วัตถุประสงค์ของจุลชีววิทยา

ในขณะที่การสังเกตเซลล์ก๊อกของ Robert Hooke (1665) กระตุ้นการศึกษาโครงสร้างด้วยกล้องจุลทรรศน์ แต่ Antoni van Leeuwenhoek ในปี 1676 การสังเกตทำให้เขาได้รับฉายาว่า "บิดาแห่งจุลชีววิทยา" สิ่งมีชีวิตเล็กๆ ลีเวนฮุก ที่เรียกกันว่า 'สัตว์' ตื่นตัวมาก ความอยากรู้

เมื่อเวลาผ่านไป การศึกษาเกี่ยวกับสัตว์ได้ทำลายความเชื่อในการเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ ไขปริศนาของ ไวน์เน่าเสียและช่วยชีวิตคนนับล้าน (ถ้าไม่ใช่พันล้าน) ที่ถูกคุกคามจากโรคภัยไข้เจ็บ มลพิษ และความเลวร้าย อาหาร.

คำจำกัดความทางจุลชีววิทยาอย่างเป็นทางการระบุว่า จุลชีววิทยา ศึกษา "จุลชีพหรือจุลชีพกลุ่มต่างๆ ที่โดยทั่วไปแล้วสั้น ๆ รูปแบบชีวิตที่เรียบง่ายซึ่งรวมถึง:

• แบคทีเรีย
  
• อาร์เคีย
  
• สาหร่าย
  
• เชื้อรา
  
• โปรโตซัว
  
• ไวรัส" นักจุลชีววิทยายังศึกษาโครงสร้าง หน้าที่ และการจำแนกประเภทของจุลินทรีย์เหล่านี้ ตลอดจนวิธีการใช้และควบคุมจุลินทรีย์เหล่านี้ด้วย

บางครั้งการศึกษาสิ่งมีชีวิตด้วยกล้องจุลทรรศน์อาจดูเหมือนไม่สำคัญ อย่างไรก็ตาม จุลินทรีย์ส่งผลกระทบต่อชีวิตประจำวันในหลายแง่มุม การทำความเข้าใจผลกระทบเหล่านี้อาจช่วยให้เข้าใจว่าเหตุใดจึงไม่สามารถประเมินความสำคัญของจุลชีววิทยาได้

ความปลอดภัยของอาหารและอาหาร

กระบวนการทางธรรมชาติของจุลินทรีย์ส่งผลกระทบต่ออาหารทั้งในด้านบวกและด้านลบ การดำรงอยู่ของสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยา (อย.) เน้นย้ำถึงความสำคัญของจุลชีววิทยาในชีวิตประจำวัน

ท่ามกลางการค้นพบมากมายของเขา หลุยส์ ปาสเตอร์พบว่าการหมักไวน์และเบียร์ขึ้นอยู่กับกระบวนการของจุลินทรีย์ การหมักยังพัฒนารสชาติของเมล็ดโกโก้ ใบชา และเมล็ดกาแฟอีกด้วย ในแอฟริกา ผลิตภัณฑ์จากมันสำปะหลังหมักให้อาหารหลัก ผลิตภัณฑ์จากถั่วเหลืองและปลาหมักมีการบริโภคทุกวันในหลายประเทศในเอเชีย ผักดอง กะหล่ำปลีดอง โยเกิร์ต และกิมจิล้วนต้องการกิจกรรมของจุลินทรีย์

ขนมปังเพิ่มขึ้นเนื่องจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกมาจากยีสต์เมื่อยีสต์เติบโต การเปลี่ยนนมเป็นชีสต้องใช้จุลินทรีย์ ชีสเช่นบลูชีสพัฒนาด้วยการนำราปลอดสารพิษ

อย่างไรก็ตาม จุลินทรีย์บางชนิดเจริญเติบโตในอาหารในขณะที่ทำให้อาหารนั้นไม่ปลอดภัยสำหรับการบริโภคของมนุษย์ ในปี 2554 โรคที่เกิดจากอาหารส่งผลกระทบต่อผู้คนประมาณ 48 ล้านคนในสหรัฐอเมริกา ค่าใช้จ่ายประจำปีโดยประมาณของการเจ็บป่วยที่เกิดจากอาหารคือ 7 พันล้านดอลลาร์มาจากการรักษาพยาบาลและการสูญเสียเวลาทำงาน

โรคที่เกิดจากอาหารอาจเกิดจากแบคทีเรีย ไวรัส ปรสิต สารพิษตามธรรมชาติ (มักเป็นผลพลอยได้จากกิจกรรมของจุลินทรีย์) และสารพิษในสิ่งแวดล้อม การเน่าเสียของอาหารเกิดขึ้นเมื่อจุลินทรีย์ย่อยสลายอาหาร

ปาสเตอร์แสดงให้เห็นว่าการอุ่นอาหารและเครื่องดื่มก่อนปิดผนึกลงในภาชนะได้ฆ่าจุลินทรีย์ที่ทำให้อาหารเน่าเสีย วิธีถนอมอาหารอย่างปลอดภัยช่วยให้จัดเก็บและแบ่งปันอาหารได้ตลอดระยะเวลาและระยะทาง

จุลินทรีย์เติมเต็มสภาพแวดล้อมต่างๆ

จุลินทรีย์เช่นแบคทีเรียสังเคราะห์ทางเคมีที่ช่องระบายอากาศใต้ทะเลลึกและแพลงก์ตอนพืช (จุลินทรีย์ที่สังเคราะห์แสงที่ลอยอยู่) เป็นฐานของห่วงโซ่อาหารในน้ำจำนวนมาก เชื้อรา แบคทีเรีย และโปรติสต์ทำหน้าที่สำคัญในการสลายตัวซึ่งจะปล่อยสารอาหารกลับคืนสู่สิ่งแวดล้อม

กรัมของดินประกอบด้วยค่าประมาณ จุลินทรีย์หนึ่งพันล้านตัว จากหลายพันสายพันธุ์ การศึกษาทางจุลชีววิทยาของแบคทีเรีย ไวรัส โปรติสต์ และเชื้อราในระบบนิเวศของดิน นำไปสู่การทำความเข้าใจวัฏจักรคาร์บอน ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และกำมะถัน เนื่องจากวัฏจักรธาตุอาหารเหล่านี้ในดินทำให้สิ่งมีชีวิตบนโลกดำรงอยู่ต่อไปได้ การเรียนรู้เกี่ยวกับจุลินทรีย์เหล่านี้จึงคุ้มค่า

การศึกษาจุลินทรีย์ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงชี้ให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของชีวิตบนดาวเคราะห์ดวงอื่น ในสภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวยต่อชีวิตมนุษย์โดยสิ้นเชิง

จุลินทรีย์บนโลกอาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมตั้งแต่แหล่งน้ำมันใต้ดินไปจนถึงทะเลสาบเกลือและน้ำเกลือที่รุนแรงอื่นๆ สภาพแวดล้อม ตั้งแต่น้ำพุร้อนเดือดไปจนถึงแหล่งที่อยู่อาศัยที่เย็นยะเยือก และในสภาพแวดล้อมที่มีค่า pH อยู่ในช่วงที่เป็นกรดมากจนถึงมาก อัลคาไลน์ สภาพแวดล้อมที่รุนแรงเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าจุลินทรีย์สามารถอยู่รอดได้ในที่อื่นในจักรวาล

การสังเกตผนังเซลล์ของ Robert Hooke ในจุกไม้ก๊อกเป็นจุดเริ่มต้นของจุลชีววิทยา ซึ่งเป็นการศึกษารูปแบบชีวิตขนาดเล็ก คนอื่นทำการศึกษาต่อไป

การศึกษาในช่วงทศวรรษ 1700 ได้นำไปสู่การระเบิดครั้งสุดท้ายของหลุยส์ ปาสเตอร์ ไปสู่รุ่นที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ ซึ่งเป็นความเชื่อที่แพร่หลายในขณะนั้นว่าสิ่งมีชีวิตอาจเกิดขึ้นจากวัสดุที่ไม่มีชีวิต การศึกษาเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าจุลินทรีย์ต้องเดินทางจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง

การทำความเข้าใจเกี่ยวกับพาหะนำโรค วิธีการขนส่งเหล่านั้นนำไปสู่การปฏิบัติด้านสุขภาพมากมาย รวมถึงการล้างมือก่อนรับประทานอาหารและหลังการใช้ห้องน้ำ

ทฤษฎีเชื้อโรคความคิดที่ว่าจุลินทรีย์สามารถทำให้เกิดโรคได้นั้นดูไร้สาระสำหรับหลายๆ คนในตอนแรก การล้างมือและอุปกรณ์เพียงเพื่อให้พวกเขาสกปรกอีกครั้งก็พบกับการต่อต้านจากหลายๆ คน รวมทั้งคนขายเนื้อและศัลยแพทย์

แต่การเปลี่ยนแปลงขั้นตอนทางการแพทย์โดยนักคิดหัวรุนแรงในตอนนั้น เช่น โจเซฟ ลิสเตอร์ ทำให้ผลการผ่าตัดดีขึ้น การลดลงของการเสียชีวิตที่เกี่ยวข้องกับการติดเชื้อทำให้หลายคนยอมรับความเป็นไปได้ที่จุลินทรีย์สามารถฆ่ามนุษย์ได้

การศึกษาเชื้อราในจานเพาะเชื้อแบคทีเรียนำไปสู่การค้นพบเพนิซิลลินของเฟลมมิง การศึกษาที่คล้ายกันในระบบนิเวศของดินทำให้เกิดการค้นพบยาปฏิชีวนะเพิ่มเติม ตัวอย่างเช่น ยาปฏิชีวนะ 2 ชนิด (คลอแรมเฟนิคอลและสเตรปโตมัยซิน) มาจากการศึกษาจุลชีววิทยาของดินโดย Mildred Rebstock และอื่นๆ การเพิ่มขึ้นของแบคทีเรียดื้อยาปฏิชีวนะและกินเนื้อแสดงให้เห็นว่าจำเป็นต้องเรียนรู้จุลชีววิทยาอย่างต่อเนื่อง

การวิจัยทางจุลชีววิทยาให้คำตอบ (และคำถาม) เกี่ยวกับจุลินทรีย์ การวิจัยของปาสเตอร์เกี่ยวกับการเน่าเสียของเบียร์และไวน์นำไปสู่การปฏิบัติด้านสุขภาพ เช่น การพาสเจอร์ไรส์ของเบียร์ ไวน์ และนมหลังปี พ.ศ. 2429 เทคนิคของปาสเตอร์นำไปสู่การค้นพบไวรัสโดยนักจุลชีววิทยาชาวรัสเซีย Dmitry Ivanovsky การฉีดวัคซีนและการรักษาโรคต่างๆ ตั้งแต่โรคพิษสุนัขบ้า ไข้ทรพิษ เอชไอวี และเอดส์ มาจากการวิจัยทางจุลชีววิทยา

นักวิจัยทดสอบจุลินทรีย์เพื่อทำความเข้าใจพฤติกรรมและปฏิสัมพันธ์ของพวกมัน ข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กอาจดูเล็กน้อย แต่การวิจัยทางจุลชีววิทยาทำให้ผลผลิตพืชดีขึ้น การบำบัดทางชีวภาพของมลพิษ เช่น น้ำมันและดีเซล และเทคนิคในการรักษาโรค ลดการเจ็บป่วยที่เกิดจากอาหาร และป้องกัน การติดเชื้อ