الغرض من علم الأحياء الدقيقة

بينما أثارت ملاحظات خلايا الفلين لروبرت هوك (1665) دراسة الهياكل المجهرية ، أنتوني فان ليوينهوك 1676 أكسبته الملاحظات لقب "أبو علم الأحياء الدقيقة". أثارت المخلوقات الصغيرة Leeuwenhoek التي تسمى "animalcules" الكثير حب الاستطلاع.

مع مرور الوقت ، دمرت الدراسات التي أجريت على الحيوانات الدقيقة الاعتقاد في التكاثر التلقائي ، وحل لغز أفسد النبيذ وأنقذ ملايين (إن لم يكن مليارات) من الأرواح المهددة بالأمراض والتلوث والسيئة غذاء.

ينص تعريف علم الأحياء الدقيقة الرسمي على ذلك علم الاحياء المجهري يدرس "الكائنات الحية الدقيقة ، أو الميكروبات ، وهي مجموعة متنوعة من أشكال الحياة البسيطة والبسيطة بشكل عام والتي تشمل:

• بكتيريا
  
• العتيقة
  
• الطحالب
  
• الفطريات
  
• الكائنات الاوليه
  
• فيروسات. "كما يدرس علماء الأحياء الدقيقة بنية ووظيفة وتصنيف هذه الكائنات الدقيقة وكيفية استخدامها والتحكم فيها.

قد تبدو دراسة الكائنات المجهرية غير مهمة في بعض الأحيان. ومع ذلك ، فإن الكائنات الحية الدقيقة تؤثر على العديد من جوانب الحياة اليومية. قد يساعد فهم هذه التأثيرات في فهم سبب عدم التقليل من أهمية علم الأحياء الدقيقة.

سلامة الغذاء والأغذية

تؤثر العمليات الطبيعية للكائنات الدقيقة على الغذاء بطرق إيجابية وسلبية. يؤكد وجود إدارة الغذاء والدواء (FDA) على أهمية علم الأحياء الدقيقة في الحياة اليومية.

من بين اكتشافاته العديدة ، اكتشف لويس باستير أن تخمير النبيذ والبيرة يعتمدان على العمليات الميكروبية. يطور التخمير أيضًا نكهات حبوب الكاكاو وأوراق الشاي وحبوب القهوة. في أفريقيا ، توفر منتجات المنيهوت المخمرة المواد الغذائية الأساسية. يتم استهلاك أصناف فول الصويا والأسماك المخمرة يوميًا في العديد من البلدان الآسيوية. تتطلب المخللات ومخلل الملفوف والزبادي والكيمتشي نشاطًا ميكروبيًا.

يرتفع الخبز بسبب ثاني أكسيد الكربون الذي تطلقه الخميرة مع نمو الخميرة. يتطلب تحويل الحليب إلى الجبن الميكروبات. تتطور الأجبان مثل الجبن الأزرق مع إدخال العفن غير السام.

ومع ذلك ، فإن بعض الكائنات الحية الدقيقة تزدهر في الغذاء مع جعل هذا الغذاء غير آمن للاستهلاك البشري. في عام 2011 ، أثرت الأمراض التي تنقلها الأغذية على ما يقدر بنحو 48 مليون شخص في الولايات المتحدة. التكلفة السنوية المقدرة للأمراض التي تنقلها الأغذية ، 7 مليارات دولار ، تأتي من العلاج الطبي ووقت العمل الضائع.

يمكن أن تحدث الأمراض التي تنقلها الأغذية بسبب البكتيريا والفيروسات والطفيليات والسموم الطبيعية (غالبًا ما تكون نتيجة ثانوية لنشاط الكائنات الحية الدقيقة) والسموم البيئية. يحدث تلف الطعام عندما تتحلل الكائنات الحية الدقيقة الطعام.

أوضح باستير أن تسخين الأطعمة والمشروبات قبل وضعها في حاوية تقتل الكائنات الحية الدقيقة التي تسببت في فساد الأطعمة. تسمح طرق حفظ الطعام الآمن بتخزين الطعام ومشاركته بمرور الوقت والمسافة.

تملأ الكائنات الحية الدقيقة العديد من المنافذ في البيئات.

تشكل الميكروبات مثل بكتيريا التخليق الكيميائي في فتحات أعماق البحار والعوالق النباتية (الكائنات الحية الدقيقة العائمة التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي) قاعدة للعديد من سلاسل الغذاء المائية. تؤدي الفطريات والبكتيريا والطلائعيات مهمة التحلل المهمة التي تطلق المغذيات مرة أخرى في البيئة.

غرام من التربة يحتوي على ما يقدر مليار من الكائنات الحية الدقيقة ربما من آلاف الأنواع. أدت الدراسات الميكروبيولوجية للبكتيريا والفيروسات والطلائعيات والفطريات في النظم البيئية للتربة إلى فهم دورات الكربون والنيتروجين والفوسفور والكبريت. نظرًا لأن دورات المغذيات هذه في التربة تسمح باستمرار وجود الحياة على الأرض ، فإن التعرف على هذه الكائنات الدقيقة يبدو مفيدًا.

تشير الدراسات التي أجريت على الكائنات الحية الدقيقة في البيئات القاسية إلى إمكانية وجود الحياة على كواكب أخرى ، في بيئات غير ملائمة تمامًا لحياة الإنسان.

تعيش الكائنات الحية الدقيقة على الأرض في بيئات تتراوح من خزانات النفط الجوفية إلى البحيرات المالحة وغيرها من الملوحة الشديدة البيئات ، من غليان الينابيع الساخنة إلى موائل الجليد البارد وفي البيئات ذات الأس الهيدروجيني تتراوح من الحمضية للغاية إلى شديدة قلوي. تظهر هذه البيئات المتطرفة أن الكائنات الحية الدقيقة يمكن أن تعيش في أماكن أخرى من الكون.

تمثل ملاحظات روبرت هوك لجدران الخلايا في الفلين بداية علم الأحياء الدقيقة ، دراسة أشكال الحياة الصغيرة. واصل آخرون تلك الدراسات.

أدت الدراسات التي أجريت في القرن الثامن عشر إلى الضربة الأخيرة التي وجهها لويس باستور للجيل التلقائي ، وهو الاعتقاد السائد آنذاك بأن الكائنات الحية يمكن أن تنشأ من مواد غير حية. أظهرت هذه الدراسات أن الميكروبات يجب أن تنتقل من مكان إلى آخر.

أدى فهم النواقل ، وطرق النقل تلك ، إلى العديد من الممارسات الصحية ، بما في ذلك غسل اليدين قبل الأكل وبعد استخدام الحمام.

نظرية الجرثومة، فكرة أن الكائنات الحية الدقيقة يمكن أن تسبب الأمراض ، بدت سخيفة للكثيرين في البداية. ممارسة غسل الأيدي والمعدات لمجرد جعلها متسخة مرة أخرى واجهت مقاومة بين الكثيرين ، بما في ذلك الجزارين والجراحين.

لكن التغييرات في الإجراءات الطبية من قبل المفكرين الراديكاليين في ذلك الوقت مثل جوزيف ليستر أدت إلى تحسين النتائج الجراحية. أقنع الحد من الوفيات المرتبطة بالعدوى الكثيرين بقبول إمكانية أن الكائنات الحية الدقيقة يمكن ، في الواقع ، أن تقتل البشر.

أدت الدراسات التي أجريت على العفن في طبق بتري للبكتيريا إلى اكتشاف فليمينغ للبنسلين. أدت دراسات مماثلة في النظم البيئية للتربة إلى اكتشافات مضادات حيوية إضافية. على سبيل المثال ، جاء اثنان من المضادات الحيوية (الكلورامفينيكول والستربتومايسين) من دراسات علم الأحياء الدقيقة للتربة بواسطة ميلدريد ريبستوك وآخرون. يظهر ظهور البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية والتي تأكل اللحم الحاجة المستمرة لتعلم علم الأحياء الدقيقة.

توفر أبحاث الأحياء الدقيقة إجابات (وأسئلة) حول الكائنات الحية الدقيقة. أدت أبحاث باستير في فساد البيرة والنبيذ إلى ممارسات صحية مثل بسترة البيرة والنبيذ والحليب بعد عام 1886. أدت تقنيات باستير إلى اكتشاف الفيروسات بواسطة عالم الأحياء الدقيقة الروسي ديمتري إيفانوفسكي. جاءت اللقاحات والعلاجات للأمراض التي تتراوح من داء الكلب إلى الجدري إلى فيروس نقص المناعة البشرية والإيدز من أبحاث علم الأحياء الدقيقة.

يختبر الباحثون الكائنات الحية الدقيقة لفهم سلوكياتهم وتفاعلاتهم. قد تبدو المعلومات حول الكائنات الدقيقة تافهة ، لكن أبحاث علم الأحياء الدقيقة أدت إلى تحسين غلة المحاصيل ، المعالجة البيولوجية للملوثات مثل الزيت والديزل وتقنيات علاج الأمراض وتقليل الأمراض التي تنقلها الأغذية والوقاية الالتهابات.