Człowiek jest otoczony siedliskiem, którego pewnych elementów nie możemy zobaczyć. A ponieważ oprócz ludzi i zwierząt istnieje również mikrokosmos, który bezpośrednio lub pośrednio wpływa na całe środowisko, należy go zbadać. Mikrobiologia to nauka, której metody i cele ukierunkowane są na badanie żywych mikroorganizmów, wzorców ich rozwoju i życia, a także cech interakcji z naturą i bezpośrednio z człowiekiem, to mikrobiologia.
Rozwój mikrobiologii
W ramach standardowego kursu uniwersyteckiego „Mikrobiologia” wykłady obejmują materiały związane z historią nauki. Ponadto w jego rozwoju wyróżnia się okres opisowy, który rozpoczął się wraz z wynalezieniem mikroskopu i rozważeniem pierwszych bakterii. Następnie nowe organizmy były stopniowo ujawniane nauce, a ich znaczenie stało się bardziej zrozumiałe dla człowieka. W tym samym czasie odkryto dalsze patogeny wywołujące choroby u ludzi.
Okres od1880-1890, który jest uważany za „złoty wiek” mikrobiologii, naznaczony największą liczbą odkryć w tym czasie. Nie można zignorować zasług Roberta Kocha (na zdjęciu poniżej), który opracował metody izolacji drobnoustrojów z ognisk. Następnie opracowano już inne metody wykrywania drobnoustrojów. Dokładniej zbadano ich właściwości i rolę w biocenozach, a także w życiu człowieka.
Wkład naukowców w rozwój nauki
Pierwszym naukowcem, który próbował usystematyzować organizmy mikroświata, był Otto Friedrich Müller. Zidentyfikował 379 odrębnych typów mikroorganizmów. Przydzielił ich do określonych klas. Mikrobiologia, warunki sanitarne i epidemiologia nie zostały jeszcze wprowadzone do praktyki, a drobnoustroje były już rozumiane jako odrębne organizmy żyjące w świecie niedostępnym dla ludzkiego oka.
Badania Louisa Pasteura i Roberta Kocha pomogły rozpoznać ten świat i dowiedzieć się o nim więcej. Ten ostatni był w stanie opracować zasady izolowania drobnoustrojów z materiału testowego pobranego od chorych ludzi, a Pasteur (wraz z Kochem) doszedł do wniosku, że drobnoustroje są przyczyną patologii zakaźnych. Nawiasem mówiąc, w czasach, gdy infekcje miały największy wpływ na ogólną zachorowalność, rola tych badań była bardzo ważna.
Już po tym w historii nauki pojawia się wiele nowych nazwisk. Tak rozwinęła się mikrobiologia. Naukowcy wnieśli ogromny wkład w tę wielką sprawę, gloryfikując swoje nazwiska. Jako przykład możemy przytoczyć takich badaczy jak M. V. Beijerink, S. N. Vinogradsky, G. Kh. Gram, I. I. Mechnikov, D. I. Ivanovsky, L. S. Tsenkovsky, E. A. Bering, Z. A. Waksman, A. Calmette, R. F. Peyton i inni. Oczywiście nie jest to pełna lista luminarzy nauki, a tym bardziej, że w ramach artykułu nie mogliśmy opisać wszystkich ich zasług. Kurs o nazwie „Mikrobiologia” (wykłady i ćwiczenia praktyczne) szczegółowo analizuje wiele wyników badań tych naukowców.
Rozwinięte obszary mikrobiologii
Na obecnym etapie rozwoju każdej nauki, metody badawcze są doskonalone, co oznacza, że istnieją możliwości pełniejszego zbadania niektórych mikroorganizmów i ich cech. W rezultacie dokonuje się odkryć, które pozwalają pośrednio lub bezpośrednio zastosować wiedzę o drobnoustrojach w dowolnej branży. Z tego powodu mikrobiologia nie jest tylko teoretyczną dziedziną wiedzy. To jest nauka z kilkoma gałęziami:
- mikrobiologia ogólna;
- medycyna (mikologia, bakteriologia, wirusologia, pierwotniak);
- weterynarz;
- przemysłowe;
- rolniczy;
- oddział mikrobiologii sanitarnej;
- mikrobiologia wodna.
Mikrobiologia medyczna to kompletna nauka, obejmująca mikologię, bakteriologię, protozoologię, wirusologię, warunki sanitarne i immunologię. Opracowano metody identyfikacji patogenów chorób zakaźnych i stosowania skutecznych leków do ich leczenia, aby zapobiegać chorobom, które wcześniej prowadziły do pandemii o ogromnych wskaźnikach śmiertelności.
Immunologia ze względu na złożoność procesów biochemicznych odporności niemal oddzieliła się od mikrobiologii w odrębną naukę. Dziś łączy się z onkologią i alergologią. Równocześnie nie mniej ważne są inne działy mikrobiologii: pozwalają nam ocenić perspektywy wykorzystania drobnoustrojów w inżynierii genetycznej, zasugerować rozwój klimatu i biocenoz oceanu i lądu. Ważne jest również potencjalne wykorzystanie mikroorganizmów w rolnictwie do zwalczania szkodników lub zwiększania plonów.
Cele mikrobiologii
Każda odrębna gałąź mikrobiologii ma swoje własne cele i metody, które pozwalają je osiągnąć. W szczególności mikrobiologia medyczna ma na celu zbadanie maksymalnej możliwej liczby drobnoustrojów chorobotwórczych i oportunistycznych, ich interakcji z organizmem ludzkim, a także możliwych sposobów przeciwdziałania kontaktowi z infekcjami i ich leczenia.
Poprawa diagnostyki mikrobiologicznej, eliminacja ognisk patogennej mikroflory w biosferze oraz profilaktyka szczepionkowa uzupełniają metody mikrobiologii medycznej. Jednocześnie ze względu na brak funduszy oraz ze względu na możliwe ryzyko zakłócenia procesów w biocenozach nie jest jeszcze możliwe całkowite pozbycie się patogenów chorób zakaźnych. Jednak już na obecnym etapie warunki sanitarne i higieniczne, mikrobiologia i immunologia mogą znacznie zmniejszyć liczbę takich patologii i ich powikłań.
Mikrobiologia przemysłowa ma na celu zbadanie właściwości drobnoustrojów, które mogąstosować na różnych etapach produkcji. W szczególności najbardziej obiecującymi obszarami takich osiągnięć naukowych są wykorzystanie bakterii do rozkładu odpadów przemysłowych. W mikrobiologii rolniczej celem jest potencjalne zastosowanie drobnych organizmów w celu zwiększenia plonów i ewentualnego zwalczania szkodników i chwastów.
Mikrobiologia weterynaryjna, podobnie jak mikrobiologia medyczna, zajmuje się badaniem patogenów u zwierząt. Metody wykrywania dolegliwości, ich diagnozy i leczenia u naszych mniejszych przyjaciół są równie istotne jak u ludzi. Mikrobiologia wodna zajmuje się badaniem składu mikroorganizmów w oceanach w celu usystematyzowania wiedzy i ich potencjalnego zastosowania w przemyśle lub rolnictwie.
Mikrobiologia sanitarna bada produkty spożywcze i wykrywa w nich drobnoustroje. Jej celem pozostaje doskonalenie metod pozwalających na testowanie partii produktów spożywczych. Drugim zadaniem jest przeciwdziałanie epidemiom chorób zakaźnych i optymalizacja warunków przebywania ludzi w różnych placówkach, które są niebezpieczne z punktu widzenia epidemii infekcji kontaktowych.
Mikrobiologia ogólna
Mikrobiologia ogólna to nauka, której metody pozwalają badać dowolne mikroorganizmy w różnych środowiskach. To właśnie przemysł bazowy dostarcza otrzymanych informacji do mikrobiologii przemysłowej, rolniczej, weterynaryjnej i medycznej. Zajmuje się badaniem bakterii i ich rodzin, zdolności mikroorganizmów do rozwoju na różnych pożywkach, wzorców zasiedlania określonych warunków klimatycznychstrefy.
Dryf genów jest również jednym z głównych zainteresowań bakteriologów, ponieważ mechanizm ten umożliwia bakteriom nabywanie nowych zdolności w krótkim czasie. Jedną z najbardziej niepożądanych jest oporność na antybiotyki. Pojawienie się nowych szczepów bakterii opornych na dany lek przeciwdrobnoustrojowy znacznie komplikuje zadania mikrobiologii medycznej.
Ale to nie wszystko. Mikrobiologia ogólna to nauka o wirusach, grzybach i pierwotniakach. Taka jest również doktryna odporności. Zgodnie z pewnymi zainteresowaniami wyodrębniono także odrębne gałęzie nauki: wirusologię, mikologię, protozoologię, immunologię. Nowe dane uzyskane podczas badań szczepów bakterii, grzybów i wirusów znajdą zastosowanie w każdej innej gałęzi mikrobiologii i mają pewne znaczenie.
Bakteriologia
Królestwo bakterii jest uważane za najliczniejsze spośród wszystkich innych badanych przez mikrobiologię. Z tego powodu tematy dotyczące badań bakterii są najwęższe. Przypisanie określonego organizmu do jednego gatunku wymaga dokładnego zbadania jego morfologii i procesów biochemicznych. Na przykład wiele bakterii z grupy jelitowej fermentuje glukozę i jest przypisywanych do określonej grupy na podstawie tego kryterium.
Z pewnej społeczności organizmów zostanie wyizolowany szczep - czysta kultura bakteryjna. Wszystkie jej osobniki będą charakteryzować się tym samym materiałem genetycznym, takim samym jak innych przedstawicieli tego samego gatunku. A co najważniejsze, wszystkie te bakterie będązachowują się w ten sam sposób w populacji żyjącej w tym środowisku. W innych warunkach ta sama kultura swobodnie mutuje i adaptuje się, dlatego powstaje nowy szczep. Może różnić się innym zestawem enzymów i czynników zjadliwości. Dlatego jego zdolność do wywoływania chorób będzie inna.
Wirusologia
Spośród wszystkich żywych organizmów wirusy są najbardziej nietypowe. Są ułomne, niezdolne do metabolizmu, a do reprodukcji wybrały taktykę pasożytnictwa. Ważne jest, że są to również najbardziej niesamowite patogeny ze wszystkich badań mikrobiologicznych (wirusologicznych). Immunologia zajmuje się również badaniem wirusów, ponieważ wiele z nich może osłabiać układ odpornościowy i powodować raka.
Wirusy to bardzo proste organizmy z nie w pełni poznanymi mechanizmami działania. Nie mogą metabolizować składników odżywczych, ale pozostają żywe. Nie mając struktur odpowiedzialnych za życie, nadal istnieją. Co więcej, wirus może być traktowany jako materiał genetyczny z mechanizmami wprowadzania go do komórek, w których będzie się rozmnażać.
Jest oczywiste, że ten mechanizm wprowadzania i reprodukcji jest "zaprojektowany" w taki sposób, aby ominąć wszelkie wyobrażalne bariery ochronne komórki. Przykładem jest wirus HIV, który pomimo silnej ochrony układu odpornościowego łatwo i po prostu infekuje człowieka i prowadzi do niedoboru odporności. Dlatego mikrobiologia i immunologia powinny wspólnie zajmować się tym problemem, szukając sposobów jego rozwiązania. ALEPonieważ wirusy stają się bardziej zdolne ze względu na zdumiewające tempo mutacji, mechanizmy zwalczania tych patogenów muszą zostać opracowane tak szybko, jak to możliwe.
Mikologia
Mikologia to gałąź mikrobiologii ogólnej zajmująca się badaniem pleśni. Organizmy te mają tendencję do powodowania chorób u ludzi, zwierząt i upraw. Pleśnie psują pokarm, a dzięki temu, że potrafią tworzyć zarodniki, są praktycznie niewrażliwe. Jednakże, chociaż mają one niewielką liczbę czynników zjadliwości i rozmnażają się dość wolno, ich udział w ogólnej częstości występowania jest niewielki.
Grzyby pozostają najbardziej przystosowanymi organizmami do życia w najbardziej ekstremalnych warunkach na lądzie. Rzadko żyją pod wodą, ale rozwijają się w warunkach średniej do wysokiej wilgotności. I, co niezwykłe, grzyby rosną na kadłubach statków kosmicznych na orbitach zbliżonych do Ziemi, a także zamieszkiwały kadłub uszkodzonego reaktora elektrowni jądrowej w Czarnobylu. Biorąc pod uwagę ogromną odporność na te czynniki kontroli mikrobiologicznej, należy bardziej aktywnie rozwijać mikrobiologię żywności i warunki sanitarne. Powinno to ułatwić rozwój mikologii i innych gałęzi mikrobiologii ogólnej.
Protozoologia
Mikrobiologia bada również pierwotniaki. Są to organizmy jednokomórkowe, które różnią się od bakterii większym rozmiarem i obecnością jądra komórkowego. Dzięki swojej obecności są bardziej przystosowane do stacjonarnych warunków środowiskowych.środowisko, a nie dynamicznie się zmienia. Mogą jednak powodować choroby nie mniej niż inne.
Według statystyk dostarczonych przez WHO, około jedna czwarta wszystkich zachorowań jest spowodowana malarią. Chociaż nie można sobie z tym całkowicie poradzić, ponieważ istnieje kilka rodzajów plazmodium. Oznacza to, że znaczenie dalszych badań wszystkich protistów w ogóle, a Plasmodium w szczególności, jest bardzo duże.
Immunologia
W Instytucie Badawczym Mikrobiologii ZSRR przeprowadzono wiele badań układu odpornościowego człowieka. Zmiany na nich są nadal trudne do zastosowania w leczeniu, ale są teraz niezbędne do diagnozy. Mówimy o diagnostyce serologicznej wielu chorób zakaźnych. To właśnie mikrobiologii medycyna kliniczna zawdzięcza obecność w swoim arsenale tak cennej metody diagnostycznej.
Ważne jest, aby wszystkie wydziały epidemiologii i mikrobiologii w jakiś sposób wpłynęły na koncepcję odporności. Obie dyscypliny intensywnie wykorzystują szczepionki. Ich rozwój jest również efektem pracy naukowej immunologów i mikrobiologów. Są najskuteczniejszymi środkami zapobiegawczymi, które ograniczają (a w niektórych przypadkach nawet eliminują) prawdopodobieństwo infekcji poprzez kontakt z patogennym patogenem wirusowym lub bakteryjnym. Obecnie opracowywane są szczepionki przeciwko HIV i wirusom wywołującym raka.
Metodologia mikrobiologii
Badanie określonego mikroorganizmu oznacza określenie cech jego morfologii, ocenę kompletności reakcji biochemicznych, do których jest zdolny, rozpoznanie jego RNA,przypisz do konkretnego królestwa i nazwij odmianę. Jest to ilość pracy, którą należy wykonać podczas otwierania nowej uprawy. Jeśli drobnoustrój jest już znany (określony przez charakterystykę fermentacji substratów pożywki lub przez ścianę komórkową), to wymagane jest przypisanie go do konkretnego szczepu. Każde z tych zadań wymaga znormalizowanych metod i określonego sprzętu.
Mikrobiologia medyczna ma również swoje własne zadania: znaleźć przyczynę choroby w płynach biologicznych i tkankach będących celem zjadliwych infekcji, zidentyfikować obecność patogenu za pomocą markerów serologicznych, określić wrażliwość osoby na niektóre choroby. Zadania te rozwiązuje się metodami mikrobiologicznymi, mikroskopowymi, biologicznymi, serologicznymi i alergicznymi.
W podręczniku zatytułowanym „Mikrobiologia” Vorobyov A. V. opisuje, że mikroskopia jest podstawową, ale nie główną metodą badania drobnoustrojów. Może być jasny, elektroniczny, kontrastu fazowego, ciemnego pola i fluorescencyjny. Autorka zwraca również uwagę, że hodowla jest uważana za najważniejszą metodę mikrobiologiczną, która pozwala na hodowlę kolonii drobnoustrojów znajdujących się w płynach i pożywkach biologicznych pacjenta.
Metody kulturowe mogą być wirusologiczne i bakteriologiczne. Najczęściej badania wymagają krwi, moczu, śliny, plwociny, płynu mózgowo-rdzeniowego. Z nich można wyizolować organizm i zasiać go na pożywce. Jest to konieczne do diagnozy, ponieważ koncentracja drobnoustrojów w materiale biologicznym jest bardzo niska imetoda kulturowa pozwala na zwiększenie ilości patogennej flory.
W podręczniku na temat dyscypliny „Mikrobiologia” Vorobyov A. V. wraz ze współautorami opisuje biologiczne metody badania drobnoustrojów. Opierają się na izolacji specyficznych toksyn charakterystycznych albo dla grupy gatunków bakterii, albo tylko dla jednego szczepu. Metody alergiczne są związane z właściwością toksyn bakteryjnych do wywoływania alergii (lub uczulenia) w makroorganizmie po zakażeniu. Przykładem jest test Mantoux. Z kolei metody serologiczne to reakcje ze specyficznymi przeciwciałami i antygenami bakterii. Pozwala to szybko i dokładnie określić obecność drobnoustroju w tkance lub materiale płynnym pobranym od pacjenta.
Wielkie postępy w mikrobiologii medycznej
Mikrobiologia to ważna nauka dla medycyny praktycznej, która podczas swojego krótkiego istnienia uratowała ogromną liczbę istnień ludzkich. Najbardziej wymownym przykładem jest odkrycie drobnoustrojów odpowiedzialnych za choroby zakaźne. Umożliwiło to uzyskanie pierwszego antybiotyku. Dzięki niemu ogromna liczba żołnierzy została uratowana przed infekcją rany.
Z czasem zastosowanie antybiotyków zaczęło się rozszerzać, a dziś pozwala to na wykonywanie skomplikowanych operacji. Biorąc pod uwagę, że wielu infekcji nie da się wyleczyć bez użycia antybiotyków, ich obecność po prostu wywraca wszystkie leki do góry nogami i pozwala uratować wiele istnień. To osiągnięcie dorównuje profilaktyce szczepionkowej, która również pozwoliłauratować wielu pacjentów przed wirusem polio, wirusowym zapaleniem wątroby typu B i ospą. A teraz opracowywane są metody immunologiczne do walki z rakiem.
