Scopul microbiologiei

În timp ce observațiile celulei de plută ale lui Robert Hooke (1665) au declanșat studiul structurilor microscopice, 1676 al lui Antoni van Leeuwenhoek observațiile i-au adus titlul de „Părintele Microbiologiei”. Creaturile minuscule pe care Leeuwenhoek le numea „animale” au stârnit mult curiozitate.

În timp, studiile asupra animalelor au distrus credința în generația spontană, au rezolvat misterul a stricat vinul și a salvat milioane (dacă nu miliarde) de vieți amenințate de boli, poluare și rău alimente.

O definiție formală de microbiologie afirmă că microbiologie studiază „microorganismele sau microbii, un grup divers de forme de viață, în general, minime, simple, care includ:

• bacterii
  
• archaea
  
• alge
  
• ciuperci
  
• protozoare
  
• virusuri. "Microbiologii studiază, de asemenea, structura, funcția și clasificarea acestor microorganisme și modul de utilizare și control al acestora

Uneori, studierea organismelor microscopice poate părea lipsită de importanță. Cu toate acestea, microorganismele au impact asupra multor aspecte ale vieții de zi cu zi. Înțelegerea acestor impacturi poate ajuta la înțelegerea de ce importanța microbiologiei nu poate fi subestimată.

Alimentație și siguranță alimentară

Procesele naturale ale microorganismelor au impact asupra alimentelor atât în ​​mod pozitiv, cât și negativ. Existența Food and Drug Administration (FDA) subliniază importanța microbiologiei în viața de zi cu zi.

Printre numeroasele sale descoperiri, Louis Pasteur a descoperit că fermentarea vinului și a berii depinde de procesele microbiene. Fermentarea dezvoltă, de asemenea, aromele boabelor de cacao, frunzelor de ceai și boabelor de cafea. În Africa, produsele din manioc fermentat furnizează produse alimentare de bază. Articolele din soia și peștele fermentate sunt consumate zilnic în multe țări asiatice. Murăturile, varza murată, iaurtul și kimchiul necesită toate activități microbiene.

Pâinea crește din cauza dioxidului de carbon eliberat de drojdie pe măsură ce drojdia crește. Transformarea laptelui în brânză necesită microbi. Brânzeturile precum brânza albastră se dezvoltă odată cu introducerea mucegaiului netoxic.

Unele microorganisme, totuși, prosperă în alimente în timp ce fac ca alimentele să fie nesigure pentru consumul uman. În 2011, bolile transmise prin alimente au afectat aproximativ 48 de milioane de persoane din SUA. Costul anual estimat al bolilor transmise prin alimente, de 7 miliarde de dolari, provine din tratamentul medical și din timpul pierdut de muncă.

Bolile transmise de alimente pot fi cauzate de bacterii, viruși, paraziți, toxine naturale (adesea un produs secundar al activității microorganismelor) și toxine de mediu. Ruperea alimentelor apare atunci când microorganismele descompun alimentele.

Pasteur a demonstrat că încălzirea alimentelor și a băuturilor înainte de a le sigila într-un recipient a ucis microorganismele care au făcut ca alimentele să se strice. Metodele sigure de conservare a alimentelor permit stocarea și distribuirea alimentelor în timp și la distanță.

Microorganismele umple multe nișe din medii.

Microbii precum bacteriile chemosintetice de la gurile de adâncime și fitoplanctonul (microorganisme fotosintetizante plutitoare) formează baza multor lanțuri alimentare acvatice. Ciupercile, bacteriile și protiștii îndeplinesc sarcina importantă de descompunere care eliberează nutrienții înapoi în mediu.

Un gram de sol conține o valoare estimată un miliard de microorganisme din eventual mii de specii. Studiile microbiologice ale bacteriilor, virușilor, protiștilor și ciupercilor din ecosistemele solului au condus la înțelegerea ciclurilor de carbon, azot, fosfor și sulf. Deoarece aceste cicluri de nutrienți din sol permit existența continuă a vieții pe Pământ, învățarea despre aceste microorganisme pare utilă.

Studiile asupra microorganismelor din medii extreme sugerează posibilitatea vieții pe alte planete, în medii complet inospitaliere pentru viața umană.

Microorganismele de pe Pământ trăiesc în medii variind de la rezervoare subterane de petrol până la lacuri sărate și alte soluții saline extreme medii, de la izvoare fierbinți fierbinți la habitate reci de gheață și în medii cu pH variază de la foarte acid la foarte alcalin. Aceste medii extreme arată că microorganismele ar putea supraviețui în altă parte a universului.

Observațiile lui Robert Hooke asupra pereților celulari din plută marchează începutul microbiologiei, studiul formelor mici de viață. Alții au continuat aceste studii.

Studiile din anii 1700 au condus în cele din urmă la lovitura finală a lui Louis Pasteur către generația spontană, credința de atunci răspândită că lucrurile vii ar putea apărea din materiale non-vii. Aceste studii au arătat că microbii trebuiau să călătorească dintr-un loc în altul.

Înțelegerea vectorilor, acele metode de transport, a condus la numeroase practici de sănătate, inclusiv spălarea mâinilor înainte de a mânca și după utilizarea băii.

Teoria germenilor, ideea că microorganismele ar putea provoca boli, părea ridicolă pentru mulți, la început. Practica spălării mâinilor și a echipamentelor doar pentru a le murdări din nou a întâmpinat rezistență printre mulți, inclusiv măcelari și chirurgi.

Dar schimbările procedurilor medicale ale unor gânditori radicali de atunci, precum Joseph Lister, au condus la îmbunătățirea rezultatelor chirurgicale. Reducerea deceselor legate de infecție i-a convins pe mulți să accepte posibilitatea ca microorganismele să poată ucide oamenii.

Studiile asupra mucegaiului într-o cutie Petri de bacterii au condus la descoperirea penicilinei de către Fleming. Studii similare în ecosistemele solului au dus la descoperirea de antibiotice suplimentare. De exemplu, două antibiotice (cloramfenicol și streptomicină) au provenit din studii de microbiologie a solului efectuate de Mildred Rebstock și alții. Creșterea bacteriilor rezistente la antibiotice și care mănâncă carne arată nevoia continuă de a învăța microbiologia.

Cercetarea în microbiologie oferă răspunsuri (și întrebări) despre microorganisme. Cercetările lui Pasteur asupra alterării berii și vinului au condus la practici de sănătate precum pasteurizarea berii, vinului și, după 1886, a laptelui. Tehnicile lui Pasteur au condus la descoperirea de viruși de către microbiologul rus Dmitry Ivanovsky. Vaccinările și tratamentele pentru boli variind de la rabie la variolă până la HIV și SIDA au provenit din cercetarea microbiologică.

Cercetătorii testează microorganismele pentru a le înțelege comportamentele și interacțiunile. Informațiile despre organismele minuscule pot părea banale, dar cercetarea microbiologică a condus la îmbunătățirea randamentelor culturilor, bioremediere a poluanților precum petrolul și motorina și tehnici de vindecare a bolilor, reducerea bolilor transmise de alimente și prevenire infecții.