Človek je obdan z habitatom, katerega določene komponente ne moremo videti. In ker poleg ljudi in živali obstaja tudi mikrokozmos, ki neposredno ali posredno vpliva na celotno okolje, ga je treba preučiti. Mikrobiologija je veda, katere metode in cilji so usmerjeni v preučevanje živih mikroorganizmov, vzorcev njihovega razvoja in življenja ter značilnosti interakcije z naravo in neposredno s človekom, je mikrobiologija.
Vzpon mikrobiologije
V okviru standardnega univerzitetnega tečaja, imenovanega "Mikrobiologija", predavanja vključujejo gradivo, povezano z zgodovino znanosti. Poleg tega v njegovem razvoju izstopa opisno obdobje, ki se je začelo z izumom mikroskopa in obravnavanjem prvih bakterij. Nato so se znanosti postopoma razkrili novi organizmi in njihov pomen je postal človeku bolj razumljiv. Hkrati so bili nadalje odkriti patogeni, ki povzročajo človeške bolezni.
Obdobje od1880 do 1890, ki velja za »zlato dobo« mikrobiologije, zaznamovalo je največje število takratnih odkritij. In zasluge Roberta Kocha (na sliki spodaj), ki je razvil metode za izolacijo mikrobov iz žarišč, ni mogoče prezreti. Kasneje so bile že razvite druge metode za odkrivanje mikroorganizmov. Njihove lastnosti in vlogo v biocenozah, pa tudi v človekovem življenju, smo podrobneje preučili.
Prispevek znanstvenikov k razvoju znanosti
Prvi znanstvenik, ki je poskušal sistematizirati organizme mikrosveta, je bil Otto Friedrich Müller. Identificiral je 379 ločenih vrst mikroorganizmov. Razporedil jih je v določene razrede. Mikrobiologija, sanitarije in epidemiologija še niso bili uvedeni v prakso, mikrobe pa so že razumeli kot ločene organizme, ki živijo v svetu, nedostopnem človeškemu očesu.
Študije Louisa Pasteurja in Roberta Kocha so pomagale prepoznati ta svet in izvedeti več o njem. Slednji je lahko razvil principe za izolacijo mikroorganizmov iz testnega materiala, odvzetega od bolnih ljudi, Pasteur pa je (skupaj s Kochom) ugotovil, da so mikrobi povzročitelji infekcijskih patologij. Mimogrede, v času, ko so okužbe najbolj prispevale k skupni pojavnosti, je bila vloga teh študij zelo pomembna.
Že po tem se v zgodovini znanosti pojavlja veliko novih imen. Tako se je razvila mikrobiologija. Znanstveniki so veliko prispevali k tej veliki stvari in poveličevali svoja imena. Kot primer lahko navedemo takšne raziskovalce, kot so M. V. Beijerink, S. N. Vinogradsky, G. Kh. Gram, I. I. Mechnikov, D. I. Ivanovsky, L. S. Tsenkovsky, E. A. Bering, Z. A. Waksman, A. Calmette, R. F. Peyton in drugi. Seveda to ni popoln seznam svetil znanosti, še bolj pa v okviru članka ne bi mogli opisati vseh njihovih zaslug. Tečaj imenovan "Mikrobiologija" (predavanja in praktične vaje) podrobno preučuje številne rezultate raziskav teh znanstvenikov.
Razvita področja mikrobiologije
Na sedanji stopnji razvoja vsake znanosti se raziskovalne metode izboljšujejo, kar pomeni, da obstajajo možnosti za popolnejše preučevanje določenih mikroorganizmov in njihovih značilnosti. Posledično prihaja do odkritij, ki omogočajo posredno ali neposredno uporabo znanja o mikrobih v kateri koli industriji. Zaradi tega mikrobiologija ni le teoretično področje znanja. To je znanost z nekaj vejami:
- splošna mikrobiologija;
- medicina (mikologija, bakteriologija, virologija, protozoologija);
- veterinarska;
- industrijski;
- kmetijsko;
- veja sanitarne mikrobiologije;
- vodna mikrobiologija.
Medicinska mikrobiologija je celovita znanost, vključno z mikologijo, bakteriologijo, protozoologijo, virologijo, sanitarno in imunologijo. Razvite so bile metode za prepoznavanje povzročiteljev nalezljivih bolezni in uporabo učinkovitih zdravil za njihovo zdravljenje, za preprečevanje bolezni, ki so pred tem vodile v pandemije z veliko smrtnostjo.
Imunologija se je zaradi kompleksnosti biokemičnih procesov imunosti skoraj odcepila od mikrobiologije v ločeno znanost. Danes se kombinira z onkologijo in alergologijo. Hkrati pa niso nič manj pomembne druge veje mikrobiologije: omogočajo nam, da ocenimo možnosti uporabe mikrobov v genskem inženiringu, predlagamo razvoj podnebja in biocenoz oceana in kopnega. Pomembna je tudi možna uporaba mikroorganizmov v kmetijstvu za zatiranje škodljivcev ali za povečanje pridelka.
Cilji mikrobiologije
Vsaka ločena veja mikrobiologije ima svoje cilje in metode, ki omogočajo njihovo doseganje. Zlasti medicinska mikrobiologija želi preučiti največje možno število patogenih in oportunističnih mikroorganizmov, njihovo interakcijo s človeškim telesom, pa tudi možne načine za preprečevanje stika z okužbami in njihovo zdravljenje.
Izboljšanje mikrobne diagnostike, odprava žarišč patogene mikroflore v biosferi, pa tudi cepilna profilaksa dopolnjujejo metode medicinske mikrobiologije. Hkrati pa se zaradi pomanjkanja sredstev in zaradi možne nevarnosti motenj procesov v biocenozah še ni mogoče popolnoma znebiti povzročiteljev nalezljivih bolezni. Toda tudi v sedanji fazi lahko sanitarna in higiena, mikrobiologija in imunologija znatno zmanjšajo število tovrstnih patologij in njihovih zapletov.
Namen industrijske mikrobiologije je preučiti lastnosti mikrobov, ki lahkouporabljajo v različnih fazah proizvodnje. Zlasti najbolj obetavna področja takšnega znanstvenega razvoja so uporaba bakterij za razgradnjo industrijskih odpadkov. V kmetijski mikrobiologiji je cilj potencialna uporaba drobnih organizmov za povečanje pridelka in morebiti zatiranje škodljivcev in plevela.
Veterinarska mikrobiologija, tako kot medicinska mikrobiologija, preučuje patogene pri živalih. Metode za odkrivanje bolezni, njihovo diagnosticiranje in zdravljenje pri naših manjših prijateljih so tako pomembne kot pri ljudeh. Vodna mikrobiologija se ukvarja s preučevanjem sestave mikroorganizmov v oceanih z namenom sistematizacije znanja in njihove možne uporabe v industriji ali kmetijstvu.
Sanitarna mikrobiologija preučuje živilske izdelke in v njih zazna mikrobe. Njegov cilj ostaja izboljšati metode, ki omogočajo testiranje serij živilskih izdelkov. Druga naloga je preprečevanje epidemij nalezljivih bolezni in optimizacija pogojev za bivanje ljudi v različnih ustanovah, ki so z vidika epidemije kontaktnih okužb nevarne.
Splošna mikrobiologija
Splošna mikrobiologija je znanost, katere metode vam omogočajo preučevanje vseh mikroorganizmov v različnih habitatih. Osnovna industrija je tista, ki zagotavlja nastale informacije industrijski, kmetijski, veterinarski in medicinski mikrobiologiji. Proučuje bakterije in njihove družine, sposobnost mikroorganizmov, da rastejo na različnih hranilih, vzorce poselitve določenih podnebnihcone.
Drift genov je tudi eden od glavnih interesov bakteriologov, saj ta mehanizem omogoča bakterijam, da v kratkem času pridobijo nove sposobnosti. Ena najbolj nezaželenih je odpornost na antibiotike. Pojav novih sevov bakterij, odpornih na določeno protimikrobno zdravilo, bistveno otežuje naloge medicinske mikrobiologije.
Ampak to še ni vse. Splošna mikrobiologija je znanost o virusih, glivah in protozojih. To je tudi doktrina imunitete. V skladu z določenimi interesi so se razlikovale tudi posamezne veje znanosti: virologija, mikologija, protozoologija, imunologija. Novi podatki, pridobljeni med preučevanjem sevov bakterij, gliv in virusov, bodo uporabljeni v kateri koli drugi veji mikrobiologije in so zelo pomembni.
Bakteriologija
Kraljestvo bakterij velja za najštevilčnejše med vsemi drugimi, ki jih preučuje mikrobiologija. Zaradi tega so teme o bakterijskih raziskavah najbolj ozke. Za pripis določenega organizma eni vrsti je potrebna temeljita študija njegove morfologije in biokemičnih procesov. Na primer, številne bakterije črevesne skupine fermentirajo glukozo in so na podlagi tega merila razvrščene v določeno skupino.
Iz določene skupnosti organizmov bo nadalje izoliran sev - čista bakterijska kultura. Za vse njene posameznike bo značilen isti genetski material, enak kot za druge pripadnike iste vrste. In kar je najpomembneje, vse te bakterije bodona enak način se obnašajo tudi v populaciji, ki živi v tem okolju. V drugih pogojih ista kultura prosto mutira in se prilagaja, zato nastane nov sev. Lahko se razlikuje v drugačnem naboru encimov in dejavnikov virulence. Zato bo njegova sposobnost, da povzroči bolezen, drugačna.
virologija
Med vsemi živimi organizmi so virusi najbolj netipični. So okvarjeni, nesposobni za presnovo, za razmnoževanje pa so izbrali taktiko parazitizma. Pomembno je, da so to tudi najbolj neverjetni patogeni od vseh, ki jih preučuje mikrobiologija (virologija). Imunologija se ukvarja tudi s preučevanjem virusov, saj lahko mnogi od njih zavirajo imunski sistem in povzročijo raka.
Virusi so zelo preprosti organizmi s še ne povsem razumljenimi mehanizmi delovanja. Ne morejo presnavljati hranil, ampak ostanejo živi. Ker nimajo struktur, odgovornih za življenje, še vedno obstajajo. Poleg tega lahko virus predstavljamo kot genetski material z mehanizmi za vnos v celice, kjer se bo odvijala reprodukcija.
Očitno je, da je ta mehanizem vnosa in razmnoževanja "načrtovan" tako, da zaobide vse možne zaščitne ovire celice. Primer je virus HIV, ki kljub močni zaščiti imunskega sistema človeka zlahka in preprosto okuži in vodi v imunsko pomanjkljivost. Zato bi se morali mikrobiologija in imunologija skupaj ukvarjati s tem problemom in iskati načine za njegovo rešitev. AMPAKKer virusi zaradi osupljive hitrosti mutacij postajajo bolj sposobni, je treba čim prej razviti mehanizme za boj proti tem patogenom.
mikologija
Mikologija je veja splošne mikrobiologije, ki preučuje plesni. Ti organizmi ponavadi povzročajo bolezni pri ljudeh, živalih in pridelkih. Plesni pokvarijo hrano in zaradi dejstva, da lahko tvorijo spore, so praktično neranljive. Čeprav imajo majhno število dejavnikov virulence in se razmnožujejo precej počasi, je njihov prispevek k skupni pojavnosti majhen.
Glive ostajajo najbolj prilagojeni organizmi za življenje v najbolj ekstremnih razmerah na kopnem. Redko živijo pod vodo, vendar uspevajo v razmerah srednje do visoke vlažnosti. In kar je izjemno, glive rastejo na trupih vesoljskih plovil v orbitah blizu Zemlje in so naselile tudi trup poškodovanega reaktorja jedrske elektrarne v Černobilu. Glede na ogromno odpornost na te dejavnike za nadzor mikrobov je treba bolj aktivno razvijati mikrobiologijo hrane in higieno. To naj bi olajšal razvoj mikologije in drugih vej splošne mikrobiologije.
Protozoologija
Mikrobiologija preučuje tudi protozoe. To so enocelični organizmi, ki se od bakterij razlikujejo po večji velikosti in prisotnosti celičnega jedra. Zaradi svoje prisotnosti so bolj prilagojeni stacionarnim okoljskim razmeram.okolje in ne dinamično spreminjajoče se. Vendar pa lahko povzročijo bolezni nič manj kot drugi.
Po statističnih podatkih SZO je približno četrtina vseh primerov bolezni posledica malarije. Medtem ko se je nemogoče popolnoma spopasti z njim, ker obstaja več vrst plazmodija. To pomeni, da je pomen nadaljnjega preučevanja vseh protistov nasploh in še posebej plazmodija zelo velik.
Imunologija
Na Raziskovalnem inštitutu za mikrobiologijo ZSSR so izvedli številne študije človeškega imunskega sistema. Razvoj na njih je še vedno težko uporabiti za zdravljenje, vendar so zdaj nepogrešljivi za diagnozo. Govorimo o serološki diagnostiki številnih nalezljivih bolezni. Mikrobiologija je tisto, kar klinična medicina dolguje prisotnosti v njenem arzenalu tako dragocene diagnostične metode.
Pomembno je, da vsi oddelki za epidemiologijo in mikrobiologijo nekako vplivajo na koncept imunosti. In obe disciplini obsežno uporabljata cepiva. Njihov razvoj je tudi rezultat znanstvenega dela imunologov in mikrobiologov. So najučinkovitejši preventivni ukrepi za omejitev (in v nekaterih primerih celo odpravo) verjetnosti okužbe s stikom s patogenim virusnim ali bakterijskim povzročiteljem bolezni. Trenutno se razvijajo cepiva proti virusu HIV in virusom, ki povzročajo raka.
Metodologija mikrobiologije
Preučevanje določenega mikroorganizma pomeni določiti značilnosti njegove morfologije, oceniti popolnost biokemičnih reakcij, ki jih je sposoben, prepoznati njegovo RNA,dodelite določenemu kraljestvu in poimenujte sev. To je količina dela, ki jo je treba opraviti pri odpiranju novega pridelka. Če je mikrob že znan (določen z značilnostmi fermentacije substratov hranilnih medijev ali s celično steno), ga je treba pripisati določenemu sevu. Vsaka od teh nalog zahteva standardizirane metode in določeno opremo.
Medicinska mikrobiologija ima tudi svoje naloge: najti povzročitelja bolezni v bioloških tekočinah in tkivih, ki so tarča virulentnih okužb, identificirati prisotnost patogena s serološkimi markerji, določiti občutljivost osebe na določene bolezni. Te naloge rešujemo z mikrobiološkimi, mikroskopskimi, biološkimi, serološkimi in alergijskimi metodami.
V učbeniku z naslovom "Mikrobiologija" Vorobyov A. V. opisuje, da je mikroskopija temeljna, vendar ne glavna metoda preučevanja mikroba. Lahko je svetloba, elektronska, fazno-kontrastna, temnopoljska in fluorescentna. Avtor tudi poudarja, da kultura velja za najpomembnejšo mikrobiološko metodo, ki omogoča gojenje kolonije mikrobov, ki jih najdemo v bioloških tekočinah in medijih pacienta.
Kulturne metode so lahko virološke in bakteriološke. Najpogosteje raziskave zahtevajo kri, urin, slino, sputum, cerebrospinalno tekočino. Iz njih lahko izolirate organizem in ga posejete na hranilni medij. To je potrebno za diagnozo, saj je koncentracija mikrobov v biološkem materialu zelo nizka, inkulturna metoda vam omogoča povečanje količine patogene flore.
V učbeniku discipline "Mikrobiologija" Vorobyov A. V. s soavtorji opisuje biološke metode preučevanja mikrobov. Temeljijo na izolaciji specifičnih toksinov, značilnih bodisi za skupino bakterijskih vrst bodisi samo za en sev. Alergijske metode so povezane z lastnostjo bakterijskih toksinov, da ob okužbi povzročijo alergije (ali preobčutljivost) v makroorganizmu. Primer je Mantouxov test. Serološke metode pa so reakcije s specifičnimi protitelesi in antigeni bakterij. To vam omogoča hitro in natančno določitev prisotnosti mikroba v tkivu ali tekočem materialu, vzetem od pacienta.
Velik napredek v medicinski mikrobiologiji
Mikrobiologija je pomembna veda za praktično medicino, ki je v svojem kratkem obstoju rešila ogromno življenj. Najbolj zgovoren primer je odkritje mikrobov, odgovornih za nalezljive bolezni. To je omogočilo pridobitev prvega antibiotika. Zahvaljujoč njemu se je ogromno vojakov rešilo okužbe ran.
Pozneje se je uporaba antibiotikov začela širiti, danes pa to omogoča kompleksne operacije. Glede na to, da številnih okužb ni mogoče pozdraviti brez uporabe antibiotikov, njihova prisotnost preprosto obrne vsa zdravila na glavo in omogoči reševanje številnih življenj. Ta dosežek je enakovreden preventivi s cepljenjem, ki je tudi dovoljenareši številne bolnike pred virusom otroške paralize, hepatitisom B in črnimi kozami. In zdaj se razvijajo imunološke metode za boj proti raku.
