מדע הביולוגיה כולל מספר גדולסעיפי משנה ומדעים קשורים. עם זאת, אחד הצעירים והמבטיחים ביותר, שימושי לבני אדם ופעילותם הוא המיקרוביולוגיה. מדע זה בעצמו הפך לאחרונה יחסית, אך תופס תאוצה מהירה בפיתוח, והפך לאב הקדמון של ענפים כמו ביוטכנולוגיה והנדסה גנטית. מהי מיקרוביולוגיה וכיצד היו שלבי היווצרותה והתפתחותה? בואו נסתכל מקרוב על נושא זה.
קודם כל, מיקרוביולוגיה היא מדע.מדע רב, מעניין, צעיר אך מתפתח באופן דינמי. האטימולוגיה של המילה נגזרת מהשפה היוונית. אז, "מיקרוס" פירושו "קטן", החלק השני של המילה בא מ"ביוס ", שפירושו" חיים ", והחלק האחרון מיוונית. "לוגו", שמתורגם להוראה. כעת תוכלו לתת תשובה מילולית לשאלה מהי מיקרוביולוגיה. זו תורת המיקרו-חיים.
במילים אחרות, זהו המחקר של היצורים החיים הקטנים ביותר שאינם נראים בעין בלתי מזוינת. אורגניזמים חד תאיים כאלה כוללים:
2. אוקריוטים (אורגניזמים עם גרעין שנוצר):
3. נגיפים.
עם זאת, החשיבות העדיפה במיקרוביולוגיה ניתנת לחקר חיידקים מסוגים שונים, צורות ושיטות להשגת אנרגיה. זה בדיוק יסודות המיקרוביולוגיה.
כשאתה נשאל אילו לימודים במיקרוביולוגיה אתה יכולתשובה כזו: היא חוקרת את המגוון החיצוני של חיידקים בצורתם ובגודלם, השפעתם על הסביבה ועל אורגניזמים חיים, דרכי הזנה, התפתחות ורבייה של מיקרואורגניזמים, כמו גם את השפעתם על הפעילות הכלכלית והמעשית של בני האדם.
מיקרואורגניזמים הם יצורים שיכולים להתגוררבמגוון רחב של תנאים. מבחינתם, אין כמעט מגבלות על טמפרטורה, חומציות ובסיסיות של הסביבה, לחץ ולחות. בכל תנאי, יש לפחות קבוצה אחת (ולעתים קרובות רבות) של חיידקים שיכולים לשרוד. כיום ידועות קהילות של מיקרואורגניזמים השוכנים בתנאים אנאירוביים לחלוטין בתוך הרי געש, בתחתית המקורות התרמיים, במעמקים החשוכים של האוקיאנוסים, בתנאים הקשים של הרים וסלעים וכו '.
המדע מכיר מאות סוגים של מיקרואורגניזמים,שעם הזמן מסתכמים באלפים. עם זאת, נקבע כי זהו רק חלק קטן מהמגוון שיש בטבע. לכן, למיקרוביולוגים יש הרבה עבודה.
אחד המרכזים המפורסמים ביותר בוהיה מחקר מפורט על מיקרואורגניזמים וכל התהליכים הקשורים אליהם, היה מכון פסטר בצרפת. המכון למיקרוביולוגיה ששמו על שם המייסד המפורסם של המיקרוביולוגיה כמדע, לואי פסטר, שחרר מקירותיו המוני מומחים מדהימים שגילו תגליות לא פחות משמעותיות ולא פחות משמעותיות.
המכון למיקרוביולוגיה על שם V.I. SN Vinogradsky RAS, שהוא מרכז המחקר הגדול ביותר בתחום המיקרוביולוגיה בארצנו.
ההיסטוריה של התפתחות המיקרוביולוגיה כמדע מורכבת משלושה שלבים מותנים עיקריים:
באופן כללי, ההיסטוריה של המיקרוביולוגיה כוללתהתפתחותה היא כ -400 שנה. כלומר, תחילת הופעתה נופלת בערך במאה ה -17. לכן מאמינים שמדובר במדע צעיר למדי בהשוואה לענפי ביולוגיה אחרים.
השם עצמו מרמז על כך שבשלב זהבקפדנות, פשוט היה הצטברות של ידע על המורפולוגיה של תאי חיידקים. הכל התחיל בגילוי פרוקריוטים. הכשרון הזה שייך לאב המדע המיקרוביולוגי, אנטוניו ואן ליוונהוק האיטלקי, שהיה בעל מוח חריף, עיניים עקשניות ויכולת טובה לחשוב בהיגיון והכללה. בהיותו גם טכנאי טוב, הצליח לחצוב עדשות שנותנות הגדלה של פי 300. יתר על כן, מדענים רוסים הצליחו לחזור על הישגיו רק באמצע המאה ה -20. ואז לא על ידי שחיקה, אלא על ידי התכת עדשות מפיברגלס אופטי.
עדשות אלו שימשו כחומר דרךאשר ליוונהוק גילה מיקרואורגניזמים. יתר על כן, בתחילה הוא הציב לעצמו משימה בעלת אופי פרוזאי מאוד: המדען התעניין מדוע לעזאזל היה כה מר. לאחר ששפשף חלקי צמח ובדק אותם במיקרוסקופ של הייצור שלו, הוא ראה עולם חי שלם של יצורים זעירים. זה היה בשנת 1695. מאותה תקופה ואילך החל אנטוניו ללמוד באופן פעיל ולתאר סוגים שונים של תאי חיידקים. עם זאת, הוא מבדיל אותם רק בצורה, וזה כבר הרבה.
לבנגוק מחזיק בכ -20 כרכים בכתב יד,המתארים בפירוט סוגים כדוריים, בצורת מוט, ספירלה וסוגים אחרים של חיידקים. הוא כתב את העבודה הראשונה בנושא מיקרוביולוגיה בשם "סודות הטבע שגילה אנתוני ואן ליוונהוק". הניסיון הראשון לשיטג ולהכליל את הידע המצטבר על מורפולוגיה של חיידקים שייך למדען O. Muller, שהכין אותו בשנת 1785. מרגע זה ההיסטוריה של התפתחות המיקרוביולוגיה מתחילה לצבור תאוצה.
בשלב זה בהתפתחות המדע,מנגנונים העומדים בבסיס הפעילות החיונית של חיידקים. נבחנים התהליכים בהם הם לוקחים חלק ואי אפשריים באופיים בלעדיהם. הוכח חוסר האפשרות לייצר חיים ספונטניים ללא השתתפות של אורגניזמים חיים. כל התגליות הללו התגלו כתוצאה מהניסויים של המדען-כימאי הגדול, אך לאחר תגליות אלה גם המיקרוביולוג, לואי פסטר. קשה להעריך יתר על המידה את חשיבותו בפיתוח מדע זה. ההיסטוריה של המיקרוביולוגיה כמעט ולא הייתה מסוגלת להתפתח כל כך מהר ומלא, אלמלא האיש המבריק הזה.
את התגליות של פסטר ניתן להציג בכמה נקודות עיקריות:
הכשרון העיקרי שאינו ניתן להכחשה של לואי פסטר היהשהוא הוכיח את כל תגליותיו בניסוי. לכן, לאף אחד לא יכול להיות ספק בנוגע לתקפות התוצאות שהושגו. אבל ההיסטוריה של המיקרוביולוגיה, כמובן, לא נגמרת שם.
מדען נוסף שעבד במאה ה -19 ותרםתרומה שלא יסולא בפז לחקר המיקרואורגניזמים, היה רוברט קוך - מדען גרמני, שזוכה להעלאת קווים טהורים של תאי חיידקים. כלומר, בטבע כל המיקרואורגניזמים קשורים זה לזה. קבוצה אחת בתהליך החיים יוצרת קרקע לרבייה עבור אחרת, אחרת עושה אותה עבור שלישית וכן הלאה. כלומר, מדובר באותן רשתות מזון כמו באורגניזמים גבוהים יותר, רק בקהילות חיידקים. כתוצאה מכך, קשה מאוד ללמוד קהילה מסוימת, קבוצה של מיקרואורגניזמים, מכיוון שגודלם קטן ביותר (1-6 מ 'או 1 מיקרון) ושהיה בסמיכות מתמדתיחסי גומלין זה עם זה, הם אינם מעניקים עצמם ללמוד בזהירות בזה אחר זה. האידיאל היה היכולת לגדל תאי חיידק זהים רבים מאותה קהילה בתנאים מלאכותיים. כלומר, לקבל מסה של תאים זהים שתהיה גלויה לעין בלתי מזוינת ולחקור את התהליכים שבהם זה יהפוך לקל בהרבה.
זה בדיוק מה שקוך הכין.הוא הציג גידול של תרבויות טהורות של חיידקים על מדיום תזונתי, השונה עבור כל קהילה. הוא גם ראוי לקרדיט על צביעת מושבות של מיקרואורגניזמים ומשתתפיו האישיים. רוברט קוך היה הראשון שגילה את הבצילוס השחפת (הבצילוס של קוך), טפיל אצל בעלי חיים ובני אדם. מדען זה השתמש בשיטה להדביק חיות ניסוי בחיידקים פתוגניים (פתוגניים) במטרה להסיר תרבויות טהורות של מיקרואורגניזמים כאלה ופיתח שיטות חיטוי ושליטה בהם.
לפיכך, הצטבר מידע רב ערך אודות הפעילות החיונית של חיידקים, יתרונותיהם ונזקיהם לבני אדם. התפתחות המיקרוביולוגיה עברה באופן אינטנסיבי עוד יותר.
מיקרוביולוגיה מודרנית היא קומפלקס שלםקטעי משנה ומיני מדעים החוקרים לא רק את החיידקים עצמם, אלא גם נגיפים, פטריות, ארכיאיות וכל המיקרואורגניזמים הידועים והמתגלים לאחרונה. כיום ניתן לתת תשובה שלמה ומפורטת ביותר לשאלה מהי מיקרוביולוגיה. זהו קומפלקס של מדעים העוסק בחקר הפעילות החיונית של מיקרואורגניזמים, יישומם בחיים מעשיים אנושיים בתחומים שונים ותחומים שונים, כמו גם השפעתם של מיקרואורגניזמים זה על זה, על הסביבה ועל האורגניזמים החיים.
בקשר לתפיסה כל כך רחבה של מיקרוביולוגיה, יש צורך להביא את הדרג המודרני של מדע זה לחלקים.
כל אחד מהסעיפים לעיל עוסקמחקר מפורט על מיקרואורגניזמים, השפעתם על חייהם ובריאותם של אנשים ובעלי חיים, וכן האפשרות להשתמש בחיידקים למטרות מעשיות לשיפור איכות החיים של האנושות. כל זה במכלול זה מה שמחקרים מיקרוביולוגיה.
התרומה הגדולה ביותר לפיתוח שיטות מודרניותמיקרוביולוגיה, שיטות גידול וטיפוח זנים של מיקרואורגניזמים הוצגו על ידי מדענים כמו וולפרם זיליג וקרל סטטר, קרל ווז, נורמן פייס, ווטסון קריק, פאולינג, צוקרקנדל. בקרב מדענים מקומיים אלה שמות כמו I. I. Mechnikov, L. S. Tsenkovsky, D. I. Ivanovsky, S. N. Vinogradsky, V. L. Omelyansky, S. P. Kostychev, Ya Ya. Nikitinsky and F. M. Chistyakov, A. I. Lebedev, V. N. Shaposhnikov. בזכות עבודתם של מדענים אלו נוצרו שיטות להילחם במחלות קשות של בעלי חיים ואנשים (אנתרקס, קרדית סוכר, מחלות כף רגל ופה, אבעבועות שחורות וכו '). נוצרו שיטות להגברת החסינות למחלות בקטריולוגיות ויראליות, זנים של מיקרואורגניזמים המסוגלים לעבד נפט, יצירת מסה של חומרים אורגניים שונים בתהליך החיים, טיהור ושיפור המצב האקולוגי, פירוק תרכובות כימיות שאינן מתפוררות ועוד. הושג.
לכן, תרומתם של אנשים אלה לא יסולא בפזחלקם (II Mechnikov) קיבלו את פרס נובל על עבודתם. כיום ישנם מדעי בת, שנוצרו על בסיס מיקרוביולוגיה, שהם המתקדמים ביותר בביולוגיה - אלה ביוטכנולוגיה, ביו-הנדסה והנדסה גנטית. עבודתם של כל אחד מהם מכוונת להשגת אורגניזמים או קבוצת אורגניזמים בעלי תכונות קבועות מראש הנוחות לבני אדם. לפתח שיטות חדשות לעבודה עם מיקרואורגניזמים, כדי להשיג את התועלת המרבית משימוש בחיידקים.
לפיכך, למרות ששלבי התפתחות המיקרוביולוגיה מעטים, הם אינפורמטיביים מאוד ומלאים באירועים.
שיטות מודרניות למיקרוביולוגיה מבוססות על עבודה עם תרבויות טהורות, כמו גם על שימוש בהתקדמות האחרונה בתחום הטכנולוגיה (אופטי, אלקטרוניקה, לייזר וכו '). להלן העיקריות.
השילוב של שיטות אלה מאפשר לך לקבל מידע מלא ומפורט אודות כל אחד מהמיקרואורגניזמים שזה עתה התגלו או שכבר התגלו ולמצוא את היישום הנכון שלהם.
שלבי המיקרוביולוגיה שעברה בההפיכתו למדע לא כללה מערכת שיטות נדיבה ומדויקת כל כך. עם זאת, ראוי לציין כי היעילה ביותר בכל עת היא שיטת הניסוי, היא ששימשה בסיס לצבירת ידע ומיומנויות בעבודה עם המיקרוקוסמוס.
אחד החשובים והמשמעותיים ביותר עבורחטיבות בריאות האדם במיקרוביולוגיה היא מיקרוביולוגיה רפואית. נושא המחקר שלה היה נגיפים וחיידקים פתוגניים הגורמים למחלות קשות. לכן עומדים בפני רופאים-מיקרוביולוגים המשימה לזהות אורגניזם פתוגני, לטפח את הקו הטהור שלו, לחקור את מאפייני החיים ואת הסיבות לכך שגוף האדם נפגע, ולמצוא אמצעי לחסל פעולה זו.
אחרי תרבות טהורה של פתוגניאורגניזם יתקבל, יש צורך לבצע ניתוח ביולוגי מולקולרי יסודי. על בסיס התוצאות, בדקו את עמידותם של אורגניזמים לאנטיביוטיקה, זיהו דרכים להפצת המחלה ובחרו בשיטת הטיפול היעילה ביותר כנגד מיקרואורגניזם זה.
זה מיקרוביולוגיה רפואית, כוללוטרינרית, עזרו לפתור מספר בעיות דחופות של האנושות: נוצרו חיסונים נגד אנתרקס, כלבת, אריסיפלות, אבעבועות כבשים, זיהומים אנאירוביים, טולרמיה וקדחת הפראטיפואיד, אפשר היה להיפטר ממגפה ומפרנאומוניה וכן הלאה.
יסודות המיקרוביולוגיה, התברואה וההיגיינה הם מקרובקשורים זה לזה ומאוחדים בדרך כלל. אחרי הכל, אורגניזמים פתוגניים מסוגלים להתפשט הרבה יותר מהר ובנפח גדול יותר כאשר תנאי התברואה וההיגיינה מותירים הרבה מהדבר הרצוי. וקודם כל זה בא לידי ביטוי בתעשיית המזון, בייצור המוני של מזון.
נתונים מודרניים על מורפולוגיה ופיזיולוגיהמיקרואורגניזמים, תהליכים ביוכימיים הנגרמים על ידם, כמו גם השפעת גורמים סביבתיים על המיקרופלורה המתפתחת במזון במהלך הובלה, אחסון, מכירה ועיבוד של חומרי גלם, מאפשרים לך להימנע מבעיות רבות. תפקידם של מיקרואורגניזמים בתהליך היווצרות ושינוי איכות המזון והופעתם של מספר מחלות הנגרמות על ידי מינים פתוגניים ואופורטוניסטיים הוא משמעותי ביותר, ולכן המשימה של מיקרוביולוגיה, תברואה והיגיינה של מזון היא לזהות ולהפוך זאת. תפקיד לטובת בני האדם.
גם מיקרוביולוגיה של מזון מטפחתחיידקים המסוגלים להמיר חלבונים משמן, משתמשים במיקרואורגניזמים כדי לפרק מזון לעיבוד מוצרי מזון רבים. תהליכי תסיסה המבוססים על חומצה לקטית וחיידקי חומצה בוטירית מספקים לאנושות מוצרים חיוניים רבים.
קבוצה נפרדת וגדולה מאודמיקרואורגניזמים, שהם ללא ספק הנחקרים ביותר, הם נגיפים. מיקרוביולוגיה וירולוגיה הן שתי קטגוריות הדוקות זו בזו של מדע מיקרוביולוגי החוקרות חיידקים נגיפיים פתוגניים העלולים לגרום לפגיעה קשה בבריאותם של אורגניזמים חיים.
וירולוגיה היא חלק נרחב ומורכב מאוד, ולכן מגיע לו מחקר נפרד.
