Mikrobiologija preučuje prepoznavanje, način življenja, fiziologijo in presnovo mikroorganizmov
Slika: CDC na Unsplash
Mikrobiologija je veja biologije, ki preučuje mikroorganizme. Beseda izhaja iz grškega mikros , kar pomeni majhen, bios in logos pa znanost o življenju. Njegova študija tako zajema identifikacijo, način življenja, fiziologijo in presnovo mikroorganizmov ter njihov odnos do okolja in drugih vrst.
Pojav mikrobiologije
Mikrobiologija je nastala zaradi nastanka mikroskopa, ki ga je leta 1674 izumil Nizozemec Antony Van Leeuwenhoek. Z opremo je opazoval mikroskopska bitja v vzorcih tal, sline in iztrebkov, ki jih je imenoval "animálculos". Odkritje Leeuwenhoeka je sprožilo pomembno razpravo o izvoru življenja na Zemlji.
Teorija abiogeneze ali teorija spontane generacije je imela Aristotela za najbolj znanega zagovornika in je veljala za veljavno do 19. stoletja. Po tej teoriji bi bil "animálculos" rezultat razgradnje rastlin in živalskih tkiv. Zagovorniki te šole so verjeli, da je življenje nastalo iz neživih predmetov.
Odkritje mikroskopa in druge študije mikrobiologije so omogočile nastanek teorije biogeneze, ki je nasprotovala ideji, da bi surova snov lahko ustvarila novo bitje. Po tej teoriji vsa živa bitja izvirajo iz drugih že obstoječih živih bitij, to pomeni, da bi obstoječe "animacije" povzročile nove "animacije". Najbolj presenetljive študije, ki so jih opravili za razlago te teorije, sta opravila Francesco Redi leta 1668 in Louis Pasteur leta 1862, ki sta trajno zavrgla teorijo abiogeneze.
- Kaj je biorazgradnja
Kaj so mikroorganizmi
Mikroorganizmi, ki se jim v splošnem rečejo "mikrobi" in "mikrobi", so mikroskopska bitja, od katerih so številna s prostim očesom nevidna in imajo presenetljivo raznolikost zgradbe in načina življenja. Bakterije, glive, praživali, virusi in alge so del nabora mikroorganizmov.
- Več kot polovica našega telesa ni človek
S to raznolikostjo vrst so bili mikroorganizmi edina bitja, ki so se prilagodila vsem krajem na planetu: so v zraku, na morskem dnu, pod zemljo in celo v nas. "V našem telesu je več bakterijskih celic kot človeških celic," pravi mikrobiolog Jacyr Pasternak iz bolnišnice Albert Einstein v Sao Paulu.
Pomen mikroorganizmov
Čeprav so najmanjše oblike življenja, mikroorganizmi tvorijo glavnino zemeljske biomase in izvajajo številne bistvene kemijske reakcije za druge organizme. Poleg tega smo ljudje, rastline in živali tesno odvisni od mikrobne aktivnosti za recikliranje hranil in za razgradnjo organskih snovi. Zato so mikroorganizmi izjemno pomembni za podporo in vzdrževanje življenja.
- Humus: kaj je in kakšne so njegove funkcije za tla
Področja mikrobiologije
Mikrobiologija je široko področje študija, ki omogoča izvajanje več raziskav. Področja delovanja mikrobiologije so: medicinska mikrobiologija, farmacevtska mikrobiologija, mikrobiologija okolja, mikrobiologija hrane in mikrobiološka mikrobiologija.
Medicinska mikrobiologija
Medicinska mikrobiologija se osredotoča na patogene mikroorganizme. Njegova uspešnost je povezana z nadzorom in preprečevanjem nalezljivih bolezni.
- Kaj so zoonoze?
Farmacevtska mikrobiologija
Farmacevtska mikrobiologija je osredotočena na proučevanje mikroorganizmov, ki sodelujejo v proizvodnji zdravil, zlasti antibiotikov.
- Antibiotik, ki je odvržen v naravi, ustvarja superbug, opozarjajo OZN
Okoljska mikrobiologija
Okoljska mikrobiologija, povezana z biogeokemičnimi cikli, se osredotoča na bakterije in glive, ki delujejo na razgradnjo organskih snovi in kemičnih snovi, ki jih najdemo v naravi.
Živilska mikrobiologija
Predmet preučevanja mikrobiologije živil so mikroorganizmi, ki se uporabljajo v živilski industriji, s poudarkom na varnosti živil in njihovem roku uporabnosti, predelavi tradicionalnih izdelkov in razvoju novih živilskih izdelkov s senzoričnimi lastnostmi, primernimi za različno potrošniško občinstvo.
Mikrobiološka mikrobiologija
Mikrobiološka mikrobiologija se osredotoča na genske in molekularne manipulacije z mikroorganizmi.
Razvrstitev mikroorganizmov
Glede na njihove značilnosti lahko mikroorganizme razvrstimo v: prokarionte ali evkarionte, avtotrofe ali heterotrofe ter enocelične ali večcelične.
Prokarionti ali evkarionti
Evkariotska bitja imajo zapletene strukture, ki jih tvorijo notranje membrane, citoskelet in jedro. Prokarionti pa ne vsebujejo jeder in drugih membransko vezanih organelov.
Avtotrofi ali heterotrofi
Medtem ko avtotrofni organizmi sami proizvajajo hrano z lahkimi ali anorganskimi kemičnimi reakcijami, so heterotrofi odvisni od organskih molekul, ki jih tvorijo avtotrofi, da pridobijo energijo in dopolnijo svoj dihalni stol.
Enocelični ali večcelični
Enocelične organizme tvori samo ena celica, večcelične pa raznolikost celic.
Primeri
- Bakterije so evkariontski in enocelični mikroorganizmi. Čeprav avtotrofne bakterije obstajajo, je velika večina heterotrofnih in se hrani s snovmi, ki jih proizvajajo druga živa bitja.
- Glive so evkariontski, heterotrofni mikroorganizmi in so lahko enocelični, kot so kvasovke, ali večcelični, kot so gobe.
- Alge so evkariontski mikroorganizmi, fotosintetični avtotrofi in so lahko enocelične ali večcelične.
- Protozoji so evkariontski, heterotrofni in enocelični mikroorganizmi.
- Virusi so brezcelični mikroorganizmi, ki nimajo lastne presnove. Zato se vse njegove dejavnosti izvajajo v drugem organizmu.
Življenjski slog
Mikroorganizmi so glede na njihov način življenja razdeljeni v različne skupine in so lahko saprobe, paraziti ali simbioti.
Saprobe
Znani kot reciklirajoči mikroorganizmi, saprobe razgrajujejo odmrle organske snovi in so komensalne, to pomeni, da ohranjajo povezave brez zaznavnih koristi ali škode.
- Glive in bakterije so glavni mikroorganizmi, ki razgrajujejo organske snovi.
- Primer komenzalizma lahko opazimo v tleh med glivami in bakterijami. Nekatere bakterije uporabljajo glukozo, ki jo glive proizvajajo iz razgradnje celuloze.
Paraziti
Paraziti so mikroorganizmi, ki povzročajo škodo na živih celicah drugih organizmov in se lahko kažejo v različnih stopnjah. Ali so:
- Obvezno parazitizem: obstaja popolna odvisnost od gostitelja glede njegovega preživetja;
- Večkratni parazitizem: mikroorganizem ima več gostiteljev;
- Izbirni parazitizem: lahko predstavijo dve življenjski navadi, tako da preživijo tako znotraj gostitelja (parazitska življenjska navada) kot zunaj njega (prosta življenjska navada);
- Hiperparazitizem: stanje, v katerem se pri prvem parazitu razvije drugi parazit;
Simbioti
Mikroorganizmi, ki so dolgoročno povezani, kar je lahko koristno za oba posameznika ali ne. Ta združenja so lahko vzajemna ali nasprotna.
Vzajemna simbioza
Vzajemna simbioza je koristno razmerje, kadar obstaja mikrofološka in fizična interakcija med mikroorganizmi. Lišaji so primer te povezave, ki se pojavlja med glivami in algami ali cianobakterijami in glivami. Alge in cianobakterije glivicam zagotavljajo organske spojine, vendar zagotavljajo okolje, bolj ugodno za preživetje, saj zagotavljajo zaščito.
Antagonistična simbioza
Antagonistična simbioza je razmerje, pri katerem je eden od mikroorganizmov oškodovan v škodo drugega. Primer te povezave so glive, ki proizvajajo antibiotične snovi, ki zavirajo rast bakterij.
Patogeni mikroorganizmi
So mikroorganizmi, ki lahko v svojih gostiteljih povzročijo nalezljive bolezni pod pogoji, ki so ugodni za njihovo preživetje in razvoj. V ta razred spadajo bakterije, glive, virusi, praživali in alge.
- Kaj je plesen in zakaj je nevarna?
Nepatogeni mikroorganizmi
So tisti mikroorganizmi, ki okoli nas sodelujejo v različnih naravnih procesih in ne povzročajo zdravstvenih težav. V nekaterih primerih so celo koristni. Probiotiki, kot je Lactobacillus, so primer tega razreda, saj uživanje teh živih mikroorganizmov izboljša mikrobno ravnovesje v naših prebavilih.
- Kaj so probiotična živila?
Zaključek
Mikrobiologija je zelo pomembna kot temeljna in uporabna veda. Temeljna znanost izpostavlja fiziološke, biokemijske in molekularne študije mikroorganizmov. Uporabna znanost osredotoča svoje študije na industrijske procese, postopke zatiranja hrane in zatiranja škodljivcev.
Kljub napredku mikrobiologije v zadnjih letih se ocenjuje, da je katalogiziran le en odstotek vseh vrst mikroorganizmov na planetu. Čeprav so bili predmet preučevanja že več kot tri stoletja, je še veliko prostora za razvoj tega zelo pomembnega področja.