Culturile pure sunt dogma cheie a microbiologiei în secolul al XX-lea. Pentru a înțelege esența acestui concept, merită să ne amintim că bacteriile sunt foarte mici și greu de distins din punct de vedere morfologic. Dar ele diferă în procesele biochimice și aceasta este tocmai caracteristica principală a speciei. Dar într-un mediu normal, nu avem de-a face cu un singur tip de bacterie, ci cu un întreg biom - o comunitate care se influențează reciproc și este imposibil să evidențiem rolul unui microorganism. Și aici avem nevoie de o cultură sau o tulpină pură a unei anumite specii.
Vânători de microbi și agar-agar
Ideea genială de a izola culturi pure de microbi aparține microbiologului medical Heinrich Hermann Robert Koch (1843-1910). Cel care a descoperit agentul cauzal al antraxului, holerei și tuberculozei și este considerat pe bună dreptate fondatorul bacteriologiei și epidemiologiei.
El este acelaa inventat metoda culturilor pure, când o cultură diluată de microbi este aplicată pe un mediu nutritiv bazat pe polizaharidă agar-agar și dintr-o celulă crește o colonie de organisme complet identice. Este clar vizibil cu ochiul liber și este specific fiecărei specii.
Invenția sa a dat impuls dezvoltării microbiologiei și taxonomiei microorganismelor. La urma urmei, a fost posibil să se cultive orice microbi în forma sa pură și să se examineze o sută de milioane de celule ca una.
Fără a diminua realizările lui Koch
Este de remarcat faptul că asociații și studenții lui Koch au contribuit la această invenție. Deci, ideea de a folosi agar-agar îi aparține lui Fanny Angelina Hesse, soția asistentului lui Koch - W. Hesse.
Un alt asistent al lui Koch, bacteriologul Julius Richard Petri (1852-1921), a sugerat să crească colonii de bacterii în vase plate de sticlă. Astăzi, chiar și școlarii știu despre vasele Petri.
Dogma microbiologiei
Cultură pură (ascenică) - un set (populație sau tulpină) de microorganisme care au proprietăți morfologice și biochimice identice și sunt descendenți ai unei celule.
Izolarea unei culturi pure presupune implementarea a trei etape:
- Obținerea și acumularea culturii de microorganisme.
- Izolarea culturii pure.
- Determinarea și verificarea purității culturii.
Metode de izolare a culturii pure
În microbiologie, se folosesc următoarele metode pentru obținerea culturii axeniceorganisme:
- Metode mecanice (inoculare pe vase Petri cu o spatulă sau buclă, inoculare prin diluare cu agar - tartine pe placă, metoda de separare bazată pe motilitatea microorganismelor).
- Biologică - o metodă prin care animalele de laborator susceptibile la un agent patogen sunt infectate. Acesta este modul în care culturile pure de bacterii sunt izolate din corpul șoarecilor (de exemplu, pneumococi și bacili tularemie).
- Metode bazate pe rezistența selectivă a microorganismelor la anumiți factori. Când sunt încălzite, de exemplu, toate bacteriile care formează spori vor muri, în timp ce bacteriile care nu formează spori vor rămâne în cultură pură. Atunci când sunt expuse la acizi, bacteriile care sunt sensibile la aceștia mor, în timp ce cele rezistente la acizi (de exemplu, bacilii tuberculozei) supraviețuiesc. Impactul antibioticelor lasă pe mediu o cultură pură de microorganisme care nu sunt sensibile la acesta. Crearea unui mediu fără oxigen va separa aerobii de anaerobi.
Pentru ce este
Se aplică culturi pure:
- În taxonomia științifică la clasificarea (determinarea locului filogenetic în sistem) microorganismelor.
- În studiul eredității și variabilității organismelor.
- În diagnosticarea infecțioasă și detectarea agenților patogeni.
- La izolarea unei culturi pure de bacterii care duc la alterarea alimentelor.
- În producția de vitamine, enzime, antibiotice, seruri și vaccinuri.
- În industria alimentară (producția de pâine, vin,kvas și bere (bacterii acetice și drojdie de ciuperci unicelulare), produse de acid lactic (lactobacili și bacterii de acid lactic)).
- În biotehnologie și în studiul virușilor.
În natură, totul este complet diferit
În anii 90 ai secolului trecut, totul s-a schimbat brusc în ceea ce privește culturile pure. S-a dovedit că, atunci când microorganismele din două tulpini pure sunt combinate într-o eprubetă, ele se comportă destul de diferit decât se comportă singure. Procesele biochimice ale activității lor vitale se influențează (suprimă sau stimulează) reciproc. Este exact ceea ce se întâmplă în biomii naturali.
Concluzia este simplă: proprietățile culturii pure în laborator nu pot fi extrapolate la biomi naturali.
Revoluția genomică
O altă lovitură a fost dată de identificarea genomică a microorganismelor. Inițial, pentru analiza genomică a microorganismelor, geneticienii moleculari au ales o regiune de ARN ribozomal comună tuturor bacteriilor. În conformitate cu diferențele în secvența de nucleotide din acest acid nucleic, toate bacteriile au fost distribuite pe baza relației filogenetice.
Aceasta s-a dovedit că tulpinile cultivate și acele bacterii pe care le-am studiat reprezintă aproximativ 5% din toate bacteriile care locuiesc pe planeta noastră. Și, spre deosebire de tulpinile culturale, nu știm nimic despre proprietățile și biochimia lor.
După ce am găsit secvența corespunzătoare în genomul unei tulpini naturale, o putem plasa doar pe arborele filogenetic șipresupunem că în natură are aceleași proprietăți ca tulpina cea mai apropiată a unei linii pure.
Și ce urmează?
Secvențierea genomului bacterian dintr-o singură celulă este încă în viitor. Astăzi, în timp ce este scump și foarte dificil. Și astfel liniile pure rămân „rezerva de aur” a microbiologiei.
Deși dificultățile rămân. De exemplu, bacteriile „fumătorilor negri” situate pe fundul oceanului au fost studiate recent. Microorganismul a fost descris și genomul său secvențiat fără a izola o cultură pură.
O situație similară există cu bacteriile care trăiesc în adâncurile minelor de aur. S-a dovedit că aceasta este o linie pură de microorganisme - descendenții unei bacterii.
Cu toate acestea, aceste organisme nu cresc pe medii nutritive și, până acum, nimeni nu a reușit să crească o colonie dintr-o tulpină pură.
Știri despre biotehnologie
Omenirea se confruntă cu multe întrebări în dezvoltarea acestei ramuri a cunoașterii aplicate. Și nu numai biologic, ci și etic. În ce măsură poate o persoană să schimbe lumea din jurul său și să nu-i facă rău? Întrebarea rămâne deschisă.
Dar astăzi biotehnologia este introdusă în viețile noastre. Deci, tulpini de bacterii care sunt capabile să se hrănească cu plastic și să-l descompună au fost deja crescute. Atâta timp cât o fac încet. Dar oamenii de știință lucrează la genomul lor. Nimeni nu este surprins că toată insulina umană este „produsă” de bacteriile E. coli modificate genetic.
O biosinteză artificialădeja astăzi ne furnizează biogaz și biocombustibili sub formă de carbohidrați cu molecul mare de origine naturală (produse de deșeuri ale bacteriilor, ciuperci protozoare care procesează biomasa deșeurilor noastre în combustibil, energie, substanțe chimice).
Terenurile arabile și apa dulce sunt astăzi cea mai importantă componentă a resurselor naturale limitate. Noile biotehnologii (bioremediere) oferă posibilitatea utilizării microorganismelor pentru a-și restabili potențialul și pentru a elimina poluanții.
Și asta este - viitorul este deja aici.
