Мета мікробіології

Поки спостереження пробкових клітин Роберта Гука (1665) викликали дослідження мікроскопічних структур, Антоні ван Левенгук 1676 спостереження принесли йому титул "Батька мікробіології". Крихітні істоти, яких Левенгук називав «тваринами», збуджували багато цікавість.

З часом дослідження анкулів знищили віру в спонтанне породження, розгадали таємницю зіпсоване вино та врятувало мільйони (якщо не мільярди) життів, яким загрожували хвороби, забруднення та погане їжа.

Формальне визначення мікробіології стверджує, що мікробіологія вивчає "мікроорганізми, або мікроби, різноманітну групу, як правило, мінімальних, простих форм життя, які включають:

• бактерії
  
• археї
  
• водорості
  
• грибки
  
• найпростіші
  
• віруси. "Мікробіологи також вивчають структуру, функції та класифікацію цих мікроорганізмів, а також способи їх використання та контролю

Іноді вивчення мікроскопічних організмів може здатися неважливим. Однак мікроорганізми впливають на багато аспектів повсякденного життя. Розуміння цих впливів може допомогти зрозуміти, чому значення мікробіології не можна недооцінювати.

Харчування та безпека харчових продуктів

Природні процеси мікроорганізмів впливають на їжу як позитивно, так і негативно. Існування Управління з контролю за продуктами та ліками (FDA) наголошує на важливості мікробіології у повсякденному житті.

Серед багатьох своїх відкриттів Луї Пастер виявив, що бродіння вина та пива залежить від мікробних процесів. Ферментація також розвиває смаки какао-бобів, чайного листя та кавових зерен. В Африці продукти з ферментованого маніоку забезпечують дієтичні продукти харчування. У багатьох країнах Азії щодня споживають ферментовані сою та рибу. Соління, квашена капуста, йогурт та кімчі потребують мікробної активності.

Хліб піднімається через вуглекислого газу, що виділяється дріжджами в міру зростання дріжджів. Для перетворення молока на сир потрібні мікроби. Такі сири, як блакитний сир, розвиваються із введенням нетоксичної цвілі.

Однак деякі мікроорганізми процвітають у їжі, роблячи цю їжу небезпечною для споживання людиною. У 2011 році харчові хвороби зачепили приблизно 48 мільйонів людей у ​​США. Орієнтовна щорічна вартість захворювань, що передаються через їжу, 7 мільярдів доларів, пов’язана з лікуванням та втратою робочого часу.

Хвороби, що передаються їжею, можуть бути викликані бактеріями, вірусами, паразитами, природними токсинами (часто побічними продуктами діяльності мікроорганізмів) та токсинами навколишнього середовища. Псування їжі відбувається, коли мікроорганізми розкладають їжу.

Пастер продемонстрував, що нагрівання їжі та напоїв перед тим, як закривати їх у контейнер, вбивало мікроорганізми, які спричинили псування продуктів. Безпечні методи збереження їжі дозволяють зберігати їжу та ділитися їй протягом часу та відстані.

Мікроорганізми заповнюють багато ніш у середовищі.

Мікроби, такі як хемосинтетичні бактерії у глибоководних отворах та фітопланктон (плаваючі фотосинтезуючі мікроорганізми), становлять основу багатьох водних харчових ланцюгів. Гриби, бактерії та протисти виконують важливе завдання розкладання, яке вивільняє поживні речовини назад у навколишнє середовище.

Грам грунту містить приблизні показники один мільярд мікроорганізмів з можливо тисяч видів. Мікробіологічні дослідження бактерій, вірусів, протистів та грибів у ґрунтових екосистемах привели до розуміння циклів вуглецю, азоту, фосфору та сірки. Оскільки ці кругообіги поживних речовин у ґрунті дозволяють продовжувати існувати життя на Землі, вивчення цих мікроорганізмів видається доцільним.

Дослідження мікроорганізмів в екстремальних середовищах свідчать про можливість життя на інших планетах, в середовищах, абсолютно неприємних для життя людини.

Мікроорганізми на Землі живуть у середовищах, починаючи від підземних запасів нафти і закінчуючи солоними озерами та іншими екстремальними сольовими розчинами середовища, від киплячих гарячих джерел до крижаних середовищ існування та в середовищах з рН коливається від дуже кислого до дуже лужна. Ці екстремальні середовища показують, що мікроорганізми можуть вижити деінде у Всесвіті.

Спостереження Роберта Гука за клітинними стінками в пробці знаменують початок мікробіології, вивчення малих форм життя. Інші продовжували ці дослідження.

Дослідження в 1700-х роках зрештою призвели до останнього удару Луї Пастера по стихійному поколінню, поширеної тоді віри, що живі істоти можуть виникнути з неживих матеріалів. Ці дослідження показали, що мікроби повинні були подорожувати з місця на місце.

Розуміння векторів, таких методів транспорту, призвело до багатьох практик охорони здоров’я, включаючи миття рук перед їжею та після користування ванною.

Теорія зародків, думка про те, що мікроорганізми можуть спричинити захворювання, спочатку багатьом здавалася смішною. Практика миття рук та обладнання лише для того, щоб їх знову забруднити, натрапила на опір багатьох, зокрема м’ясників та хірургів.

Але зміни в лікувальних процедурах такими радикальними мислителями, як Джозеф Лістер, призвели до поліпшення хірургічних результатів. Зменшення смертності від інфекцій переконало багатьох прийняти можливість того, що мікроорганізми могли насправді вбити людей.

Дослідження цвілі в чашці Петрі з бактеріями призвело до відкриття Флемінгом пеніциліну. Подібні дослідження в грунтових екосистемах призвели до відкриття додаткових антибіотиків. Наприклад, два антибіотики (левоміцетин і стрептоміцин) були отримані в результаті досліджень мікробіології ґрунту Мілдред Ребсток та інших. Зростання стійкості до антибіотиків і м’ясоїдних бактерій свідчить про постійну потребу в вивченні мікробіології.

Мікробіологічні дослідження дають відповіді (і запитання) щодо мікроорганізмів. Дослідження Пастера щодо псування пива та вина призвели до практик охорони здоров'я, таких як пастеризація пива, вина та, після 1886 року, молока. Техніка Пастера призвела до відкриття вірусів російським мікробіологом Дмитром Івановським. Вакцинація та лікування захворювань від сказу до віспи та ВІЛ та СНІДу були отримані в результаті мікробіологічних досліджень.

Дослідники перевіряють мікроорганізми, щоб зрозуміти їх поведінку та взаємодію. Інформація про найдрібніші організми може здатися дріб’язковою, але мікробіологічні дослідження призвели до поліпшення врожайності сільськогосподарських культур, біоремедіація забруднюючих речовин, таких як нафта та дизель, та методи лікування захворювань, зменшення захворювань, що передаються харчовими продуктами, та запобігання інфекції.