Cel mikrobiologii

Podczas gdy obserwacje komórek korkowych Roberta Hooke'a (1665) zainicjowały badania struktur mikroskopowych, Antoni van Leeuwenhoek z 1676 obserwacje przyniosły mu tytuł „Ojca Mikrobiologii”. Maleńkie stworzenia, które Leeuwenhoek nazwał „zwierzętami”, bardzo się podnieciły ciekawość.

Z biegiem czasu badania nad kulami zwierząt zniszczyły wiarę w spontaniczne pokolenie, rozwiązały zagadkę zepsuł wino i uratował miliony (jeśli nie miliardy) istnień zagrożonych chorobami, zanieczyszczeniem i złem jedzenie.

Formalna definicja mikrobiologii stwierdza, że mikrobiologia bada „mikroorganizmy lub drobnoustroje, zróżnicowaną grupę na ogół drobnych, prostych form życia, które obejmują:

• bakteria
  
• archeony
  
• glony
  
• grzyby
  
• pierwotniaki
  
• wirusy”. Mikrobiolodzy badają również strukturę, funkcję i klasyfikację tych mikroorganizmów oraz sposoby ich używania i kontroli

Czasami badanie mikroskopijnych organizmów może wydawać się nieistotne. Jednak mikroorganizmy wpływają na wiele aspektów życia codziennego. Zrozumienie tych wpływów może pomóc zrozumieć, dlaczego nie można lekceważyć znaczenia mikrobiologii.

Żywność i bezpieczeństwo żywności

Naturalne procesy zachodzące przez mikroorganizmy wpływają na żywność zarówno w sposób pozytywny, jak i negatywny. Istnienie Agencji ds. Żywności i Leków (FDA) podkreśla znaczenie mikrobiologii w życiu codziennym.

Wśród wielu swoich odkryć Louis Pasteur odkrył, że fermentacja wina i piwa zależy od procesów mikrobiologicznych. Fermentacja rozwija również smaki ziaren kakaowca, liści herbaty i ziaren kawy. W Afryce produkty ze sfermentowanego manioku stanowią podstawę diety. Sfermentowane produkty sojowe i rybne są codziennie spożywane w wielu krajach azjatyckich. Ogórki konserwowe, kapusta kiszona, jogurt i kimchi wymagają aktywności mikrobiologicznej.

Chleb rośnie z powodu dwutlenku węgla uwalnianego przez drożdże, gdy drożdże rosną. Przekształcenie mleka w ser wymaga mikrobów. Sery, takie jak ser pleśniowy, rozwijają się wraz z wprowadzeniem nietoksycznej pleśni.

Jednak niektóre mikroorganizmy rozwijają się w żywności, czyniąc ją niebezpieczną do spożycia przez ludzi. W 2011 roku choroby przenoszone przez żywność dotknęły około 48 milionów ludzi w Stanach Zjednoczonych. Szacowany roczny koszt chorób przenoszonych przez żywność, wynoszący 7 miliardów dolarów, pochodzi z leczenia i straconego czasu pracy.

Choroby przenoszone przez żywność mogą być wywoływane przez bakterie, wirusy, pasożyty, naturalne toksyny (często produkt uboczny aktywności mikroorganizmów) oraz toksyny środowiskowe. Psucie się żywności następuje, gdy mikroorganizmy rozkładają żywność.

Pasteur wykazał, że podgrzanie żywności i napojów przed zamknięciem ich w pojemniku zabija mikroorganizmy, które powodują psucie się żywności. Bezpieczne metody konserwacji żywności umożliwiają przechowywanie i udostępnianie żywności w czasie i na odległość.

Mikroorganizmy wypełniają wiele nisz w środowiskach.

Mikroby, takie jak bakterie chemosyntetyczne w głębokich kanałach morskich i fitoplankton (pływające mikroorganizmy fotosyntetyzujące) stanowią podstawę wielu wodnych łańcuchów pokarmowych. Grzyby, bakterie i protisty wykonują ważne zadanie rozkładu, który uwalnia składniki odżywcze z powrotem do środowiska.

Gram gleby zawiera szacunkowo miliard mikroorganizmów z prawdopodobnie tysięcy gatunków. Badania mikrobiologiczne bakterii, wirusów, protistów i grzybów w ekosystemach glebowych doprowadziły do ​​zrozumienia cykli węgla, azotu, fosforu i siarki. Ponieważ te cykle składników odżywczych w glebie umożliwiają dalsze istnienie życia na Ziemi, warto poznać te mikroorganizmy.

Badania mikroorganizmów w środowiskach ekstremalnych sugerują możliwość życia na innych planetach, w środowiskach zupełnie niegościnnych dla życia ludzkiego.

Mikroorganizmy na Ziemi żyją w różnych środowiskach, od podziemnych zbiorników ropy po słone jeziora i inne ekstremalne zasolenia środowiska, od wrzących gorących źródeł po lodowate siedliska i środowiska o pH w zakresie od bardzo kwaśnego do bardzo alkaliczny. Te ekstremalne środowiska pokazują, że mikroorganizmy mogą przetrwać w innym miejscu we wszechświecie.

Obserwacje Roberta Hooke'a dotyczące ścian komórkowych w korku wyznaczają początek mikrobiologii, badania małych form życia. Inni kontynuowali te studia.

Badania w XVIII wieku doprowadziły ostatecznie do ostatecznego ciosu Louisa Pasteura w spontaniczne pokolenie, powszechnego wówczas przekonania, że ​​żywe istoty mogą powstać z nieożywionych materiałów. Badania te wykazały, że drobnoustroje musiały przemieszczać się z miejsca na miejsce.

Zrozumienie wektorów, tych metod transportu, doprowadziło do wielu praktyk zdrowotnych, w tym mycia rąk przed jedzeniem i po skorzystaniu z łazienki.

Teoria zarazków, pomysł, że mikroorganizmy mogą wywoływać choroby, początkowo wydawał się dla wielu niedorzeczny. Praktyka mycia rąk i sprzętu tylko po to, by je ponownie zabrudzić, spotkała się z oporem wielu, w tym rzeźników i chirurgów.

Jednak zmiany w procedurach medycznych dokonywane przez ówczesnych radykalnych myślicieli, takich jak Joseph Lister, doprowadziły do ​​poprawy wyników chirurgicznych. Zmniejszenie liczby zgonów związanych z infekcjami przekonało wielu do zaakceptowania możliwości, że mikroorganizmy mogą w rzeczywistości zabijać ludzi.

Badania pleśni na szalce Petriego z bakteriami doprowadziły do ​​odkrycia przez Fleminga penicyliny. Podobne badania w ekosystemach glebowych doprowadziły do ​​odkrycia dodatkowych antybiotyków. Na przykład dwa antybiotyki (chloramfenikol i streptomycyna) pochodziły z badań mikrobiologii gleby prowadzonych przez Mildred Rebstock i innych. Rozwój bakterii opornych na antybiotyki i mięsożernych wskazuje na ciągłą potrzebę nauki mikrobiologii.

Badania mikrobiologiczne dostarczają odpowiedzi (i pytań) na temat mikroorganizmów. Badania Pasteura nad psuciem się piwa i wina doprowadziły do ​​praktyk zdrowotnych, takich jak pasteryzacja piwa, wina, a po 1886 roku mleka. Techniki Pasteura doprowadziły do ​​odkrycia wirusów przez rosyjskiego mikrobiologa Dmitrija Iwanowskiego. Szczepienia i leczenie chorób, od wścieklizny, ospy, HIV i AIDS, pochodzą z badań mikrobiologicznych.

Naukowcy testują mikroorganizmy, aby zrozumieć ich zachowania i interakcje. Informacje o drobnych organizmach mogą wydawać się trywialne, ale badania mikrobiologiczne doprowadziły do ​​poprawy plonów, bioremediacja zanieczyszczeń, takich jak olej i olej napędowy oraz techniki leczenia chorób, ograniczania chorób przenoszonych przez żywność i zapobiegania infekcje.