Sisältö
- Mikro-organismien tyypit
- Mikro-organismien luokittelu mikrobiologiassa
- Mikrobiologian historia
- Tarttuvat mikro-organismit
- Mikro-organismit, joista on hyötyä ihmisille
- Mikrobiologian alat
- Mikrobiologian tulevaisuus
Mikrobiologia-ala on kriittinen ihmisille paitsi näiden mikrobien aiheuttamien tartuntatautien takia myös siksi, että "hyvät" mikro-organismit ovat välttämättömiä, jotta voimme elää planeetalla. Ottaen huomioon, että kehossamme ja sen päällä olevat bakteerit ylittävät omat solumme, tätä tutkimusaluetta voidaan pitää yhtenä tärkeimmistä osaamis- ja tutkimusalueista.
Mikro-organismien tyypit
Mikro-organismit tai "mikrobit" ovat pieniä eläviä olentoja. Suurinta osaa näistä organismeista ei voida nähdä paljaalla silmällä, ja ennen mikroskoopin ja ituriteorian keksimistä meillä ei ollut aavistustakaan kuinka paljon niitä on.
Mikrobeja on melkein missä tahansa maan päällä. Niitä löytyy Yellowstonen kiehuvista vesialtaista ja meren alimmassa syvyydessä sijaitsevista tulivuoren aukoista. He voivat elää suolakylvöissä ja jotkut viihtyvät suolaisessa vedessä (niin paljon suolan käytöstä säilöntäaineena.) Jotkut tarvitsevat happea kasvaa ja toiset eivät.
Maailman "kovin" mikro-organismi on nimeltään bakteeri Deinococcus radio trans, bakteeri, joka kestää säteilyä ilmiömäisessä määrin nimensä mukaisesti, mutta voi myös selviytyä ilman vettä, altistumista voimakkaille hapoille ja jopa tyhjiöön sijoitettuna.
Mikro-organismien luokittelu mikrobiologiassa
On monia eri tapoja, joilla tutkijat ovat luokittaneet keskuudessamme olevat miljoonat mikrobit ja yrittäneet tehdä niistä järkeviä.
Monisoluinen vs. yksisoluinen vs solu
Yksi mikrobien luokittelutavoista on se, onko niillä soluja vai ei, ja jos on, kuinka monta. Mikro-organismit voivat olla:
- Monisoluinen - Enemmän kuin yksi solu.
- Yksisoluinen - Yksi solu.
- Soluton - puuttuvat solut, kuten virukset ja prionit. (Prioneja kutsutaan yleensä "tarttuviksi proteiineiksi" eikä mikrobeiksi.)
Eukaryootit vs Prokaryootit
Toinen tapa, jolla mikro-organismit luokitellaan, liittyy solutyyppiin. Näitä ovat eukaryootit ja prokaryootit:
- Eukaryootit ovat mikrobeja, joissa on "monimutkaisia soluja", joilla on todellinen ydin ja membraaniin sitoutuneet organellit. Esimerkkejä eukaryooteista ovat helmintit (matot), alkueläimet, levät, sienet ja hiivat.
- Prokaryootit ovat mikrobeja, joissa on "yksinkertaisia soluja", joilla ei ole todellista ydintä ja joista puuttuu kalvoon sitoutuneita organelleja. Esimerkkejä ovat bakteerit.
Tärkeimmät mikro-organismien luokat
Erilaiset mikrobit voidaan jakaa myös:
- Loiset: Loiset ovat joskus pelottavampia kuin muut mikro-organismit, ainakin silloin, kun niitä voidaan tarkastella paljaalla silmällä. Loisiin kuuluvat helmintit (matot), flukit, alkueläimet ja muut. Esimerkkejä loisinfektioista ovat malaria, giardia ja afrikkalainen unisairaus. Ascariasis (pyöreät matot) tiedetään tartuttavan miljardia ihmistä maailmanlaajuisesti.
- Sienet ja hiivat: Sienet ovat mikro-organismeja, jotka ovat jollain tavoin samanlaisia kuin kasvit. Hiivat ovat eräänlainen sieni. Esimerkkejä ovat urheilijan jalka tai muun tyyppiset hiiva-infektiot, jotka kaikki kuuluvat sieni-infektioiden luokkaan. Tähän luokkaan kuuluvat myös sienet ja homeet. Kuten bakteereilla, meillä on myös monia "hyviä sieniä", jotka elävät kehossamme eivätkä aiheuta sairauksia.
- Bakteerit: Meillä on enemmän bakteereja kehossamme ja ruumiillamme kuin ihmissoluissa, mutta valtaosa näistä bakteereista on "terveitä bakteereja". Ne suojaavat meitä pahojen tai patologisten bakteerien aiheuttamilta infektioilta ja niillä on rooli ruoan sulattamisessa. Esimerkkejä bakteerien aiheuttamista infektioista ovat tuberkuloosi ja Strep-kurkku.
- Virukset: Virukset ovat luonteeltaan runsaita, vaikka useimmat ihmiset tuntevatkin ne, jotka aiheuttavat ihmisen sairauksia. Virukset voivat tartuttaa myös muita mikro-organismeja, kuten bakteereja, sekä kasveja. Rokotukset ovat vähentäneet joidenkin pelottavien sairauksien riskiä, mutta toiset, kuten Ebola ja Zika-virus, muistuttavat meitä siitä, että emme ole alkaneet valloittaa näitä pienikokoisia uhkia.
- Prionit: Suurin osa tutkijoista ei tällä hetkellä luokittele prioneja mikro-organismeiksi, vaan pikemminkin "tarttuviksi proteiineiksi". Virologit tutkivat niitä usein. Prionit ovat olennaisesti pala epänormaalisti taittunutta proteiinia, eivätkä ne näytä aluksi pelottavilta. Silti prionitaudit, kuten hullun lehmän tauti, ovat joitain pelätyimpiä tartuntatauteja.
Mikrobiologian historia
Se mitä tiedämme nyt mikro-organismeista ja josta keskustellaan jäljempänä, on suhteellisen uutta historiassa. Katsotaanpa lyhyesti mikrobiologian historiaa:
Ensimmäinen mikroskooppi / ensimmäiset visualisoidut mikro-organismit: Ensimmäinen merkittävä vaihe mikrobiologiassa tapahtui, kun van Leeuwenhoek (1632-1723) loi ensimmäisen yhden linssin mikroskoopin. Linssin avulla, jonka suurennus oli noin 300X, hän pystyi visualisoimaan bakteerit ensimmäistä kertaa (hampaiden raapimisesta).
Alkioteorian kehitys: Kolme tutkijaa tunnusti ihmiskehon tartuntalähteeksi:
- Tohtori Oliver Wendall Holmes totesi, että kotona synnyttäneillä naisilla ei todennäköisesti ollut infektioita kuin sairaalassa synnyttäneillä.
- Tohtori Ignaz Semmelweis liittyvät infektiot lääkäreiden kanssa, jotka menivät suoraan ruumiinavaushuoneesta synnytysosastolle käsiä pesemättä.
- Joseph Lister käyttöön aseptiset tekniikat, mukaan lukien sekä käsinpesu että lämmön käyttö steriloinnissa.
Alkio teoria: Kaksi ihmistä, jotka eniten tunnustivat alkuteorian hyväksymisen, olivat Louis Pasteur ja Robert Koch:
- Louis Pasteur (1822-1895): Pasteurille hyvitetään biogeneesiteoria, joka huomauttaa, että kaikki elävät olennot ovat peräisin jostakin pikemminkin kuin vallitsevasta näkemyksestä spontaanin sukupolven aikaan. Hän väitti, että monet sairaudet johtuivat mikrobeista (eikä synnistä, Jumalan vihasta ja muista mahdollisista syistä.) Hän osoitti, että mikro-organismit ovat vastuussa käymisestä ja pilaantumisesta, ja kehitti edelleen pastöroinniksi kutsutun menetelmän. Hän kehitti myös raivotauti- ja pernarutto-rokotteita.
- Robert Koch (1843-1910): Koch on kirjoittanut "Kochin postulaatit" tieteellisistä vaiheista, jotka todistivat alkusiteorian ja jota on käytetty tieteellisissä tutkimuksissa sen jälkeen (joitain tarkistuksia). Hän tunnisti tuberkuloosin, pernaruton ja koleran syyn.
Siitä lähtien muutamia maamerkkejä ovat:
- 1892 - Dmitri Iosifovich Ivanoski löysi ensimmäisen viruksen.
- 1928 - Alexander Fleming löysi penisilliinin.
- 1995 - Ensimmäinen mikrobien genomisekvenssi julkaistiin.
Tarttuvat mikro-organismit
Mikäli ajattelemme mikro-organismeja, useimmat meistä ajattelevat sairaudesta, vaikka nämä pienet "vikoja" auttavatkin todennäköisemmin meitä vahingoittamaan meitä. (Muista lukea alla olevista "hyvistä mikrobeista".)
Vielä alle sata vuotta sitten, ja tällä hetkellä monissa paikoissa maailmassa, mikro-organismien aiheuttamat infektiot olivat johtava kuolinsyy. Elinajanodote Yhdysvalloissa on parantunut dramaattisesti viime vuosisadan aikana paitsi siksi, että elämme pidempään, mutta lähinnä siksi, että vähemmän lapsia kuolee lapsuudessa.
Yhdysvalloissa sydänsairaudet ja syöpä ovat nyt ensimmäinen ja toinen johtava kuolinsyy. Maailman terveysjärjestön mukaan matalan tulotason maissa maailmanlaajuisesti johtava kuolinsyy on alempien hengitysteiden infektiot, joita seuraavat ripulitaudit.
Rokotusten ja antibioottien tulo sekä vielä tärkeämpää puhdas vesi on vähentänyt huolta tarttuvista organismeista, mutta olisi väärin olla ylimielisiä. Tällä hetkellä kohtaamme uusien tartuntatautien lisäksi myös antibioottiresistenssin.
Mikro-organismit, joista on hyötyä ihmisille
Vaikka puhumme siitä harvoin, mikro-organismit ovat paitsi hyödyllisiä myös välttämättömiä lähes kaikilla elämämme osa-alueilla. Mikrobit ovat tärkeitä:
- Kehomme suojaaminen "pahilta" mikrobeilta.
- Ruoan valmistus: Jogurtista alkoholijuomiin fermentointi on menetelmä, jossa mikrobien kasvua käytetään ruoan luomiseen. Tämä on yksi esimerkki, mutta mikrobit ovat ravintoketjun pohja suuressa osassa elämää.
- Jätteiden jakautuminen maassa ja ilmakehän kaasujen kierrätys edellä. Bakteerit voivat jopa auttaa vaikeissa jätteissä, kuten öljyvuodoissa ja ydinjätteissä.
- Tuottaa vitamiineja, kuten K-vitamiinia ja joitain B-vitamiineja. Bakteerit ovat myös erittäin tärkeitä ruoansulatuksessa.
- Tietojen tallentaminen: Salausalalla tutkitaan jopa tapoja, joilla bakteereja voidaan käyttää kiintolevynä tietojen tallentamiseen.
Mikrobit eivät vain suorita monia toimintoja varten me - ne ovat osa meitä. Uskotaan, että kehossamme olevat ja bakteereilla olevat bakteerit ylittävät solumme kertoimella 10: 1.
Olet todennäköisesti kuullut viimeisimmän terveellisestä syömisestä. Parsakaalin ja mustikoiden syömisen lisäksi useimmat terveysasiantuntijat suosittelevat syömään fermentoituja ruokia päivittäin tai ainakin niin usein kuin mahdollista. Ilman bakteereja ei käy.
Syntyessään vauvojen kehossa ei ole bakteereja. Ensimmäiset bakteerit he hankkivat kulkiessaan syntymäkanavan läpi. (Joidenkin mielestä bakteerialtistuksen puute syntymäkanavan kautta on syy siihen, miksi liikalihavuus ja allergiat ovat yleisempiä C-osan toimittamissa vauvoissa.)
Jos olet lukenut uutisia viime aikoina, on jopa oletettu, että suolistossa olevat bakteerit ovat vastuussa päivittäisestä mielialastamme. Mikrobiomin tutkimusta käytetään nyt selittämään monia asioita, kuten miksi antibiootit voivat johtaa painonnousuun.
Mikrobiologian alat
Mikrobiologialla on useita eri aloja. Esimerkki joistakin näistä kentistä eriteltyinä organismityypin mukaan sisältää:
- Parasitologia: Parasitologian tutkimus
- Mykologia: Sienien tutkimus
- Bakteriologia: Bakteerien tutkimus
- Virologia: Virusten tutkimus
- Protozoologia: Alkueläinten tutkimus
- Fysiologia: Levien tutkimus
Mikrobiologian alat voidaan myös eritellä laajuuden mukaan sisällyttämään laaja valikoima aiheita. Muutamia esimerkkejä monista ovat:
- Mikrobifysiologia (mikrobien kasvu, aineenvaihdunta ja rakenne)
- Mikrobigenetiikka
- Mikrobien evoluutio
- Ympäristön mikrobiologia
- Teollinen mikrobiologia (esimerkiksi jätevedenpuhdistus)
- Elintarvikkeiden mikrobiologia (käyminen)
- Biotekniikka
- Bioremediaatio
Mikrobiologian tulevaisuus
Mikrobiologian ala on kiehtova, ja on enemmän, mitä emme tiedä. Mitä olemme kenties saaneet eniten tietämyksestä, on se, että opittavaa on paljon enemmän.
Mikrobit eivät vain voi aiheuttaa sairauksia, vaan niitä voidaan käyttää myös muiden mikrobien torjuntaan tarkoitettujen lääkkeiden (esimerkiksi penisilliinin) kehittämiseen. Jotkut virukset näyttävät aiheuttavan syöpää, kun taas toisia arvioidaan keinona torjua syöpää.
Yksi tärkeimmistä syistä, miksi ihmiset oppivat mikrobiologiasta, on kunnioitus näitä "olentoja", jotka ylittävät meidät paljon. Uskotaan, että antibioottiresistenssi lisääntyy paitsi antibioottien, myös antibakteeristen saippuoiden väärinkäytön vuoksi. Ja se on vain tarkasteltaessa tällä hetkellä tunnistamiamme mikrobeja. Tartuntatautien puhkeamisen myötä ja kykymme matkustaa melkein mihin tahansa maailmaan kolmella lennolla, mikrobiologien on oltava suuri koulutus ja valmius.