Цель микробиологии

В то время как наблюдения за пробковыми клетками Роберта Гука (1665 г.) положили начало изучению микроскопических структур, Антони ван Левенгук 1676 г. Наблюдения принесли ему титул «отца микробиологии». Крошечные существа, которых Левенгук назвал «анималкулами», вызвали много любопытство.

Со временем исследования анималкулов разрушили веру в самозарождение, раскрыли тайну испортил вино и спас миллионы (если не миллиарды) жизней, которым угрожали болезни, загрязнение и еда.

Формальное определение микробиологии гласит, что микробиология изучает «микроорганизмы или микробы, разнообразную группу, как правило, мелких, простых форм жизни, которые включают:

• бактерии
  
• археи
  
• водоросли
  
• грибы
  
• простейшие
  
• вирусы ». Микробиологи также изучают структуру, функции и классификацию этих микроорганизмов, а также способы их использования и контроля.

Иногда изучение микроскопических организмов может показаться несущественным. Однако микроорганизмы влияют на многие аспекты повседневной жизни. Понимание этих воздействий может помочь понять, почему нельзя недооценивать важность микробиологии.

Продовольствие и безопасность пищевых продуктов

Естественные процессы, происходящие с микроорганизмами, влияют на пищу как положительно, так и отрицательно. Существование Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) подчеркивает важность микробиологии в повседневной жизни.

Среди своих многочисленных открытий Луи Пастер обнаружил, что брожение вина и пива зависит от микробных процессов. Ферментация также развивает аромат какао-бобов, чайных листьев и кофейных зерен. В Африке продукты из ферментированного маниока являются основными продуктами питания. Ферментированная соя и рыба потребляются ежедневно во многих азиатских странах. Соленые огурцы, квашеная капуста, йогурт и кимчи требуют наличия микробов.

Хлеб поднимается из-за углекислого газа, выделяемого дрожжами при их росте. Для превращения молока в сыр нужны микробы. Такие сыры, как голубой сыр, развиваются с появлением нетоксичной плесени.

Однако некоторые микроорганизмы процветают в пище, делая ее небезопасной для потребления человеком. В 2011 году болезни пищевого происхождения затронули примерно 48 миллионов человек в США. По оценкам, ежегодные затраты на болезни пищевого происхождения, составляющие 7 миллиардов долларов, связаны с лечением и потерей рабочего времени.

Болезни пищевого происхождения могут быть вызваны бактериями, вирусами, паразитами, естественными токсинами (часто побочными продуктами деятельности микроорганизмов) и токсинами окружающей среды. Порча пищи происходит, когда ее разлагают микроорганизмы.

Пастер продемонстрировал, что нагревание продуктов питания и напитков перед их запечатыванием в контейнер убивает микроорганизмы, вызывающие порчу продуктов. Безопасные методы сохранения пищевых продуктов позволяют хранить пищу и делиться ею во времени и на расстоянии.

Микроорганизмы заполняют множество ниш в окружающей среде.

Микробы, такие как хемосинтезирующие бактерии в глубоководных жерлах и фитопланктон (плавающие фотосинтезирующие микроорганизмы), составляют основу многих водных пищевых цепей. Грибы, бактерии и простейшие выполняют важную задачу разложения, которая высвобождает питательные вещества обратно в окружающую среду.

В грамме почвы содержится примерно один миллиард микроорганизмов возможно от тысяч видов. Микробиологические исследования бактерий, вирусов, протистов и грибов в почвенных экосистемах привели к пониманию циклов углерода, азота, фосфора и серы. Поскольку эти круговороты питательных веществ в почве позволяют продолжать существование жизни на Земле, изучение этих микроорганизмов кажется полезным.

Исследования микроорганизмов в экстремальных средах предполагают возможность существования жизни на других планетах в средах, совершенно негостеприимных для жизни человека.

Микроорганизмы на Земле обитают в различных средах, от подземных нефтяных резервуаров до соленых озер и других экстремально засоленных. окружающей среде, от кипящих горячих источников до ледяной среды обитания и в средах с диапазоном pH от очень кислого до очень щелочной. Эти экстремальные условия показывают, что микроорганизмы могут выжить где-нибудь во Вселенной.

Наблюдения Роберта Гука за клеточными стенками в пробке положили начало микробиологии, изучению малых форм жизни. Другие продолжили эти исследования.

Исследования 1700-х годов в конечном итоге привели Луи Пастера к последнему удару по спонтанному зарождению - преобладающему в то время убеждению, что живые существа могут возникать из неживых материалов. Эти исследования показали, что микробы приходилось перемещаться с места на место.

Понимание переносчиков, этих способов передвижения, привело к появлению множества оздоровительных практик, включая мытье рук перед едой и после посещения туалета.

Теория зародышей, идея о том, что микроорганизмы могут вызывать заболевания, поначалу казалась многим нелепой. Практика мытья рук и оборудования только для того, чтобы снова запачкать их, встретила сопротивление многих, в том числе мясников и хирургов.

Но изменения в медицинских процедурах радикальными мыслителями, такими как Джозеф Листер, привели к улучшению хирургических результатов. Снижение смертности, связанной с инфекциями, убедило многих принять возможность того, что на самом деле микроорганизмы могут убивать людей.

Исследования плесени в чашке Петри с бактериями привели к открытию Флемингом пенициллина. Подобные исследования почвенных экосистем привели к открытию дополнительных антибиотиков. Например, два антибиотика (хлорамфеникол и стрептомицин) были получены в результате исследований микробиологии почвы, проведенных Милдред Ребсток и другими. Рост числа устойчивых к антибиотикам и питающихся плотью бактерий свидетельствует о сохраняющейся потребности в изучении микробиологии.

Микробиологические исследования дают ответы (и вопросы) о микроорганизмах. Исследования Пастера в отношении порчи пива и вина привели к появлению таких оздоровительных практик, как пастеризация пива, вина и, после 1886 года, молока. Методы Пастера привели к открытию вирусов российским микробиологом Дмитрием Ивановским. Вакцинация и лечение различных заболеваний, от бешенства до оспы и ВИЧ и СПИДа, стали результатом микробиологических исследований.

Исследователи тестируют микроорганизмы, чтобы понять их поведение и взаимодействия. Информация о мелких организмах может показаться тривиальной, но микробиологические исследования привели к повышению урожайности сельскохозяйственных культур. биологическая очистка от загрязняющих веществ, таких как масло и дизельное топливо, и методы лечения болезней, уменьшения болезней пищевого происхождения и предотвращения инфекции.