμες: Οι μύκητες είναι μικροοργανισμοί που με κάποιους τρόπους είναι παρόμοιοι με τα φυτά. Οι μαγιά είναι ένας τύπος μύκητα. Παραδείγματα περιλαμβάνουν το πόδι του αθλητή ή άλλους τύπους μολύνσεων ζύμης, οι οποίοι όλοι υπάγονται στην κατηγορία των μυκητιασικών λοιμώξεων. Αυτή η κατηγορία περιλαμβάνει επίσης μανιτάρια και καλούπια. Όπως τα βακτήρια, έχουμε επίσης πολλούς «καλούς μύκητες» που ζουν στο σώμα μας και δεν προκαλούν ασθένειες.
- Βακτήρια: Έχουμε περισσότερα βακτήρια μέσα και πάνω στο σώμα μας από τα ανθρώπινα κύτταρα, αλλά η συντριπτική πλειονότητα αυτών των βακτηρίων είναι «υγιή βακτήρια». Μας προστατεύουν από μόλυνση από κακά ή παθολογικά βακτήρια και παίζουν ρόλο στην πέψη των τροφίμων μας. Παραδείγματα λοιμώξεων που προκαλούνται από βακτήρια περιλαμβάνουν φυματίωση και Στρεπτικό λαιμό.
- Ιοί: Οι ιοί είναι άφθονοι στη φύση, αν και αυτοί που γνωρίζουν οι περισσότεροι είναι αυτοί που προκαλούν ασθένειες στον άνθρωπο. Οι ιοί μπορούν επίσης να μολύνουν άλλους μικροοργανισμούς όπως βακτήρια, καθώς και φυτά. Οι ανοσοποιήσεις έχουν μειώσει τον κίνδυνο ορισμένων τρομακτικών ασθενειών, αλλά άλλες, όπως ο Έμπολα και ο ιός Zika, μας υπενθυμίζουν ότι δεν έχουμε αρχίσει να κατακτούμε αυτές τις μικροσκοπικές απειλές.
- Πρίονες: Οι περισσότεροι επιστήμονες αυτή τη στιγμή δεν χαρακτηρίζουν τα πρίον ως μικροοργανισμούς, αλλά ως «μολυσματικές πρωτεΐνες». Ωστόσο, μελετώνται συχνά από ιολόγους. Τα πριόνια είναι ουσιαστικά ένα κομμάτι ασυνήθιστα διπλωμένης πρωτεΐνης και μπορεί να μην φαίνονται τρομακτικά στην αρχή. Ωστόσο, οι ασθένειες πριόν όπως η ασθένεια τρελών αγελάδων είναι μερικές από τις πιο φοβούμενες μολυσματικές ασθένειες.
Ιστορία Μικροβιολογίας
Αυτό που γνωρίζουμε τώρα για τους μικροοργανισμούς και τα οποία θα συζητηθούν παρακάτω είναι σχετικά νέο στην ιστορία. Ας ρίξουμε μια σύντομη ματιά στην ιστορία της μικροβιολογίας:
Πρώτο μικροσκόπιο / πρώτοι μικροοργανισμοί που απεικονίστηκαν: Το πρώτο σημαντικό βήμα στη μικροβιολογία πραγματοποιήθηκε όταν ο van Leeuwenhoek (1632-1723) δημιούργησε το πρώτο μικροσκόπιο ενός φακού. Μέσω ενός φακού που είχε μεγέθυνση περίπου 300Χ, μπόρεσε να οπτικοποιήσει τα βακτήρια για πρώτη φορά (από θραύσματα από τα δόντια του.)
Ανάπτυξη της θεωρίας των μικροβίων: Το ανθρώπινο σώμα αναγνωρίστηκε ως πηγή μόλυνσης από τρεις επιστήμονες:
- Δρ Oliver Wendall Holmes διαπίστωσαν ότι οι γυναίκες που γεννήθηκαν στο σπίτι είχαν λιγότερες πιθανότητες να αναπτύξουν λοιμώξεις από εκείνες που γεννήθηκαν σε νοσοκομείο.
- Δρ. Ignaz Semmelweis συνέδεσαν λοιμώξεις με γιατρούς που πήγαν απευθείας από το δωμάτιο της νεκροψίας στο θάλαμο μητρότητας χωρίς να πλένουν τα χέρια τους.
- Τζόζεφ Λιστέρ εισήγαγε ασηπτικές τεχνικές, όπως πλύσιμο στο χέρι και χρήση θερμότητας για αποστείρωση.
Θεωρία μικροβίων: Τα δύο άτομα που πιστώθηκαν περισσότερο με την αποδοχή της θεωρίας των μικροβίων ήταν ο Louis Pasteur και ο Robert Koch:
- Louis Pasteur (1822-1895): Ο Pasteur πιστώνεται με τη θεωρία της βιογένεσης, σημειώνοντας ότι όλα τα ζωντανά πλάσματα προέρχονται από κάτι και όχι από την επικρατούσα άποψη την εποχή της αυθόρμητης παραγωγής. Ισχυρίστηκε ότι πολλές ασθένειες προκλήθηκαν από μικρόβια (και όχι από αμαρτία, θυμό του Θεού και άλλες πιθανές αιτίες.) Έδειξε ότι οι μικροοργανισμοί είναι υπεύθυνοι για τη ζύμωση και την αλλοίωση και ανέπτυξε τη μέθοδο που ονομάζεται παστερίωση που χρησιμοποιείται ακόμη και σήμερα. Επίσης, ανέπτυξε λύσσα και εμβόλια άνθρακα.
- Robert Koch (1843-1910): Ο Koch είναι ο συγγραφέας των "αξιώσεων του Koch" της επιστημονικής σειράς βημάτων που απέδειξαν τη θεωρία των μικροβίων και η οποία έχει χρησιμοποιηθεί σε επιστημονικές μελέτες από τότε (με κάποιες αναθεωρήσεις.) Προσδιόρισε την αιτία της φυματίωσης, του άνθρακα και της χολέρας.
Από τότε, μερικά ορόσημα περιλαμβάνουν:
- 1892 - Ντμίτρι Ιοσιόβιτς Ιβάνοσκι ανακάλυψε τον πρώτο ιό.
- 1928 - Αλέξανδρος Φλέμινγκ ανακάλυψε την πενικιλίνη.
- 1995 - Δημοσιεύθηκε η πρώτη μικροβιακή γονιδιωματική αλληλουχία.
Μολυσματικοί μικροοργανισμοί
Όταν σκεφτόμαστε μικροοργανισμούς, οι περισσότεροι από εμάς σκέφτονται ασθένεια, αν και αυτά τα μικρά «σφάλματα» είναι γενικά πιο πιθανό να μας βοηθήσουν παρά να μας βλάψουν. (Βεβαιωθείτε ότι έχετε διαβάσει σχετικά με τα "καλά μικρόβια" παρακάτω.)
Μέχρι πριν από λιγότερο από έναν αιώνα, και σήμερα, σε πολλά μέρη του κόσμου, οι μολύνσεις με μικροοργανισμούς ήταν η κύρια αιτία θανάτου. Το προσδόκιμο ζωής στις Ηνωμένες Πολιτείες βελτιώθηκε δραματικά τον περασμένο αιώνα όχι μόνο επειδή ζούμε περισσότερο, αλλά κυρίως επειδή λιγότερα παιδιά πεθαίνουν στην παιδική ηλικία.
Στις Ηνωμένες Πολιτείες, οι καρδιακές παθήσεις και ο καρκίνος είναι τώρα η πρώτη και δεύτερη κύρια αιτία θανάτου. Σύμφωνα με τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας, σε χώρες χαμηλού εισοδήματος παγκοσμίως, η κύρια αιτία θανάτου είναι οι λοιμώξεις του κατώτερου αναπνευστικού συστήματος, ακολουθούμενες από διαρροϊκές παθήσεις.
Η έλευση εμβολιασμών και αντιβιοτικών, καθώς και το πιο σημαντικό καθαρό νερό, μείωσε την ανησυχία μας για τους μολυσματικούς οργανισμούς, αλλά θα ήταν λάθος να είμαστε αλαζονικοί. Προς το παρόν, αντιμετωπίζουμε όχι μόνο αναδυόμενες μολυσματικές ασθένειες, αλλά και αντοχή στα αντιβιοτικά.
Μικροοργανισμοί που βοηθούν τους ανθρώπους
Αν και σπάνια μιλάμε για αυτό, οι μικροοργανισμοί δεν είναι μόνο χρήσιμοι αλλά απαραίτητοι σε σχεδόν κάθε πτυχή της ζωής μας. Τα μικρόβια είναι σημαντικά σε:
- Προστασία του σώματός μας από «κακά» μικρόβια.
- Παραγωγή φαγητού: Από το γιαούρτι στα αλκοολούχα ποτά, η ζύμωση είναι μια μέθοδος κατά την οποία η ανάπτυξη μικροβίων χρησιμοποιείται για τη δημιουργία τροφής. Αυτό είναι ένα παράδειγμα, ωστόσο, τα μικρόβια είναι ο πυθμένας της τροφικής αλυσίδας για μεγάλο μέρος της ζωής.
- Η ανάλυση των αποβλήτων στο έδαφος και η ανακύκλωση των ατμοσφαιρικών αερίων παραπάνω. Τα βακτήρια μπορούν ακόμη και να βοηθήσουν σε δύσκολα απόβλητα, όπως πετρελαιοκηλίδες και πυρηνικά απόβλητα.
- Παραγωγή βιταμινών όπως βιταμίνη Κ και μερικές βιταμίνες Β. Τα βακτήρια είναι επίσης εξαιρετικά σημαντικά για την πέψη.
- Αποθήκευση πληροφοριών: Το πεδίο της κρυπτογραφίας εξετάζει ακόμη και τρόπους με τους οποίους τα βακτήρια μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως σκληρός δίσκος για την αποθήκευση πληροφοριών.
Όχι μόνο τα μικρόβια εκτελούν πολλές λειτουργίες Για εμείς-είναι μέρος μας. Πιστεύεται ότι τα βακτήρια μέσα και πάνω στο σώμα μας ξεπερνούν τα κύτταρα μας κατά έναν παράγοντα 10 προς ένα.
Πιθανότατα να έχετε ακούσει τα τελευταία σχετικά με την υγιεινή διατροφή. Εκτός από την κατανάλωση μπρόκολου και βατόμουρου, οι περισσότεροι εμπειρογνώμονες υγείας συνιστούν να τρώτε ζυμωμένα τρόφιμα καθημερινά ή τουλάχιστον όσο συχνά γίνεται. Χωρίς βακτήρια, δεν θα υπήρχε ζύμωση.
Κατά τη γέννηση, τα μωρά δεν έχουν βακτήρια στο σώμα τους. Παίρνουν τα πρώτα βακτήρια τους καθώς διέρχονται από το κανάλι γέννησης. (Η έλλειψη βακτηριακής έκθεσης μέσω του καναλιού γέννησης θεωρείται από ορισμένους ως ο λόγος για τον οποίο η παχυσαρκία και οι αλλεργίες είναι πιο συχνές σε μωρά που γεννιούνται με C-section.)
Εάν έχετε διαβάσει τα νέα τελευταία, μάλιστα θεωρείται ότι τα βακτήρια στα έντερα μας είναι υπεύθυνα για τις καθημερινές μας διαθέσεις. Η μελέτη του μικροβίου χρησιμοποιείται τώρα για να εξηγήσει πολλά πράγματα, όπως γιατί τα αντιβιοτικά μπορεί να οδηγήσουν σε αύξηση βάρους.
Τομείς Μικροβιολογίας
Υπάρχουν πολλά διαφορετικά πεδία στον τομέα της μικροβιολογίας. Ένα παράδειγμα ορισμένων από αυτά τα πεδία κατανεμημένα ανά τύπο οργανισμού περιλαμβάνει:
- Παρασιτολογία: Η μελέτη της παρασιτολογίας
- Μυκητολογία: Η μελέτη των μυκήτων
- Μικροβιολογία: Η μελέτη των βακτηρίων
- Ιολογία: Η μελέτη των ιών
- Πρωτοζωολογία: Η μελέτη των πρωτόζωων
- Φυκολογία: Η μελέτη των φυκών
Τα πεδία της μικροβιολογίας μπορούν επίσης να αναλυθούν ανά πεδίο για να συμπεριλάβουν ένα ευρύ φάσμα θεμάτων. Μερικά παραδείγματα μεταξύ πολλών περιλαμβάνουν:
- Μικροβιακή φυσιολογία (ανάπτυξη, μεταβολισμός και δομή των μικροβίων)
- Μικροβιακή γενετική
- Μικροβιακή εξέλιξη
- Περιβαλλοντική Μικροβιολογία
- Βιομηχανική μικροβιολογία (για παράδειγμα, επεξεργασία λυμάτων)
- Μικροβιολογία τροφίμων (ζύμωση)
- Βιοτεχνολογία
- Βιοθεραπεία
Το μέλλον της μικροβιολογίας
Το πεδίο της μικροβιολογίας είναι συναρπαστικό και υπάρχουν περισσότερα που δεν γνωρίζουμε. Αυτό που έχουμε αποκτήσει ίσως στη γνώση περισσότερο στον τομέα είναι ότι υπάρχουν πολλά περισσότερα να μάθουμε.
Όχι μόνο τα μικρόβια προκαλούν ασθένεια, αλλά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανάπτυξη φαρμάκων για την καταπολέμηση άλλων μικροβίων (για παράδειγμα, πενικιλλίνη.) Ορισμένοι ιοί φαίνεται να προκαλούν καρκίνο, ενώ άλλοι αξιολογούνται ως τρόπος καταπολέμησης του καρκίνου.
Ένας από τους σημαντικότερους λόγους για τους οποίους οι άνθρωποι μαθαίνουν για τη μικροβιολογία είναι να σέβονται αυτά τα «πλάσματα» που μας ξεπερνούν κατά πολύ. Πιστεύεται ότι η αντοχή στα αντιβιοτικά αυξάνεται λόγω ακατάλληλης χρήσης όχι μόνο αντιβιοτικών αλλά και αντιβακτηριακών σαπουνιών. Και αυτό συμβαίνει μόνο όταν κοιτάζουμε τα μικρόβια που αναγνωρίζουμε αυτήν τη στιγμή. Με τις μολυσματικές ασθένειες που αναδύονται και με την ικανότητά μας να ταξιδεύουμε σχεδόν οπουδήποτε στον κόσμο με τρεις πτήσεις, υπάρχει μεγάλη ανάγκη για μικροβιολόγους να μορφωθούν και να προετοιμαστούν.