Namen mikrobiologije

Medtem ko so opažanja plutastih celic Roberta Hookeja (1665) sprožila preučevanje mikroskopskih struktur, je Antoni van Leeuwenhoek leta 1676 opazovanja so mu prinesla naziv "oče mikrobiologije". Drobna bitja, ki jih je Leeuwenhoek imenoval "Animcules", so veliko vzbudila radovednost.

Sčasoma so študije o živalskih vrstah uničile vero v spontano generacijo in rešile skrivnost pokvarjeno vino in rešilo milijone (če ne milijarde) življenj, ki jih ogrožajo bolezni, onesnaženje in slabo hrano.

Formalna opredelitev mikrobiologije navaja, da mikrobiologija preučuje "mikroorganizme ali mikrobe, raznoliko skupino na splošno drobnih, preprostih življenjskih oblik, ki vključujejo:

• bakterije
  
• arheje
  
• alg
  
• glive
  
• praživali
  
• virusi. "Mikrobiologi preučujejo tudi strukturo, delovanje in razvrstitev teh mikroorganizmov ter kako jih uporabljati in nadzorovati

Včasih se zdi, da je preučevanje mikroskopskih organizmov nepomembno. Vendar mikroorganizmi vplivajo na številne vidike vsakdanjega življenja. Razumevanje teh vplivov lahko pomaga razumeti, zakaj mikrobiološke pomembnosti ni mogoče podcenjevati.

Hrana in varnost hrane

Naravni procesi mikroorganizmov vplivajo na hrano tako pozitivno kot negativno. Obstoj Uprave za prehrano in zdravila (FDA) poudarja pomen mikrobiologije v vsakdanjem življenju.

Louis Pasteur je med številnimi odkritji odkril, da je fermentacija vina in piva odvisna od mikrobnih procesov. Fermentacija razvija tudi okuse kakavovih zrn, čajnih listov in kavnih zrn. V Afriki izdelki iz fermentirane manioke predstavljajo prehranske sponke. V mnogih azijskih državah dnevno uživajo fermentirano sojo in ribe. Kumarice, kislo zelje, jogurt in kimchi zahtevajo mikrobno aktivnost.

Kruh narašča zaradi ogljikovega dioksida, ki ga kvas sprosti, ko kvas raste. Za pretvorbo mleka v sir so potrebni mikrobi. Siri, kot je modri sir, se razvijejo z uvedbo netoksične plesni.

Nekateri mikroorganizmi pa uspevajo v hrani, hkrati pa so ta živila nevarna za prehrano ljudi. Leta 2011 so bolezni, ki se prenašajo s hrano, prizadele približno 48 milijonov ljudi v ZDA. Ocenjeni letni stroški bolezni, ki se prenašajo s hrano, 7 milijard dolarjev, izhajajo iz zdravljenja in izgubljenega delovnega časa.

Bolezni, ki se prenašajo s hrano, lahko povzročijo bakterije, virusi, paraziti, naravni toksini (pogosto stranski produkt aktivnosti mikroorganizmov) in toksini iz okolja. Pokvari se hrana, ko mikroorganizmi razgradijo hrano.

Pasteur je dokazal, da je segrevanje hrane in pijač, preden so jih zaprli v posodo, ubilo mikroorganizme, zaradi katerih so se živila pokvarila. Varne metode konzerviranja hrane omogočajo shranjevanje in skupno uporabo hrane v daljšem časovnem obdobju.

Mikroorganizmi zapolnijo številne niše v okolju.

Mikrobi, kot so kemosintetske bakterije v globokomorskih odprtinah in fitoplanktoni (plavajoči fotosintetizirajoči mikroorganizmi), so osnova številnih vodnih prehranjevalnih verig. Glive, bakterije in protisti opravljajo pomembno nalogo razgradnje, ki sprošča hranila nazaj v okolje.

Gram zemlje vsebuje oceno milijarda mikroorganizmov od tisoč vrst. Mikrobiološke študije bakterij, virusov, protistov in gliv v ekosistemih tal so privedle do razumevanja ciklov ogljika, dušika, fosforja in žvepla. Ker ti krogi hranil v tleh omogočajo nadaljnji obstoj življenja na Zemlji, se zdi vredno spoznati te mikroorganizme.

Študije mikroorganizmov v ekstremnih okoljih kažejo na možnost življenja na drugih planetih, v okoljih, ki so povsem človeško negostoljubna.

Mikroorganizmi na Zemlji živijo v okoljih, od podzemnih zbiralnikov nafte do slanih jezer in druge ekstremne slane vode okoljih, od vrelih vrelcev do ledeno mrzlih habitatov in v okoljih s pH od zelo kislega do zelo alkalna. Ta ekstremna okolja kažejo, da bi mikroorganizmi lahko preživeli tudi drugje v vesolju.

Opazovanja celičnih sten v pluti Roberta Hookeja so začetek mikrobiologije, preučevanja majhnih oblik življenja. Drugi so nadaljevali te študije.

Študije v 1700-ih so sčasoma pripeljale do zadnjega udarca Louis Pasteurja do spontane generacije, takrat prevladujočega prepričanja, da lahko živa bitja izvirajo iz neživih materialov. Te študije so pokazale, da so mikrobi morali potovati od kraja do kraja.

Razumevanje vektorjev, teh načinov prevoza, je pripeljalo do številnih zdravstvenih praks, vključno z umivanjem rok pred jedjo in po uporabi kopalnice.

Teorija o kalčkih, ideja, da lahko mikroorganizmi povzročajo bolezni, se je sprva mnogim zdela smešna. Praksa umivanja rok in opreme samo zato, da se spet umažejo, je naletela na odpor mnogih, tudi mesarjev in kirurgov.

Toda spremembe v medicinskih postopkih takratnih radikalnih mislecev, kot je Joseph Lister, so privedle do izboljšanih kirurških rezultatov. Zmanjšanje števila smrtnih primerov zaradi okužb je mnoge prepričalo, da so sprejeli možnost, da bi mikroorganizmi dejansko lahko ubili ljudi.

Študije plesni v petrijevki bakterij so privedle do Flemingovega odkritja penicilina. Podobne študije v ekosistemih tal so privedle do odkritij dodatnih antibiotikov. Na primer, dva antibiotika (kloramfenikol in streptomicin) sta izhajala iz študij mikrobiologije tal pri Mildred Rebstock in drugih. Porast bakterij, odpornih proti antibiotikom, in mesojedim bakterijam kaže na nenehno potrebo po učenju mikrobiologije.

Raziskave mikrobiologije ponujajo odgovore (in vprašanja) o mikroorganizmih. Pasteurjeva raziskava kvarjenja piva in vina je privedla do zdravstvenih praks, kot je pasterizacija piva, vina in po letu 1886 tudi mleka. Pasteurjeve tehnike so ruski mikrobiolog Dmitrij Ivanovski odkrile viruse. Cepljenje in zdravljenje bolezni, ki segajo od stekline do črnih koz do virusa HIV in aidsa, so izhajale iz mikrobioloških raziskav.

Raziskovalci preizkušajo mikroorganizme, da bi razumeli njihovo vedenje in interakcije. Informacije o drobnih organizmih se morda zdijo nepomembne, vendar so mikrobiološke raziskave privedle do boljših donosov pridelkov, bioremediacija onesnaževal, kot sta nafta in dizelsko gorivo, in tehnike za zdravljenje bolezni, zmanjšanje bolezni, ki se prenašajo s hrano, in preprečevanje okužbe.