Lo scopo della microbiologia

Mentre le osservazioni sulle cellule di sughero di Robert Hooke (1665) hanno dato il via allo studio delle strutture microscopiche, quelle di Antoni van Leeuwenhoek del 1676 osservazioni gli valsero il titolo di "Padre della Microbiologia". Le minuscole creature che Leeuwenhoek chiamava "animalcules" suscitavano molto curiosità.

Nel corso del tempo, gli studi sugli animali hanno distrutto la credenza nella generazione spontanea, risolto il mistero di ha rovinato il vino e salvato milioni (se non miliardi) di vite minacciate da malattie, inquinamento e male cibo.

Una definizione formale di microbiologia afferma che microbiologia studia "microrganismi, o microbi, un gruppo eterogeneo di forme di vita generalmente minute e semplici che includono:

• batteri
  
• archea
  
• alghe
  
• fungo
  
• protozoi
  
• virus." I microbiologi studiano anche la struttura, la funzione e la classificazione di questi microrganismi e come usarli e controllarli

A volte lo studio di organismi microscopici può sembrare poco importante. Tuttavia, i microrganismi hanno un impatto su molti aspetti della vita quotidiana. Comprendere questi impatti può aiutare a capire perché l'importanza della microbiologia non può essere sottovalutata.

Cibo e sicurezza alimentare

I processi naturali dei microrganismi hanno un impatto sul cibo sia in modo positivo che negativo. L'esistenza della Food and Drug Administration (FDA) sottolinea l'importanza della microbiologia nella vita quotidiana.

Tra le sue numerose scoperte, Louis Pasteur ha scoperto che la fermentazione del vino e della birra dipendono da processi microbici. La fermentazione sviluppa anche i sapori delle fave di cacao, delle foglie di tè e dei chicchi di caffè. In Africa, i prodotti della manioca fermentata forniscono gli alimenti di base. La soia fermentata e gli articoli a base di pesce vengono consumati quotidianamente in molti paesi asiatici. Sottaceti, crauti, yogurt e kimchi richiedono tutti un'attività microbica.

Il pane si alza a causa dell'anidride carbonica rilasciata dal lievito man mano che il lievito cresce. La trasformazione del latte in formaggio richiede microbi. Formaggi come il formaggio blu si sviluppano con l'introduzione di muffe non tossiche.

Alcuni microrganismi, tuttavia, prosperano negli alimenti rendendoli non sicuri per il consumo umano. Nel 2011, le malattie di origine alimentare hanno colpito circa 48 milioni di persone negli Stati Uniti. Il costo annuo stimato delle malattie di origine alimentare, 7 miliardi di dollari, deriva da cure mediche e tempo di lavoro perso.

Le malattie di origine alimentare possono essere causate da batteri, virus, parassiti, tossine naturali (spesso un sottoprodotto dell'attività dei microrganismi) e tossine ambientali. Il deterioramento del cibo si verifica quando i microrganismi decompongono il cibo.

Pasteur dimostrò che riscaldare cibi e bevande prima di sigillarli in un contenitore uccideva i microrganismi che causavano il deterioramento degli alimenti. I metodi di conservazione degli alimenti sicuri consentono di conservare e condividere gli alimenti nel tempo e a distanza.

I microrganismi riempiono molte nicchie negli ambienti.

I microbi come i batteri chemiosintetici nelle prese d'aria del mare profondo e il fitoplancton (microrganismi fotosintetizzanti galleggianti) costituiscono la base di molte catene alimentari acquatiche. Funghi, batteri e protisti svolgono l'importante compito di decomposizione che rilascia i nutrienti nell'ambiente.

Un grammo di terreno contiene una stima un miliardo di microrganismi da forse migliaia di specie. Gli studi microbiologici su batteri, virus, protisti e funghi negli ecosistemi del suolo hanno portato alla comprensione dei cicli del carbonio, dell'azoto, del fosforo e dello zolfo. Poiché questi cicli di nutrienti nel suolo consentono la continua esistenza della vita sulla Terra, sembra utile conoscere questi microrganismi.

Gli studi sui microrganismi in ambienti estremi suggeriscono la possibilità di vita su altri pianeti, in ambienti del tutto inospitali alla vita umana.

I microrganismi sulla Terra vivono in ambienti che vanno dai giacimenti petroliferi sotterranei ai laghi salati e ad altre soluzioni saline estreme ambienti, dalle sorgenti calde bollenti agli habitat ghiacciati e in ambienti con pH varia da molto acido a molto alcalino. Questi ambienti estremi mostrano che i microrganismi potrebbero sopravvivere in altre parti dell'universo.

Le osservazioni di Robert Hooke sulle pareti cellulari del sughero segnano l'inizio della microbiologia, lo studio delle piccole forme di vita. Altri hanno continuato quegli studi.

Gli studi nel 1700 alla fine portarono al colpo finale di Louis Pasteur alla generazione spontanea, la convinzione allora prevalente che gli esseri viventi potessero derivare da materiali non viventi. Questi studi hanno dimostrato che i microbi dovevano aver viaggiato da un luogo all'altro.

Comprendere i vettori, quei metodi di trasporto, ha portato a molte pratiche sanitarie, tra cui lavarsi le mani prima di mangiare e dopo aver usato il bagno.

Teoria dei germi, l'idea che i microrganismi possano causare malattie, all'inizio sembrava ridicola a molti. La pratica di lavarsi le mani e le attrezzature solo per sporcarle di nuovo ha incontrato resistenza tra molti, inclusi macellai e chirurghi.

Ma i cambiamenti nelle procedure mediche da parte di pensatori allora radicali come Joseph Lister hanno portato a risultati chirurgici migliori. La riduzione dei decessi correlati alle infezioni ha convinto molti ad accettare la possibilità che i microrganismi potessero, di fatto, uccidere gli esseri umani.

Gli studi sulla muffa in una capsula di Petri di batteri hanno portato alla scoperta della penicillina da parte di Fleming. Studi simili negli ecosistemi del suolo hanno portato alla scoperta di ulteriori antibiotici. Ad esempio, due antibiotici (cloramfenicolo e streptomicina) provengono da studi di microbiologia del suolo di Mildred Rebstock e altri. L'aumento dei batteri resistenti agli antibiotici e carnivori mostra la continua necessità di apprendere la microbiologia.

La ricerca microbiologica fornisce risposte (e domande) sui microrganismi. La ricerca di Pasteur sul deterioramento della birra e del vino ha portato a pratiche sanitarie come la pastorizzazione della birra, del vino e, dopo il 1886, del latte. Le tecniche di Pasteur hanno portato alla scoperta dei virus da parte del microbiologo russo Dmitry Ivanovsky. Le vaccinazioni e le cure per malattie che vanno dalla rabbia al vaiolo, all'HIV e all'AIDS provengono dalla ricerca microbiologica.

I ricercatori testano i microrganismi per comprenderne i comportamenti e le interazioni. Le informazioni sui minuscoli organismi possono sembrare banali, ma la ricerca microbiologica ha portato a raccolti migliori, biorisanamento di inquinanti come petrolio e diesel e tecniche per curare le malattie, ridurre le malattie di origine alimentare e prevenire infezioni.