Saf kültürler, 20. yüzyılda mikrobiyolojinin temel dogmasıdır. Bu kavramın özünü anlamak için bakterilerin çok küçük ve morfolojik olarak ayırt edilmesinin zor olduğunu hatırlamakta fayda var. Ancak biyokimyasal süreçlerde farklılık gösterirler ve bu kesinlikle onların ana tür özelliğidir. Ancak normal bir ortamda, tek bir bakteri türüyle değil, bütün bir biyomla - birbirini etkileyen bir toplulukla uğraşıyoruz ve tek bir mikroorganizmanın rolünü seçmek imkansızdır. İşte burada saf bir kültüre veya belirli bir türün türüne ihtiyacımız var.
Mikrop Avcıları ve agar-agar
Saf mikrop kültürlerini izole etme parlak fikri, tıbbi mikrobiyolog Heinrich Hermann Robert Koch'a (1843-1910) aittir. Şarbon, kolera ve tüberkülozun etken maddesini keşfeden ve haklı olarak bakteriyoloji ve epidemiyolojinin kurucusu olarak kabul edilen kişi.
O oAgar-agar polisakkarit bazlı bir besin ortamına seyreltilmiş bir mikrop kültürü uygulandığında ve bir hücreden tamamen aynı organizmalardan oluşan bir koloni büyüdüğünde, saf kültür yöntemini icat etti. Çıplak gözle açıkça görülebilir ve her türe özeldir.
Buluş, mikrobiyolojinin ve mikroorganizmaların taksonomisinin gelişmesine ivme kazandırdı. Sonuçta herhangi bir mikrobu saf haliyle yetiştirmek ve yüz milyon hücreyi tek bir hücre gibi incelemek mümkündü.
Koch'un başarılarını az altmadan
Koch'un ortaklarının ve öğrencilerinin bu buluşa katkıda bulunduğunu belirtmekte fayda var. Yani, agar-agar kullanma fikri, Koch'un asistanı W. Hesse'nin karısı Fanny Angelina Hesse'ye ait.
Koch'un bir başka yardımcısı olan bakteriyolog Julius Richard Petri (1852-1921), düz cam kaplarda bakteri kolonilerinin büyümesini önerdi. Bugün okul çocukları bile Petri kaplarını biliyor.
Mikrobiyolojinin dogması
Saf (ascenic) kültür - aynı morfolojik ve biyokimyasal özelliklere sahip olan ve bir hücrenin soyundan gelen bir dizi mikroorganizma (popülasyon veya tür).
Saf bir kültürün izolasyonu, üç aşamanın uygulanmasını içerir:
- Mikroorganizma kültürünün elde edilmesi ve biriktirilmesi.
- Saf kültürün izolasyonu.
- Kültür saflığının belirlenmesi ve doğrulanması.
Saf kültür izolasyon yöntemleri
Mikrobiyolojide aksenik kültür elde etmek için aşağıdaki yöntemler kullanılırorganizmalar:
- Mekanik yöntemler (bir spatula veya halka ile Petri kaplarına aşılama, agar seyreltme ile aşılama - plaka yayılımları, mikroorganizma hareketliliğine dayalı ayırma yöntemi).
- Biyolojik - bir patojene duyarlı laboratuvar hayvanlarının enfekte edildiği bir yöntem. Farelerin vücudundan saf bakteri kültürleri bu şekilde izole edilir (örneğin, pnömokok ve tularemi basili).
- Mikroorganizmaların belirli faktörlere karşı seçici direncine dayanan yöntemler. Örneğin ısıtıldığında, spor oluşturan tüm bakteriler ölürken, spor oluşturmayan bakteriler saf kültürde kalır. Asitlere maruz kaldığında, onlara duyarlı bakteriler ölür, aside dirençli olanlar (örneğin tüberküloz basili) hayatta kalır. Antibiyotiklerin etkisi, besiyerinde ona duyarlı olmayan saf bir mikroorganizma kültürü bırakır. Oksijensiz bir ortam yaratmak, aerobları anaeroblardan ayıracaktır.
Ne için
Saf kültürler geçerlidir:
- Bilimsel taksonomide mikroorganizmaları sınıflandırırken (sistemdeki filogenetik yerin belirlenmesi).
- Organizmaların kalıtım ve değişkenliği çalışmasında.
- Bulaşıcı teşhis ve patojenlerin tespitinde.
- Gıda bozulmasına yol açan saf bir bakteri kültürü izole edilirken.
- Vitamin, enzim, antibiyotik, serum ve aşı üretiminde.
- Gıda endüstrisinde (ekmek, şarap üretimi,kvas ve bira (asetik bakteri ve tek hücreli mantar mayası), laktik asit ürünleri (laktobasil ve laktik asit bakterileri).
- Biyoteknolojide ve virüs araştırmalarında.
Doğada her şey tamamen farklıdır
Geçen yüzyılın 90'larında, saf kültürlerle ilgili her şey aniden değişti. İki saf suşun mikroorganizmaları tek bir test tüpünde birleştirildiğinde, tek başlarına yaptıklarından oldukça farklı davrandıkları ortaya çıktı. Hayati aktivitelerinin biyokimyasal süreçleri birbirini etkiler (bastırır veya uyarır). Bu tam olarak doğal biyomlarda olan şeydir.
Sonuç basit: Laboratuardaki saf kültürün özellikleri, doğal biyomlara göre tahmin edilemez.
Genomik Devrim
Mikroorganizmaların genomik tanımlanmasıyla bir darbe daha indirildi. Başlangıçta, mikroorganizmaların genomik analizi için moleküler genetikçiler, tüm bakteriler için ortak olan bir ribozomal RNA bölgesini seçtiler. Bu nükleik asitteki nükleotid dizisindeki farklılıklara göre tüm bakteriler filogenetik ilişki temelinde dağılmıştır.
İşte o zaman, kültürlü suşların ve incelediğimiz bakterilerin gezegenimizde yaşayan tüm bakterilerin yaklaşık %5'ini oluşturduğu ortaya çıktı. Ve kültürel türlerin aksine, onların özellikleri ve biyokimyası hakkında hiçbir şey bilmiyoruz.
Doğal bir suşun genomunda karşılık gelen diziyi bulduktan sonra, onu yalnızca filogenetik ağaca yerleştirebiliriz vedoğada saf bir çizginin en yakın ilişkili suşu ile aynı özelliklere sahip olduğunu varsayalım.
Peki sırada ne var?
Tek bir hücreden bakteri genomunun dizilenmesi hala gelecekte. Bugün, pahalı ve çok zor iken. Ve böylece saf çizgiler mikrobiyolojinin " altın rezervi" olmaya devam ediyor.
Zorluklar devam etse de. Örneğin, okyanusun dibinde bulunan "siyah sigara içenlerin" bakterileri yakın zamanda incelenmiştir. Mikroorganizma tanımlandı ve genomu saf bir kültür izole edilmeden dizilendi.
Altın madenlerinin derinliklerinde yaşayan bakterilerde de benzer bir durum söz konusudur. Bunun saf bir mikroorganizma dizisi olduğu ortaya çıktı - bir bakterinin torunları.
Ancak, bu organizmalar besleyici ortamlarda büyümez ve şimdiye kadar hiç kimse saf bir suş kolonisi oluşturmayı başaramadı.
Biyoteknoloji Haberleri
İnsanlık, bu uygulamalı bilgi dalının geliştirilmesinde birçok soruyla karşı karşıyadır. Ve sadece biyolojik değil, aynı zamanda etik. Bir insan etrafındaki dünyayı ne ölçüde değiştirebilir ve ona zarar veremez? Soru açık kalıyor.
Ama bugün biyoteknoloji hayatımıza giriyor. Bu nedenle, plastikle beslenebilen ve onu parçalayabilen bakteri türleri zaten yetiştirildi. Yavaş yavaş yaptıkları sürece. Ancak bilim adamları genomları üzerinde çalışıyorlar. Tüm insan insülininin genetiği değiştirilmiş E. coli bakterileri tarafından "yapıldığına" kimse şaşırmıyor.
Yapay bir biyosentezbugün bile bize doğal kaynaklı yüksek moleküler karbonhidratlar (bakterilerin atık ürünleri, atıklarımızın biyokütlesini yakıt, enerji, kimyasallara dönüştüren protozoan mantarlar) formunda biyogaz ve biyoyakıtlar sağlıyor.
Ekilebilir arazi ve tatlı su, günümüzde sınırlı doğal kaynakların en önemli bileşenidir. Yeni biyoteknolojiler (biyoremediasyon), potansiyellerini geri kazanmak ve kirleticileri ortadan kaldırmak için mikroorganizmaları kullanma imkanı sunar.
Ve hepsi bu - gelecek zaten burada.
