Ενώ οι παρατηρήσεις του φελλού του Robert Hooke (1665) πυροδότησαν τη μελέτη μικροσκοπικών δομών, το 1676 του Antoni van Leeuwenhoek Οι παρατηρήσεις του κέρδισαν τον τίτλο «Πατέρας της Μικροβιολογίας». Τα μικροσκοπικά πλάσματα Leeuwenhoek που ονομάζεται «animalcules» ξύπνησαν πολύ περιέργεια.
Με την πάροδο του χρόνου, μελέτες για ζώα κατέστρεψαν την πίστη στην αυθόρμητη παραγωγή, έλυσαν το μυστήριο χαλασμένο κρασί και έσωσε εκατομμύρια (αν όχι δισεκατομμύρια) ζωές που απειλούνται από ασθένειες, ρύπανση και κακά τροφή.
Ορισμός Μικροβιολογίας
Ένας επίσημος ορισμός μικροβιολογίας αναφέρει ότι μικροβιολογία μελετά "μικροοργανισμούς ή μικρόβια, μια διαφορετική ομάδα γενικά λεπτών, απλών μορφών ζωής που περιλαμβάνουν:
- βακτήρια
- αρχαία
- φύκια
- μύκητες
- πρωτόζωα
- ιοί. "Οι μικροβιολόγοι μελετούν επίσης τη δομή, τη λειτουργία και την ταξινόμηση αυτών των μικροοργανισμών και τον τρόπο χρήσης και ελέγχου τους
Μικροβιολογία στην καθημερινή ζωή
Μερικές φορές η μελέτη μικροσκοπικών οργανισμών μπορεί να φαίνεται ασήμαντη. Ωστόσο, οι μικροοργανισμοί επηρεάζουν πολλές πτυχές της καθημερινής ζωής. Η κατανόηση αυτών των επιπτώσεων μπορεί να σας βοηθήσει να κατανοήσετε γιατί η μικροβιολογία δεν μπορεί να υποτιμηθεί.
Ασφάλεια τροφίμων και τροφίμων
Οι φυσικές διεργασίες των μικροοργανισμών επηρεάζουν τα τρόφιμα τόσο με θετικό όσο και με αρνητικό τρόπο. Η ύπαρξη της Διοίκησης Τροφίμων και Φαρμάκων (FDA) τονίζει τη σημασία της μικροβιολογίας στην καθημερινή ζωή.
Μεταξύ των πολλών ανακαλύψεών του, ο Louis Pasteur ανακάλυψε ότι η ζύμωση κρασιού και μπύρας εξαρτάται από μικροβιακές διαδικασίες. Η ζύμωση αναπτύσσει επίσης τις γεύσεις των κόκκων κακάου, των φύλλων τσαγιού και των κόκκων καφέ. Στην Αφρική προϊόντα από ζυμωμένο μανιόκα παρέχουν βασικά διατροφικά είδη. Τα προϊόντα που έχουν υποστεί ζύμωση σόγιας και ψαριού καταναλώνονται καθημερινά σε πολλές ασιατικές χώρες. Τα τουρσιά, το λάχανο τουρσί, το γιαούρτι και το κιμσί απαιτούν όλα μικροβιακή δραστηριότητα.
Το ψωμί αυξάνεται λόγω του διοξειδίου του άνθρακα που απελευθερώνεται από τη μαγιά καθώς μεγαλώνει η μαγιά. Ο μετασχηματισμός του γάλακτος σε τυρί απαιτεί μικρόβια. Τα τυριά όπως το μπλε τυρί αναπτύσσονται με την εισαγωγή μη τοξικών καλουπιών.
Τροφικές ασθένειες
Ορισμένοι μικροοργανισμοί, ωστόσο, ευδοκιμούν στα τρόφιμα καθιστώντας τα τρόφιμα ανασφαλή για κατανάλωση από τον άνθρωπο. Το 2011, οι τροφιμογενείς ασθένειες επηρέασαν περίπου 48 εκατομμύρια ανθρώπους στις ΗΠΑ. Το εκτιμώμενο ετήσιο κόστος των τροφιμογενών ασθενειών, 7 δισεκατομμύρια δολάρια, προέρχεται από ιατρική περίθαλψη και απώλεια χρόνου εργασίας.
Οι τροφιμογενείς ασθένειες μπορεί να προκληθούν από βακτήρια, ιούς, παράσιτα, φυσικές τοξίνες (συχνά υποπροϊόν μικροοργανισμών) και περιβαλλοντικές τοξίνες. Η καταστροφή των τροφίμων συμβαίνει όταν οι μικροοργανισμοί αποσυνθέτουν τα τρόφιμα.
Ο Παστέρ απέδειξε ότι η θέρμανση τροφίμων και ποτών προτού τα σφραγίσει σε ένα δοχείο σκότωσε τους μικροοργανισμούς που προκάλεσαν την καταστροφή των τροφίμων. Οι ασφαλείς μέθοδοι συντήρησης τροφίμων επιτρέπουν την αποθήκευση και την κοινή χρήση των τροφίμων με την πάροδο του χρόνου και της απόστασης.
Περιβάλλον και οικοσυστήματα
Οι μικροοργανισμοί γεμίζουν πολλές θέσεις σε περιβάλλοντα.
Μικρόβια όπως τα χημειοσυνθετικά βακτήρια σε αεραγωγούς βαθέων υδάτων και το φυτοπλαγκτόν (πλωτοί μικροοργανισμοί φωτοσύνθεσης) αποτελούν τη βάση πολλών υδρόβιων τροφικών αλυσίδων. Οι μύκητες, τα βακτήρια και τα προστατευτικά εκτελούν το σημαντικό καθήκον της αποσύνθεσης που απελευθερώνει θρεπτικά συστατικά πίσω στο περιβάλλον.
Ένα γραμμάριο εδάφους περιέχει ένα εκτιμώμενο ένα δισεκατομμύριο μικροοργανισμοί από πιθανώς χιλιάδες είδη. Μικροβιολογικές μελέτες για βακτήρια, ιούς, προστατευτικά και μύκητες στα εδαφικά οικοσυστήματα οδήγησαν στην κατανόηση των κύκλων άνθρακα, αζώτου, φωσφόρου και θείου. Δεδομένου ότι αυτοί οι κύκλοι θρεπτικών ουσιών στο έδαφος επιτρέπουν τη συνεχή ύπαρξη ζωής στη Γη, η εκμάθηση για αυτούς τους μικροοργανισμούς φαίνεται χρήσιμη.
Μελέτες μικροοργανισμών σε ακραία περιβάλλοντα υποδηλώνουν την πιθανότητα ζωής σε άλλους πλανήτες, σε περιβάλλοντα εντελώς αφιλόξενα για την ανθρώπινη ζωή.
Οι μικροοργανισμοί στη Γη ζουν σε περιβάλλοντα που κυμαίνονται από υπόγειες δεξαμενές πετρελαίου έως αλμυρές λίμνες και άλλα ακραία αλατούχα περιβάλλοντα, από βραστές θερμές πηγές έως παγωμένους βιότοπους και σε περιβάλλοντα με pH που κυμαίνεται από πολύ όξινο έως πολύ αλκαλική. Αυτά τα ακραία περιβάλλοντα δείχνουν ότι οι μικροοργανισμοί θα μπορούσαν να επιβιώσουν αλλού στο σύμπαν.
Υγεία και ιατρική
Οι παρατηρήσεις του Robert Hooke στα τοιχώματα των κυττάρων στο φελλό σηματοδοτούν την αρχή της μικροβιολογίας, τη μελέτη των μικρών μορφών ζωής. Άλλοι συνέχισαν αυτές τις σπουδές.
Μελέτες τη δεκαετία του 1700 οδήγησαν τελικά στο τελευταίο χτύπημα του Louis Pasteur στην αυθόρμητη παραγωγή, την τότε επικρατούσα πεποίθηση ότι τα ζωντανά πράγματα θα μπορούσαν να προκύψουν από μη ζωντανά υλικά. Αυτές οι μελέτες έδειξαν ότι τα μικρόβια έπρεπε να ταξιδέψουν από τόπο σε τόπο.
Η κατανόηση των διανυσμάτων, αυτές οι μέθοδοι μεταφοράς, οδήγησαν σε πολλές πρακτικές υγείας, όπως το πλύσιμο των χεριών πριν το φαγητό και μετά τη χρήση του μπάνιου.
Θεωρία μικροβίων
Θεωρία μικροβίων, η ιδέα ότι οι μικροοργανισμοί θα μπορούσαν να προκαλέσουν ασθένειες, φαινόταν γελοία σε πολλούς, στην αρχή. Η πρακτική του πλυσίματος των χεριών και του εξοπλισμού μόνο για να τα βρώμουν ξανά αντιμετώπισε αντίσταση μεταξύ πολλών, συμπεριλαμβανομένων κρεοπωλείων και χειρουργών.
Αλλά οι αλλαγές στις ιατρικές διαδικασίες από τότε ριζοσπαστικούς στοχαστές όπως ο Joseph Lister οδήγησαν σε βελτιωμένα χειρουργικά αποτελέσματα. Η μείωση των θανάτων που σχετίζονται με τη μόλυνση έπεισε πολλούς να αποδεχτούν την πιθανότητα ότι οι μικροοργανισμοί θα μπορούσαν, στην πραγματικότητα, να σκοτώσουν ανθρώπους.
Μελέτες μούχλας σε τρυβλίο βακτηρίων Petri οδήγησαν στην ανακάλυψη της πενικιλίνης από τον Fleming. Παρόμοιες μελέτες σε εδαφικά οικοσυστήματα οδήγησαν σε ανακαλύψεις επιπλέον αντιβιοτικών. Για παράδειγμα, δύο αντιβιοτικά (χλωραμφενικόλη και στρεπτομυκίνη) προήλθαν από μελέτες μικροβιολογίας εδάφους από τους Mildred Rebstock και άλλα. Η αύξηση των ανθεκτικών στα αντιβιοτικά βακτηρίων που τρώνε σάρκα δείχνει τη συνεχιζόμενη ανάγκη εκμάθησης μικροβιολογίας.
Έρευνα και διδασκαλία
Η έρευνα μικροβιολογίας παρέχει απαντήσεις (και ερωτήσεις) σχετικά με τους μικροοργανισμούς. Η έρευνα του Pasteur για την αλλοίωση της μπύρας και του κρασιού οδήγησε σε πρακτικές υγείας όπως η παστερίωση της μπύρας, του κρασιού και, μετά το 1886, του γάλακτος. Οι τεχνικές του Παστέρ οδήγησαν στην ανακάλυψη ιών από τον Ρώσο μικροβιολόγο Ντμίτρι Ιβάνοφσκι. Οι εμβολιασμοί και οι θεραπείες για ασθένειες που κυμαίνονται από λύσσα έως ευλογιά έως HIV και AIDS προήλθαν από έρευνα μικροβιολογίας.
Οι ερευνητές δοκιμάζουν μικροοργανισμούς για να κατανοήσουν τις συμπεριφορές και τις αλληλεπιδράσεις τους. Οι πληροφορίες για τους μικροοργανισμούς μπορεί να φαίνονται ασήμαντες, αλλά η μικροβιολογική έρευνα έχει οδηγήσει σε βελτιωμένη απόδοση των καλλιεργειών, βιοεξυγίανση των ρύπων όπως το πετρέλαιο και το ντίζελ και τεχνικές για τη θεραπεία ασθενειών, τη μείωση των τροφικών ασθενειών και την πρόληψη λοιμώξεις.