Človek je obklopený biotopom, ktorého určité zložky nevidíme. A keďže okrem ľudí a zvierat existuje aj mikrokozmos, ktorý priamo či nepriamo ovplyvňuje celé životné prostredie, treba ho študovať. Mikrobiológia je veda, ktorej metódy a ciele sú zamerané na štúdium živých mikroorganizmov, zákonitostí ich vývoja a života, ako aj čŕt interakcie s prírodou a priamo s človekom, je mikrobiológia.
Vzostup mikrobiológie
V rámci štandardného univerzitného kurzu s názvom „Mikrobiológia“zahŕňajú prednášky materiály súvisiace s dejinami vedy. Navyše v jeho vývoji vyniká opisné obdobie, ktoré sa začalo vynálezom mikroskopu a úvahami o prvých baktériách. Potom sa vede postupne odhalili nové organizmy a ich význam sa stal pre človeka zrozumiteľnejším. Zároveň boli ďalej objavené patogény, ktoré spôsobujú ľudské choroby.
Obdobie od1880 až 1890, ktorý je považovaný za „zlatý vek“mikrobiológie, poznačený najväčším počtom objavov v tom čase. A nemožno ignorovať zásluhy Roberta Kocha (na obrázku nižšie), ktorý vyvinul metódy na izoláciu mikróbov z ohnísk. Následne už boli vyvinuté ďalšie metódy na detekciu mikroorganizmov. Ich vlastnosti a úloha v biocenózach, ako aj v ľudskom živote, boli študované podrobnejšie.
Príspevok vedcov k rozvoju vedy
Prvým vedcom, ktorý sa pokúsil systematizovať organizmy mikrosveta, bol Otto Friedrich Müller. Identifikoval 379 samostatných typov mikroorganizmov. Zaradil ich do určitých tried. Mikrobiológia, sanitácia a epidemiológia ešte neboli zavedené do praxe a mikróby sa už chápali ako samostatné organizmy žijúce vo svete neprístupnom ľudskému oku.
Štúdie Louisa Pasteura a Roberta Kocha pomohli spoznať tento svet a dozvedieť sa o ňom viac. Ten bol schopný vyvinúť princípy izolácie mikroorganizmov z testovaného materiálu odobraného chorým ľuďom a Pasteur (spolu s Kochom) dospel k záveru, že mikróby sú pôvodcami infekčných patológií. Mimochodom, v čase, keď sa na celkovom výskyte najviac podieľali infekcie, bola úloha týchto štúdií veľmi dôležitá.
Už potom sa v dejinách vedy objavuje mnoho nových mien. Takto sa vyvinula mikrobiológia. Vedci výrazne prispeli k tejto veľkej veci a oslávili ich mená. Ako príklad môžeme uviesť takých výskumníkov ako M. V. Beijerink, S. N. Vinogradsky, G. Kh. Gram, I. I. Mečnikov, D. I. Ivanovsky, L. S. Tsenkovsky, E. A. Bering, Z. A. Waksman, A. Calmette, R. F. Peyton a ďalší. Samozrejme, toto nie je úplný zoznam osobností vedy, a čo viac, v rámci článku sme nemohli opísať všetky ich prednosti. Kurz s názvom „Mikrobiológia“(prednášky a praktické cvičenia) podrobne skúma mnohé z výsledkov výskumu týchto vedcov.
Rozvinuté oblasti mikrobiológie
V súčasnej fáze vývoja akejkoľvek vedy sa výskumné metódy zdokonaľujú, čo znamená, že existujú možnosti pre úplnejšie štúdium určitých mikroorganizmov a ich vlastností. V dôsledku toho sa objavujú objavy, ktoré umožňujú nepriamo alebo priamo aplikovať poznatky o mikróboch v akomkoľvek odvetví. Z tohto dôvodu nie je mikrobiológia len teoretickou oblasťou poznania. Toto je veda s niekoľkými odvetviami:
- všeobecná mikrobiológia;
- medicína (mykológia, bakteriológia, virológia, protozoológia);
- veterinary;
- industrial;
- agricultural;
- odbor sanitárnej mikrobiológie;
- vodná mikrobiológia.
Lekárska mikrobiológia je kompletná veda vrátane mykológie, bakteriológie, protozoológie, virológie, sanitácie a imunológie. Boli vyvinuté metódy na identifikáciu patogénov infekčných chorôb a použitie účinných liekov na ich liečbu, aby sa zabránilo chorobám, ktoré predtým viedli k pandémiám s obrovskou úmrtnosťou.
Imunológia sa v dôsledku zložitosti biochemických procesov imunity takmer oddelila od mikrobiológie do samostatnej vedy. Dnes sa spája s onkológiou a alergológiou. Zároveň sú nemenej dôležité aj iné odvetvia mikrobiológie: umožňujú nám zhodnotiť perspektívy genetického inžinierstva využitia mikróbov, navrhnúť vývoj klímy a biocenóz oceánov a pevniny. Dôležité je aj potenciálne využitie mikroorganizmov v poľnohospodárstve na kontrolu škodcov alebo na zvýšenie výnosov plodín.
Ciele mikrobiológie
Každé samostatné odvetvie mikrobiológie má svoje vlastné ciele a metódy, ktoré ich umožňujú dosiahnuť. Cieľom lekárskej mikrobiológie je najmä študovať maximálny možný počet patogénnych a oportúnnych mikroorganizmov, ich interakciu s ľudským telom, ako aj možné spôsoby, ako čeliť kontaktu s infekciami a liečiť ich.
Zlepšenie mikrobiálnej diagnostiky, eliminácia ložísk patogénnej mikroflóry v biosfére, ako aj vakcinačná profylaxia dopĺňajú metódy lekárskej mikrobiológie. Zároveň sa pre nedostatok financií a pre možné riziko narušenia procesov v biocenózach zatiaľ nedarí úplne zbaviť patogénov infekčných chorôb. Avšak aj v súčasnej fáze môže sanitácia a hygiena, mikrobiológia a imunológia výrazne znížiť počet takýchto patológií a ich komplikácií.
Priemyselná mikrobiológia sa zameriava na štúdium vlastností mikróbov, ktoré môžuaplikovať v rôznych fázach výroby. Najsľubnejšími oblasťami takéhoto vedeckého rozvoja sú najmä využitie baktérií na rozklad priemyselného odpadu. V poľnohospodárskej mikrobiológii je cieľom potenciálne použitie malých organizmov na zvýšenie výnosov plodín a možno aj na kontrolu škodcov a buriny.
Veterinárna mikrobiológia, podobne ako lekárska mikrobiológia, študuje patogény u zvierat. Metódy zisťovania neduhov, ich diagnostiky a liečby u našich menších kamarátov sú rovnako aktuálne ako u ľudí. Vodná mikrobiológia sa zaoberá štúdiom zloženia mikroorganizmov v oceánoch s cieľom systematizovať poznatky a ich potenciálne uplatnenie v priemysle či poľnohospodárstve.
Sanitárna mikrobiológia študuje potravinárske výrobky a zisťuje v nich mikróby. Jeho cieľom zostáva zlepšiť metódy, ktoré umožňujú testovať šarže potravinárskych výrobkov. Druhou úlohou je pôsobiť proti epidémiám infekčných chorôb a optimalizovať podmienky pre pobyt ľudí v rôznych zariadeniach, ktoré sú nebezpečné z hľadiska epidémie kontaktných infekcií.
Všeobecná mikrobiológia
Všeobecná mikrobiológia je veda, ktorej metódy vám umožňujú študovať akékoľvek mikroorganizmy v rôznych biotopoch. Je to základné odvetvie, ktoré poskytuje výsledné informácie priemyselnej, poľnohospodárskej, veterinárnej a lekárskej mikrobiológii. Študuje baktérie a ich rodiny, schopnosť mikroorganizmov rásť na rôznych živných médiách, vzorce osídlenia určitých klimatických podmienok.zóny.
Génový drift je tiež jedným z hlavných záujmov bakteriológov, pretože tento mechanizmus umožňuje baktériám získať nové schopnosti v priebehu krátkeho času. Jednou z najviac nežiaducich je rezistencia na antibiotiká. Výskyt nových kmeňov baktérií rezistentných na konkrétny antimikrobiálny liek výrazne komplikuje úlohy lekárskej mikrobiológie.
To však nie je všetko. Všeobecná mikrobiológia je veda o vírusoch, hubách a prvokoch. To je tiež doktrína imunity. V súlade s určitými záujmami sa rozlišovali aj samostatné vedy: virológia, mykológia, protozoológia, imunológia. Nové údaje získané počas štúdia kmeňov baktérií, húb a vírusov budú aplikované v akomkoľvek inom odvetví mikrobiológie a majú určitý význam.
Bakteriológia
Ríša baktérií sa považuje za najpočetnejšiu spomedzi všetkých ostatných, ktoré skúma mikrobiológia. Z tohto dôvodu sú témy výskumu baktérií najužšie. Priradenie určitého organizmu k jednému druhu si vyžaduje dôkladné štúdium jeho morfológie a biochemických procesov. Napríklad mnohé baktérie črevnej skupiny fermentujú glukózu a sú zaradené do špecifickej skupiny na základe tohto kritéria.
Z určitého spoločenstva organizmov bude ďalej izolovaný kmeň – čistá bakteriálna kultúra. Všetky jeho jedince budú charakterizované rovnakým genetickým materiálom, rovnakým ako majú ostatní členovia toho istého druhu. A čo je najdôležitejšie, všetky tieto baktérie budúsprávať sa rovnako v rámci populácie žijúcej v tomto prostredí. V iných podmienkach tá istá kultúra voľne mutuje a prispôsobuje sa, a preto vzniká nový kmeň. Môže sa líšiť v inom súbore enzýmov a faktorov virulencie. Preto jeho schopnosť spôsobiť ochorenie bude iná.
Virológia
Vírusy sú spomedzi všetkých živých organizmov najnetypickejšie. Sú defektné, neschopné metabolizmu a na rozmnožovanie zvolili taktiku parazitizmu. Je dôležité, že toto sú tie najúžasnejšie patogény zo všetkých, ktoré mikrobiológia (virológia) skúma. Imunológia sa zaoberá aj štúdiom vírusov, pretože mnohé z nich môžu potlačiť imunitný systém a spôsobiť rakovinu.
Vírusy sú veľmi jednoduché organizmy s ešte nie úplne pochopenými mechanizmami fungovania. Nemôžu metabolizovať živiny, ale zostávajú nažive. Keďže nemajú štruktúry zodpovedné za život, stále existujú. Okrem toho si vírus možno predstaviť ako genetický materiál s mechanizmami na jeho zavedenie do buniek, kde bude prebiehať reprodukcia.
Je zrejmé, že tento mechanizmus zavádzania a rozmnožovania je „navrhnutý“tak, aby obišiel všetky mysliteľné ochranné bariéry bunky. Príkladom je vírus HIV, ktorý napriek silnej ochrane imunitného systému ľahko a jednoducho infikuje človeka a vedie k imunodeficiencii. Preto by sa mikrobiológia a imunológia mali spoločne zaoberať týmto problémom a hľadať spôsoby, ako ho vyriešiť. ALEkeďže sa vírusy stávajú schopnejšími vďaka úžasnej rýchlosti mutácií, je potrebné čo najrýchlejšie vyvinúť mechanizmy na boj proti týmto patogénom.
Mykológia
Mykológia je odvetvie všeobecnej mikrobiológie, ktoré študuje plesne. Tieto organizmy majú tendenciu spôsobovať choroby u ľudí, zvierat a plodín. Plesne kazia potravu a vďaka tomu, že sú schopné vytvárať spóry, sú prakticky nezraniteľné. Hoci majú malý počet faktorov virulencie a reprodukujú sa dosť pomaly, ich príspevok k celkovému výskytu je malý.
Huby zostávajú najprispôsobenejšími organizmami na život v tých najextrémnejších podmienkach na súši. Zriedka žijú pod vodou, ale darí sa im v podmienkach strednej až vysokej vlhkosti. A čo je pozoruhodné, huby rastú na trupoch kozmických lodí na obežných dráhach blízko Zeme a obývali aj trup poškodeného reaktora jadrovej elektrárne v Černobyle. Vzhľadom na obrovskú odolnosť voči týmto mikrobiálnym kontrolným faktorom je potrebné aktívnejšie rozvíjať potravinovú mikrobiológiu a sanitáciu. Tomu by mal napomôcť rozvoj mykológie a iných odvetví všeobecnej mikrobiológie.
Protozoológia
Mikrobiológia študuje aj prvoky. Ide o jednobunkové organizmy, ktoré sa od baktérií líšia väčšou veľkosťou a prítomnosťou bunkového jadra. Vďaka svojej prítomnosti sú viac prispôsobené stacionárnym podmienkam prostredia.prostredie, nie dynamicky sa meniace. Môžu však spôsobiť choroby nie menej ako iné.
Podľa štatistík poskytnutých WHO je asi štvrtina všetkých prípadov ochorení spôsobená maláriou. Aj keď je nemožné sa s tým úplne vyrovnať, pretože existuje niekoľko typov plazmódií. To znamená, že dôležitosť ďalšieho štúdia všetkých protistov vo všeobecnosti a Plasmodium zvlášť je veľmi veľká.
Imunológia
Vo Výskumnom ústave mikrobiológie ZSSR sa uskutočnilo mnoho štúdií ľudského imunitného systému. Vývoj na nich je stále ťažké aplikovať na liečbu, ale teraz sú nevyhnutné pre diagnostiku. Hovoríme o sérologickej diagnostike množstva infekčných ochorení. Práve mikrobiológii vďačí klinická medicína za to, že vo svojom arzenáli má takú cennú diagnostickú metódu.
Je dôležité, aby všetky odbory epidemiológie a mikrobiológie nejakým spôsobom ovplyvňovali koncepciu imunity. A obe disciplíny vo veľkej miere využívajú vakcíny. Ich vývoj je aj výsledkom vedeckej práce imunológov a mikrobiológov. Sú najefektívnejšími preventívnymi opatreniami na obmedzenie (a v niektorých prípadoch dokonca elimináciu) pravdepodobnosti infekcie pri kontakte s patogénnym vírusovým alebo bakteriálnym patogénom. V súčasnosti sa vyvíjajú vakcíny proti HIV a vírusom, ktoré spôsobujú rakovinu.
Metodológia mikrobiológie
Študovať určitý mikroorganizmus znamená určiť znaky jeho morfológie, posúdiť úplnosť biochemických reakcií, ktorých je schopný, rozpoznať jeho RNA,priradiť ku konkrétnemu kráľovstvu a pomenovať kmeň. Toto je množstvo práce, ktoré je potrebné vykonať pri otváraní novej plodiny. Ak je mikrób už známy (určené charakteristikami fermentácie substrátov živných médií alebo bunkovou stenou), potom je potrebné priradiť ho konkrétnemu kmeňu. Každá z týchto úloh si vyžaduje štandardizované metódy a určité vybavenie.
Lekárska mikrobiológia má tiež svoje úlohy: nájsť pôvodcu ochorenia v biologických tekutinách a tkanivách, ktoré sú cieľom virulentných infekcií, identifikovať prítomnosť patogénu sérologickými markermi, určiť citlivosť človeka na určité choroby. Tieto úlohy sa riešia mikrobiologickými, mikroskopickými, biologickými, sérologickými a alergickými metódami.
Vorobyov A. V. v učebnici s názvom „Mikrobiológia“opisuje, že mikroskopia je základná, ale nie hlavná metóda štúdia mikróbov. Môže to byť svetlo, elektronika, fázový kontrast, tmavé pole a fluorescenčné. Autor tiež poukazuje na to, že kultivácia je považovaná za najdôležitejšiu mikrobiologickú metódu, ktorá umožňuje pestovanie kolónie mikróbov nachádzajúcich sa v biologických tekutinách a médiách pacienta.
Kultúrne metódy môžu byť virologické a bakteriologické. Najčastejšie výskum vyžaduje krv, moč, sliny, spútum, cerebrospinálnu tekutinu. Z nich môžete izolovať organizmus a vysiať ho na živnú pôdu. To je nevyhnutné pre diagnostiku, pretože koncentrácia mikróbov v biologickom materiáli je veľmi nízka, akultúrna metóda vám umožňuje zvýšiť objem patogénnej flóry.
V učebnici disciplíny "Mikrobiológia" Vorobyov A. V. so spoluautormi opisuje biologické metódy štúdia mikróbov. Sú založené na izolácii špecifických toxínov charakteristických buď pre skupinu bakteriálnych druhov alebo len pre jeden kmeň. Alergické metódy sú spojené s vlastnosťou bakteriálnych toxínov spôsobiť alergie (alebo senzibilizáciu) v makroorganizme, keď sú infikované. Príkladom je test Mantoux. Sérologické metódy sú zasa reakcie so špecifickými protilátkami a antigénmi baktérií. To vám umožňuje rýchlo a presne určiť prítomnosť mikróbov v tkanive alebo tekutom materiáli odobratom pacientovi.
Veľký pokrok v lekárskej mikrobiológii
Mikrobiológia je dôležitá veda pre praktickú medicínu, ktorá počas svojej krátkej existencie zachránila obrovské množstvo životov. Najvýrečnejším príkladom je objavenie mikróbov zodpovedných za infekčné choroby. To umožnilo získať prvé antibiotikum. Vďaka nemu sa zachránilo obrovské množstvo vojakov pred infekciou rany.
Následne sa používanie antibiotík začalo rozširovať a dnes to umožňuje komplexné operácie. Vzhľadom na to, že mnohé infekcie nemožno vyliečiť bez použitia antibiotík, ich prítomnosť jednoducho obráti všetku medicínu hore nohami a umožňuje zachrániť mnoho životov. Tento úspech je na rovnakej úrovni ako profylaxia očkovaním, ktorá tiež umožnilazachrániť veľa pacientov pred vírusom detskej obrny, hepatitídou B a kiahňami. A teraz sa vyvíjajú imunologické metódy na boj proti rakovine.
