A mikrobiológia célja

Míg Robert Hooke parafasejt-megfigyelései (1665) elindították a mikroszkopikus struktúrák tanulmányozását, Antoni van Leeuwenhoek 1676-os megfigyelések elnyerték neki a "mikrobiológia atyja" címet. A Leeuwenhoek által „állatcululáknak” nevezett apró lények sokat felkeltettek kíváncsiság.

Az idő múlásával az állatkecskék vizsgálata elpusztította a spontán generációba vetett hitet, megoldotta a rejtélyt romlott bor, és milliókat (ha nem milliárdokat) mentett meg a betegség, a szennyezés és a rossz élet által fenyegetett élet étel.

A formális mikrobiológiai meghatározás azt állítja mikrobiológia a "mikroorganizmusokat vagy mikrobákat vizsgálja, általában apró, egyszerű életformák sokféle csoportját, amelyek magukban foglalják:

• baktériumok
  
• archaea
  
• algák
  
• gombák
  
• protozoonok
  
• vírusok. "A mikrobiológusok ezen mikroorganizmusok felépítését, működését és osztályozását, valamint felhasználásuk és irányításuk módját is tanulmányozzák

Néha a mikroszkopikus organizmusok tanulmányozása jelentéktelennek tűnhet. A mikroorganizmusok azonban a mindennapi élet számos aspektusára hatással vannak. E hatások megértése segíthet megérteni, hogy miért nem lehet lebecsülni a mikrobiológiai jelentőséget.

Élelmiszer és élelmiszer-biztonság

A mikroorganizmusok természetes folyamatai pozitív és negatív módon egyaránt befolyásolják az ételt. Az Food and Drug Administration (FDA) létezése hangsúlyozza a mikrobiológia fontosságát a mindennapi életben.

Számos felfedezése között Louis Pasteur felfedezte, hogy a bor és a sör erjedése mikrobiális folyamatoktól függ. Az erjesztés a kakaóbab, a tealevelek és a szemes szemek ízét is fejleszti. Afrikában az erjesztett maniókból készült termékek táplálkozási alapanyagokat biztosítanak. Erjesztett szója- és haltermékeket sok ázsiai országban fogyasztanak naponta. A savanyúság, savanyú káposzta, joghurt és kimchi mind mikrobiális aktivitást igényelnek.

A kenyér az élesztő növekedésével felszabaduló szén-dioxid miatt emelkedik. A tej sajtokká történő átalakulásához mikrobákra van szükség. Az olyan sajtok, mint a kéksajt, a nem mérgező penész bevezetésével fejlődnek.

Egyes mikroorganizmusok azonban jól táplálkoznak az élelmiszerekben, miközben emberi fogyasztásra nem biztonságosak. 2011-ben az élelmiszer-eredetű megbetegedések az Egyesült Államokban becslések szerint 48 millió embert érintettek. Az élelmiszer-eredetű betegségek becsült éves költsége, 7 milliárd dollár, orvosi kezelésből és kiesett munkaidőből származik.

Az étkezés okozta betegségeket baktériumok, vírusok, paraziták, természetes toxinok (gyakran a mikroorganizmus-aktivitás melléktermékei) és a környezeti toxinok okozhatják. Az étel romlása akkor következik be, amikor a mikroorganizmusok lebontják az ételt.

Pasteur bebizonyította, hogy az ételek és italok hevítése, mielőtt lezárnák őket egy edénybe, elpusztították azokat a mikroorganizmusokat, amelyek elrontották az ételeket. A biztonságos élelmiszer-megőrzési módszerek lehetővé teszik az élelmiszerek tárolását és megosztását idővel és távolsággal.

A mikroorganizmusok sok rést töltenek be a környezetekben.

Az olyan mikrobák, mint a mélytengeri szellőzőkben lévő kemoszintetikus baktériumok, és a fitoplankton (úszó fotoszintetizáló mikroorganizmusok) számos vízi tápláléklánc alapját képezik. A gombák, baktériumok és protiszták elvégzik a lebontás fontos feladatát, amely tápanyagokat juttat vissza a környezetbe.

Egy gramm talaj becsült mennyiséget tartalmaz egymilliárd mikroorganizmus esetleg ezer fajból. A talaj ökoszisztémáiban található baktériumok, vírusok, protiszták és gombák mikrobiológiai vizsgálata megértette a szén-, nitrogén-, foszfor- és kénciklusokat. Mivel ezek a talajban lévő tápanyagciklusok lehetővé teszik az élet további létezését a Földön, érdemesnek tűnik ezeknek a mikroorganizmusoknak a megismerése.

A szélsőséges környezetekben levő mikroorganizmusok vizsgálata felveti az élet lehetőségét más bolygókon, az emberi élet számára teljesen vendégszeretet nélküli környezetben.

A Földön található mikroorganizmusok a föld alatti olajtartályoktól kezdve a sós tavakig és más extrém sóoldatokig élnek környezetekben, a forró források forrásától a jéghideg élőhelyekig, és a pH-jú környezetekben a nagyon savas és lúgos. Ezek a szélsőséges környezetek azt mutatják, hogy a mikroorganizmusok életben maradhatnak az univerzum más részein.

Robert Hooke parafa sejtfalak megfigyelései a mikrobiológia kezdetét jelentik, a kis életformák tanulmányozását. Mások folytatták ezeket a tanulmányokat.

Az 1700-as évek tanulmányai végül Louis Pasteur utolsó csapását vezették a spontán nemzedékhez, az akkor elterjedt hitet, miszerint az élőlények nem élõ anyagokból származhatnak. Ezek a tanulmányok azt mutatták, hogy a mikrobáknak helyről-másikra kellett utazniuk.

A vektorok, ezek a szállítási módszerek megértése számos egészségügyi gyakorlathoz vezetett, beleértve a kezek mosását étkezés előtt és a fürdőszoba használata után.

Csíraelmélet, az az ötlet, hogy a mikroorganizmusok betegségeket okozhatnak, eleinte sokaknak nevetségesnek tűnt. A kéz- és felszerelésmosás csak azért, hogy azok piszkosak legyenek, sok ellenállásba ütközött, beleértve a henteseket és a sebészeket is.

De az akkor radikális gondolkodók, mint Joseph Lister, orvosi eljárásokban bekövetkezett változásai jobb műtéti eredményekhez vezettek. A fertőzéssel összefüggő halálozások csökkentése sokakat meggyőzött arról, hogy elfogadják annak lehetőségét, hogy a mikroorganizmusok valójában megölhetik az embereket.

A penészgombák vizsgálata Petri-csészében baktériumokkal vezetett Fleming penicillin felfedezéséhez. A talaj ökoszisztémáiban végzett hasonló vizsgálatok további antibiotikumok felfedezéséhez vezettek. Például két antibiotikum (klóramfenikol és sztreptomicin) származott Mildred Rebstock és mások talajmikrobiológiai tanulmányaiból. Az antibiotikumokkal szemben ellenálló és húsevő baktériumok növekedése megmutatja a mikrobiológia tanulásának folyamatos szükségességét.

A mikrobiológiai kutatás válaszokat (és kérdéseket) ad a mikroorganizmusokról. Pasteur a sör és a bor romlásával kapcsolatos kutatásai olyan egészségügyi gyakorlatokhoz vezettek, mint a sör, a bor és 1886 után a tej pasztörizálása. Pasteur technikái vírusok felfedezéséhez vezettek Dmitrij Ivanovszkij orosz mikrobiológus által. A veszettségtől a himlőn át a HIV-ig és az AIDS-ig terjedő betegségek oltása és kezelése a mikrobiológiai kutatásból származott.

A kutatók tesztelik a mikroorganizmusokat, hogy megértsék viselkedésüket és kölcsönhatásukat. A apró élőlényekkel kapcsolatos információk triviálisnak tűnhetnek, de a mikrobiológiai kutatások javították a terméshozamot, a szennyező anyagok, mint az olaj és a dízel, bioremediációja, valamint a betegségek gyógyítására, az élelmiszer által terjesztett betegségek csökkentésére és a megelőzésre szolgáló technikák fertőzések.