Целта на микробиологията

Докато наблюденията на корковите клетки на Робърт Хук (1665) предизвикват изследването на микроскопични структури, Антони ван Левенхук от 1676 наблюденията му донесоха титлата „Баща на микробиологията“. Малките същества, които Левенгук нарича „животни”, възбуждаха много любопитство.

С течение на времето проучванията върху животинските кости унищожиха вярата в спонтанното поколение, разрешиха мистерията на развалено вино и спаси милиони (ако не и милиарди) животи, застрашени от болести, замърсяване и лошо храна.

Официалната дефиниция на микробиологията гласи, че микробиология изследва "микроорганизми или микроби, разнообразна група от обикновено малки, прости форми на живот, които включват:

• бактерии
  
• архея
  
• водорасли
  
• гъбички
  
• протозои
  
• вируси. "Микробиолозите също изучават структурата, функцията и класификацията на тези микроорганизми и как да ги използват и контролират

Понякога изучаването на микроскопични организми може да изглежда маловажно. Микроорганизмите обаче влияят на много аспекти от ежедневието. Разбирането на тези въздействия може да помогне да се разбере защо важността на микробиологията не може да бъде подценявана.

Храни и безопасност на храните

Естествените процеси на микроорганизмите въздействат върху храната както по положителен, така и по отрицателен начин. Съществуването на Администрацията по храните и лекарствата (FDA) подчертава значението на микробиологията в ежедневието.

Сред многото си открития Луи Пастьор открива, че ферментацията на вино и бира зависи от микробните процеси. Ферментацията също така развива вкусовете на какаовите зърна, чаените листа и зърната кафе. В Африка продуктите от ферментирала маниока осигуряват хранителни продукти. Ферментиралите соеви и рибни продукти се консумират ежедневно в много азиатски страни. Туршиите, киселото зеле, киселото мляко и кимчи изискват микробна активност.

Хлябът се покачва поради въглеродния диоксид, отделян от дрождите, докато дрождите растат. Превръщането на млякото в сирене изисква микроби. Сирена като синьо сирене се развиват с въвеждането на нетоксична плесен.

Някои микроорганизми обаче процъфтяват в храната, като същевременно правят тази храна опасна за консумация от човека. През 2011 г. болестите, предавани с храна, засегнаха около 48 милиона души в САЩ. Очакваните годишни разходи за болести, пренасяни от храна, 7 милиарда долара, произтичат от медицинско лечение и загуба на работно време.

Хранителните болести могат да бъдат причинени от бактерии, вируси, паразити, природни токсини (често страничен продукт от активността на микроорганизмите) и токсини от околната среда. Развалянето на храната възниква, когато микроорганизмите разлагат храната.

Пастьор демонстрира, че нагряването на храни и напитки преди затварянето им в контейнер убива микроорганизмите, които причиняват разваляне на храните. Безопасните методи за съхранение на храните позволяват храната да се съхранява и споделя във времето и разстоянието.

Микроорганизмите запълват много ниши в околната среда.

Микроби като хемосинтетичните бактерии в дълбоководните отвори и фитопланктона (плаващи фотосинтезиращи микроорганизми) формират основата на много водни хранителни вериги. Гъби, бактерии и протести изпълняват важната задача за разлагане, която освобождава хранителни вещества обратно в околната среда.

Грам почва съдържа приблизително един милиард микроорганизми от евентуално хиляди видове. Микробиологичните изследвания на бактерии, вируси, протести и гъби в почвените екосистеми доведоха до разбиране на цикъла на въглерод, азот, фосфор и сяра. Тъй като тези хранителни цикли в почвата позволяват продължителното съществуване на живот на Земята, изучаването на тези микроорганизми изглежда си струва.

Изследванията на микроорганизмите в екстремни среди предполагат възможността за живот на други планети, в среди, напълно негостоприемни за човешкия живот.

Микроорганизмите на Земята живеят в среди, вариращи от подземни резервоари с нефт до солени езера и други екстремни физиологични разтвори среди, от кипящи горещи извори до ледено студени местообитания и в среди с рН варира от много кисели до много алкална. Тези екстремни среди показват, че микроорганизмите могат да оцелеят другаде във Вселената.

Наблюденията на Робърт Хук върху клетъчните стени в корк поставят началото на микробиологията, изучаването на малките форми на живот. Други продължиха тези проучвания.

Проучванията през 1700 г. в крайна сметка доведоха до последния удар на Луи Пастьор върху спонтанното поколение, преобладаващото тогава убеждение, че живите същества могат да възникнат от неживи материали. Тези проучвания показват, че микробите трябва да са пътували от място на място.

Разбирането на вектори, тези методи на транспорт, доведе до много здравни практики, включително измиване на ръцете преди хранене и след използване на банята.

Теория на зародишите, идеята, че микроорганизмите могат да причинят заболявания, в началото изглеждаше смешна за мнозина. Практиката да се мият ръцете и оборудването само за да се замърсят отново срещна съпротива сред мнозина, включително касапи и хирурзи.

Но промените в медицинските процедури от тогавашните радикални мислители като Джоузеф Листър доведоха до подобрени хирургични резултати. Намаляването на смъртните случаи, свързани с инфекцията, убеди мнозина да приемат възможността микроорганизмите всъщност да убият хората.

Изследванията на плесента в бактериална чаша на Петри доведоха до откриването на Флеминг на пеницилин. Подобни изследвания в почвените екосистеми доведоха до открития на допълнителни антибиотици. Например, два антибиотика (хлорамфеникол и стрептомицин) идват от изследвания на почвената микробиология от Mildred Rebstock и други. Нарастването на устойчиви на антибиотици и месоядни бактерии показва продължаващата необходимост от изучаване на микробиология.

Микробиологичното изследване дава отговори (и въпроси) относно микроорганизмите. Изследванията на Пастьор за разваляне на бира и вино доведоха до здравни практики като пастьоризация на бира, вино и след 1886 г. мляко. Техниките на Пастьор доведоха до откриването на вируси от руския микробиолог Дмитрий Ивановски. Ваксинациите и леченията за болести, вариращи от бяс до едра шарка до ХИВ и СПИН, идват от микробиологични изследвания.

Изследователите тестват микроорганизмите, за да разберат тяхното поведение и взаимодействия. Информацията за дребните организми може да изглежда тривиална, но микробиологичните изследвания доведоха до подобряване на добивите, биоремедиация на замърсители като нефт и дизел и техники за лечение на болести, намаляване на болестите, пренасяни от храни и предотвратяване инфекции.