Mikrobioloģijas mērķis

Kamēr Roberta Huka korķa šūnu novērojumi (1665. gads) izraisīja mikroskopisko struktūru izpēti, Antonija van Lēvenvoka 1676. g. novērojumi nopelnīja viņam titulu "Mikrobioloģijas tēvs". Sīkās radības, kuras Lēvvenhūks sauca par “dzīvnieku kauliņiem”, daudz uzbudināja zinātkāre.

Laika gaitā pētījumi par dzīvnieku kapsulām iznīcināja ticību spontānai paaudzei, atrisināja noslēpumu sabojāts vīns un izglābti miljoniem (ja ne miljardiem) cilvēku dzīvības, ko apdraud slimības, piesārņojums un slikta ēdiens.

Oficiālā mikrobioloģijas definīcija norāda, ka mikrobioloģija pēta "mikroorganismus vai mikrobus, daudzveidīgu, parasti nelielu, vienkāršu dzīvības formu grupu, kas ietver:

• baktērijas
  
• arheja
  
• aļģes
  
• sēnītes
  
• vienšūņi
  
• vīrusi. "Mikrobiologi arī pēta šo mikroorganismu struktūru, funkcijas un klasifikāciju, kā arī to, kā tos izmantot un kontrolēt

Dažreiz mikroskopisko organismu izpēte var šķist nesvarīga. Tomēr mikroorganismi ietekmē daudzus ikdienas dzīves aspektus. Šīs ietekmes izpratne var palīdzēt saprast, kāpēc mikrobioloģijas nozīmi nevar novērtēt par zemu.

Pārtika un pārtikas nekaitīgums

Mikroorganismu dabiskie procesi ietekmē pārtiku gan pozitīvā, gan negatīvā veidā. Pārtikas un zāļu pārvalde (FDA) pastāv, uzsverot mikrobioloģijas nozīmi ikdienas dzīvē.

Starp saviem daudzajiem atklājumiem Luiss Pastērs atklāja, ka vīna un alus fermentācija ir atkarīga no mikrobu procesiem. Fermentācija arī attīsta kakao pupiņu, tējas lapu un kafijas graudu garšu. Āfrikā produkti no fermentēta manioka nodrošina uztura pamatproduktus. Fermentēti sojas un zivju produkti tiek patērēti katru dienu daudzās Āzijas valstīs. Marinēti gurķi, skābēti kāposti, jogurts un kimči prasa mikrobu aktivitāti.

Maize palielinās, pateicoties rauga augšanas laikā izdalītajam oglekļa dioksīdam. Piena pārveidošanai par sieru nepieciešami mikrobi. Sieri, piemēram, zilais siers, attīstās, ieviešot netoksisku pelējumu.

Daži mikroorganismi tomēr plaukst pārtikā, vienlaikus padarot šo pārtiku nedrošu lietošanai pārtikā. 2011. gadā pārtikas izraisītas slimības skāra aptuveni 48 miljonus cilvēku ASV. Paredzētās gada pārtikas izraisīto slimību izmaksas, 7 miljardi ASV dolāru, rodas no ārstniecības un zaudētā darba laika.

Pārtikas izraisītas slimības var izraisīt baktērijas, vīrusi, parazīti, dabīgie toksīni (bieži vien mikroorganismu darbības blakusprodukti) un vides toksīni. Pārtikas sabojāšanās notiek, kad mikroorganismi sadalās pārtikā.

Pastērs parādīja, ka pārtikas un dzērienu karsēšana pirms to ievietošanas traukā nogalināja mikroorganismus, kas izraisīja pārtikas bojāšanos. Drošas pārtikas saglabāšanas metodes ļauj pārtiku uzglabāt un koplietot laikā un attālumā.

Mikroorganismi aizpilda daudzas nišas vidē.

Tādi mikrobi kā ķīmijsintētiskās baktērijas dziļūdens atverēs un fitoplanktons (peldošie fotosintēzes mikroorganismi) veido pamatu daudzām ūdens barības ķēdēm. Sēnes, baktērijas un protisti veic svarīgu sadalīšanās uzdevumu, kas barības vielas atkal nonāk vidē.

Gramā augsnes ir aprēķināts viens miljards mikroorganismu no, iespējams, tūkstošiem sugu. Mikrobioloģiskie baktēriju, vīrusu, protistu un sēņu pētījumi augsnes ekosistēmās ļāva saprast oglekļa, slāpekļa, fosfora un sēra ciklus. Tā kā šie barības vielu cikli augsnē ļauj turpināt pastāvēt dzīvībai uz Zemes, šķiet, ka ir vērts uzzināt par šiem mikroorganismiem.

Mikroorganismu pētījumi ekstremālos apstākļos norāda uz iespēju dzīvot uz citām planētām, vidēs, kas ir pilnīgi neviesmīlīgas cilvēka dzīvībai.

Mikroorganismi uz Zemes dzīvo vidē, sākot no pazemes naftas rezervuāriem līdz sāls ezeriem un citiem ārkārtīgi fizioloģiskiem šķīdumiem vidēs, sākot no karsto avotu viršanas līdz ledus aukstajiem biotopiem, un vidēs ar pH līmeni no ļoti skāba līdz ļoti sārmains. Šīs ekstremālās vides parāda, ka mikroorganismi varētu izdzīvot citur Visumā.

Roberta Huka novērojumi par šūnu sienām korķī iezīmē mikrobioloģijas sākumu, mazu dzīves formu izpēti. Citi turpināja šos pētījumus.

Pētījumi 1700. gados galu galā noveda pie Luisa Pastēra pēdējā trieciena spontānai paaudzei, toreiz izplatītajai pārliecībai, ka dzīvās būtnes var rasties no nedzīviem materiāliem. Šie pētījumi parādīja, ka mikrobiem bija jāceļo no vienas vietas uz otru.

Izpratne par vektoriem, šīm transporta metodēm, izraisīja daudzas veselības prakses, tostarp roku mazgāšanu pirms ēšanas un pēc vannas istabas lietošanas.

Dīgļu teorija, sākotnēji doma, ka mikroorganismi var izraisīt slimības, daudziem šķita smieklīga. Roku un aprīkojuma mazgāšanas prakse, lai tikai tos sasmērētu, atkal sagaidīja daudzu, tostarp miesnieku un ķirurgu, pretestību.

Bet radikālo domātāju, piemēram, Džozefa Listera, izmaiņas medicīniskajās procedūrās ļāva uzlabot ķirurģiskos rezultātus. Ar infekciju saistīto nāves gadījumu skaita samazināšana daudzus pārliecināja pieņemt iespēju, ka mikroorganismi faktiski var nogalināt cilvēkus.

Pelējuma pētījumi baktēriju Petri trauciņā ļāva Flemingam atklāt penicilīnu. Līdzīgi pētījumi augsnes ekosistēmās ļāva atklāt papildu antibiotikas. Piemēram, divas antibiotikas (levomicetīns un streptomicīns) nāca no augsnes mikrobioloģijas pētījumiem, ko veica Mildreds Rebstoks un citi. Antibiotiku rezistentu un gaļu ēdošu baktēriju pieaugums liecina par nepārtrauktu vajadzību apgūt mikrobioloģiju.

Mikrobioloģijas pētījumi sniedz atbildes (un jautājumus) par mikroorganismiem. Pastera pētījumi par alus un vīna bojāšanos noveda pie tādām veselības praksēm kā alus, vīna un pēc 1886. gada piena pasterizācija. Pastera metodes ļāva krievu mikrobiologam Dmitrijam Ivanovskim atklāt vīrusus. Vakcinācija un slimību ārstēšana, sākot no trakumsērgas līdz bakām līdz HIV un AIDS, tika iegūta no mikrobioloģijas pētījumiem.

Pētnieki pārbauda mikroorganismus, lai izprastu viņu uzvedību un mijiedarbību. Informācija par nelieliem organismiem var šķist niecīga, taču mikrobioloģiskie pētījumi ir uzlabojuši ražu, tādu piesārņotāju kā nafta un dīzeļdegviela bioremediācija un paņēmieni, kā izārstēt slimības, mazināt ar pārtiku saistītas slimības un novērst tās infekcijas.