Der Zweck der Mikrobiologie

Während die Korkzellbeobachtungen von Robert Hooke (1665) die Erforschung mikroskopischer Strukturen auslösten, waren Antoni van Leeuwenhoeks 1676 Beobachtungen brachten ihm den Titel "Vater der Mikrobiologie" ein. Die winzigen Kreaturen, die Leeuwenhoek 'Animalcules' nannte, erregten viel Neugierde.

Im Laufe der Zeit zerstörten Studien von Tierchen den Glauben an die spontane Zeugung, lösten das Geheimnis der verdorbenen Wein und rettete Millionen (wenn nicht Milliarden) Leben, die durch Krankheiten, Umweltverschmutzung und Übel bedroht waren Lebensmittel.

Eine formale mikrobiologische Definition besagt, dass Mikrobiologie Studien "Mikroorganismen oder Mikroben, eine vielfältige Gruppe von im Allgemeinen winzigen, einfachen Lebensformen, die Folgendes umfassen:

• Bakterien
  
• Archaeen
  
• Algen
  
• Pilze
  
• Protozoen
  
• Viren." Mikrobiologen untersuchen auch die Struktur, Funktion und Klassifizierung dieser Mikroorganismen und wie man sie verwendet und kontrolliert

Manchmal mag das Studium mikroskopischer Organismen unwichtig erscheinen. Mikroorganismen beeinflussen jedoch viele Aspekte des täglichen Lebens. Das Verständnis dieser Auswirkungen kann helfen zu verstehen, warum die Bedeutung der Mikrobiologie nicht unterschätzt werden darf.

Lebensmittel und Lebensmittelsicherheit

Die natürlichen Prozesse von Mikroorganismen wirken sich sowohl positiv als auch negativ auf Lebensmittel aus. Die Existenz der Food and Drug Administration (FDA) unterstreicht die Bedeutung der Mikrobiologie im Alltag.

Unter seinen vielen Entdeckungen entdeckte Louis Pasteur, dass die Fermentation von Wein und Bier von mikrobiellen Prozessen abhängt. Durch die Fermentation entwickeln sich auch die Aromen von Kakaobohnen, Teeblättern und Kaffeekörnern. In Afrika sind Produkte aus fermentiertem Maniok Grundnahrungsmittel. In vielen asiatischen Ländern werden täglich fermentierte Soja- und Fischprodukte konsumiert. Gurken, Sauerkraut, Joghurt und Kimchi benötigen alle eine mikrobielle Aktivität.

Brot geht auf, weil die Hefe beim Wachsen Kohlendioxid freisetzt. Die Umwandlung von Milch in Käse erfordert Mikroben. Käse wie Blauschimmelkäse entwickeln sich mit der Einführung von ungiftigem Schimmel.

Einige Mikroorganismen gedeihen jedoch in Lebensmitteln, während sie diese Lebensmittel für den menschlichen Verzehr unsicher machen. Im Jahr 2011 waren in den USA schätzungsweise 48 Millionen Menschen von lebensmittelbedingten Krankheiten betroffen. Die geschätzten jährlichen Kosten von lebensmittelbedingten Krankheiten in Höhe von 7 Milliarden US-Dollar stammen aus medizinischer Behandlung und verlorener Arbeitszeit.

Durch Lebensmittel übertragene Krankheiten können durch Bakterien, Viren, Parasiten, natürliche Toxine (oft ein Nebenprodukt der Aktivität von Mikroorganismen) und Umweltgifte verursacht werden. Lebensmittelverderb tritt auf, wenn Mikroorganismen Lebensmittel zersetzen.

Pasteur zeigte, dass das Erhitzen von Lebensmitteln und Getränken vor dem Verschließen in einem Behälter die Mikroorganismen abtötete, die zum Verderben der Lebensmittel führten. Sichere Lebensmittelkonservierungsmethoden ermöglichen es, Lebensmittel über Zeit und Entfernung zu lagern und zu teilen.

Mikroorganismen füllen viele Nischen in Umwelten.

Mikroben wie die chemosynthetischen Bakterien in Tiefseeschloten und Phytoplankton (schwimmende photosynthetische Mikroorganismen) bilden die Basis vieler aquatischer Nahrungsketten. Pilze, Bakterien und Protisten übernehmen die wichtige Aufgabe des Abbaus, der Nährstoffe wieder an die Umwelt abgibt.

Ein Gramm Erde enthält eine geschätzte eine Milliarde Mikroorganismen aus möglicherweise Tausenden von Arten. Mikrobiologische Untersuchungen von Bakterien, Viren, Protisten und Pilzen in Bodenökosystemen führten zum Verständnis der Kohlenstoff-, Stickstoff-, Phosphor- und Schwefelkreisläufe. Da diese Nährstoffkreisläufe im Boden den Fortbestand des Lebens auf der Erde ermöglichen, scheint es lohnenswert, diese Mikroorganismen kennenzulernen.

Untersuchungen von Mikroorganismen in extremen Umgebungen legen die Möglichkeit von Leben auf anderen Planeten nahe, in Umgebungen, die für das menschliche Leben völlig unwirtlich sind.

Mikroorganismen auf der Erde leben in Umgebungen, die von unterirdischen Ölreservoirs bis hin zu Salzseen und anderen extremen Salzlösungen reichen Umgebungen, von kochenden heißen Quellen bis zu eiskalten Lebensräumen und in Umgebungen mit pH-Bereichen von sehr sauer bis sehr alkalisch. Diese extremen Umgebungen zeigen, dass Mikroorganismen anderswo im Universum überleben könnten.

Robert Hookes Beobachtungen von Zellwänden in Kork markieren den Beginn der Mikrobiologie, der Erforschung kleiner Lebensformen. Andere setzten diese Studien fort.

Studien im 18. Jahrhundert führten schließlich zu Louis Pasteurs letztem Schlag gegen die spontane Zeugung, dem damals vorherrschenden Glauben, dass Lebewesen aus nicht lebenden Materialien entstehen könnten. Diese Studien zeigten, dass Mikroben von Ort zu Ort gereist sein mussten.

Das Verständnis der Vektoren, dieser Transportmethoden, führte zu vielen Gesundheitspraktiken, einschließlich des Händewaschens vor dem Essen und nach dem Toilettengang.

Keimtheorie, die Vorstellung, dass Mikroorganismen Krankheiten verursachen könnten, erschien vielen zunächst lächerlich. Die Praxis, Hände und Geräte zu waschen, nur um sie wieder schmutzig zu machen, stieß bei vielen auf Widerstand, darunter Metzger und Chirurgen.

Aber Änderungen der medizinischen Verfahren durch damals radikale Denker wie Joseph Lister führten zu verbesserten chirurgischen Ergebnissen. Die Verringerung der infektionsbedingten Todesfälle überzeugte viele davon, die Möglichkeit zu akzeptieren, dass Mikroorganismen tatsächlich Menschen töten könnten.

Untersuchungen von Schimmelpilzen in einer Petrischale mit Bakterien führten zu Flemings Entdeckung des Penicillins. Ähnliche Studien in Bodenökosystemen führten zur Entdeckung weiterer Antibiotika. Zum Beispiel stammten zwei Antibiotika (Chloramphenicol und Streptomycin) aus Studien zur Bodenmikrobiologie von Mildred Rebstock und anderen. Der Anstieg antibiotikaresistenter und fleischfressender Bakterien zeigt den anhaltenden Bedarf, Mikrobiologie zu erlernen.

Die mikrobiologische Forschung liefert Antworten (und Fragen) zu Mikroorganismen. Pasteurs Forschungen über den Verderb von Bier und Wein führten zu Gesundheitspraktiken wie der Pasteurisierung von Bier, Wein und nach 1886 Milch. Pasteurs Techniken führten zur Entdeckung von Viren durch den russischen Mikrobiologen Dmitry Ivanovsky. Impfungen und Behandlungen gegen Krankheiten, die von Tollwut über Pocken bis hin zu HIV und AIDS reichen, stammen aus der mikrobiologischen Forschung.

Forscher testen Mikroorganismen, um ihr Verhalten und ihre Interaktionen zu verstehen. Informationen über winzige Organismen mögen trivial erscheinen, aber die mikrobiologische Forschung hat zu verbesserten Ernteerträgen geführt. Bioremediation von Schadstoffen wie Öl und Diesel und Techniken zur Heilung von Krankheiten, Reduzierung von lebensmittelbedingten Krankheiten und Vorbeugung Infektionen.