Suiwer kulture is die sleuteldogma van mikrobiologie in die 20ste eeu. Om die essensie van hierdie konsep te verstaan, is dit die moeite werd om te onthou dat bakterieë baie klein is en morfologies moeilik is om te onderskei. Maar hulle verskil in biochemiese prosesse, en dit is presies hul hoof spesie kenmerk. Maar in’n normale omgewing het ons nie met een tipe bakterieë te doen nie, maar met’n hele bioom –’n gemeenskap wat mekaar beïnvloed, en dit is onmoontlik om die rol van een mikro-organisme uit te sonder. En dit is waar ons 'n suiwer kultuur of stam van 'n spesifieke spesie nodig het.
Mikrobejagters en agar-agar
Die briljante idee om suiwer kulture van mikrobes te isoleer behoort aan die mediese mikrobioloog Heinrich Hermann Robert Koch (1843-1910). Die een wat die veroorsakende middel van miltsiekte, cholera en tuberkulose ontdek het en tereg beskou word as die stigter van bakteriologie en epidemiologie.
Hy is die eenhet die metode van suiwer kulture uitgevind, wanneer 'n verdunde kultuur van mikrobes toegepas word op 'n voedingsmedium gebaseer op agar-agar polisakkaried en 'n kolonie van heeltemal identiese organismes groei uit een sel. Dit is duidelik met die blote oog sigbaar en is spesifiek vir elke spesie.
Sy uitvinding het stukrag gegee aan die ontwikkeling van mikrobiologie en taksonomie van mikroörganismes. Dit was immers moontlik om enige mikrobe in sy suiwer vorm te kweek en honderdmiljoen selle as een te ondersoek.
Sonder om Koch se prestasies te verminder
Dit is opmerklik dat Koch se medewerkers en studente tot hierdie uitvinding bygedra het. Dus, die idee om agar-agar te gebruik behoort aan Fanny Angelina Hesse, die vrou van Koch se assistent - W. Hesse.
Nog 'n assistent van Koch, die bakterioloog Julius Richard Petri (1852-1921), het voorgestel om kolonies bakterieë in plat glasskottels te laat groei. Vandag weet selfs skoolkinders van Petri-geregte.
Dogma van mikrobiologie
Suiwer (asceniese) kultuur - 'n stel (populasie of stam) mikroörganismes wat identiese morfologiese en biochemiese eienskappe het en afstammelinge van een sel is.
Isolasie van 'n suiwer kultuur behels die implementering van drie fases:
- Verkry en versamel die kultuur van mikroörganismes.
- Isolasie van suiwer kultuur.
- Bepaling en verifikasie van kultuursuiwerheid.
Suiwer kultuur-isolasiemetodes
In mikrobiologie word die volgende metodes gebruik om akseniese kultuur te verkryorganismes:
- Meganiese metodes (enting op Petri-skottels met 'n spatel of lus, inenting deur agar-verdunning - plaatverspreidings, skeidingsmetode gebaseer op mikro-organisme-motiliteit).
- Biologiese - 'n metode waarin laboratoriumdiere wat vatbaar is vir 'n patogeen, besmet is. Dit is hoe suiwer kulture van bakterieë uit die liggaam van muise geïsoleer word (byvoorbeeld pneumokokke en tularemia-basille).
- Metodes gebaseer op die selektiewe weerstand van mikroörganismes teen sekere faktore. Wanneer dit byvoorbeeld verhit word, sal alle spoorvormende bakterieë sterf, terwyl nie-spoorvormende bakterieë in suiwer kultuur sal bly. Wanneer dit aan sure blootgestel word, sterf bakterieë wat sensitief is daarvoor, terwyl suurbestande (byvoorbeeld tuberkulose-basille) oorleef. Die impak van antibiotika laat op die medium 'n suiwer kultuur van mikroörganismes wat nie sensitief daarvoor is nie. Die skep van 'n suurstofvrye omgewing sal aërobe van anaërobe skei.
Waarvoor is dit
Suiwer kulture geld:
- In wetenskaplike taksonomie wanneer mikroörganismes geklassifiseer word (die filogenetiese plek in die stelsel bepaal word).
- In die studie van oorerwing en veranderlikheid van organismes.
- In aansteeklike diagnostiek en opsporing van patogene.
- Wanneer 'n suiwer kultuur van bakterieë wat lei tot voedselbederf isoleer.
- In die vervaardiging van vitamiene, ensieme, antibiotika, serums en entstowwe.
- In die voedselbedryf (produksie van brood, wyn,kwas en bier (asynbakterieë en eensellige swamme gis), melksuurprodukte (laktobacilli en melksuurbakterieë)).
- In biotegnologie en in die studie van virusse.
In die natuur is alles heeltemal anders
In die 90's van die vorige eeu het alles skielik verander met betrekking tot suiwer kulture. Dit het geblyk dat wanneer mikroörganismes van twee suiwer stamme in een proefbuis gekombineer word, hulle heel anders optree as wat hulle alleen doen. Die biochemiese prosesse van hul lewensbelangrike aktiwiteit beïnvloed (onderdruk of stimuleer) mekaar. Dit is presies wat in natuurlike biome gebeur.
Die gevolgtrekking is eenvoudig: die eienskappe van suiwer kultuur in die laboratorium kan nie na natuurlike biome geëkstrapoleer word nie.
Genomiese Revolusie
Nog 'n slag is toegedien deur die genomiese identifikasie van mikroörganismes. Aanvanklik, vir die genomiese ontleding van mikroörganismes, het molekulêre genetici 'n gebied van ribosomale RNA gekies wat algemeen is vir alle bakterieë. In ooreenstemming met die verskille in die nukleotiedvolgorde in hierdie nukleïensuur, is alle bakterieë op grond van filogenetiese verwantskap versprei.
Dit is toe dat dit blyk dat gekweekte stamme en daardie bakterieë wat ons bestudeer het, ongeveer 5% uitmaak van alle bakterieë wat ons planeet bewoon. En, anders as kulturele stamme, weet ons niks van hul eienskappe en biochemie nie.
Nadat ons die ooreenstemmende volgorde in die genoom van 'n natuurlike stam gevind het, kan ons dit net op die filogenetiese boom enaanvaar dat dit in die natuur dieselfde eienskappe het as die naaste verwante stam van 'n suiwer lyn.
En wat is volgende?
Opeenvolging van die bakteriese genoom vanaf 'n enkele sel is nog in die toekoms. Vandag, terwyl dit duur en baie moeilik is. En so bly suiwer lyne die "goue reservaat" van mikrobiologie.
Al is die moeilikhede steeds. Byvoorbeeld, die bakterieë van "swart rokers" wat op die bodem van die see geleë is, is onlangs bestudeer. Die mikro-organisme is beskryf en sy genoom is in volgorde geplaas sonder om 'n suiwer kultuur te isoleer.
'n Soortgelyke situasie bestaan met bakterieë wat in die dieptes van goudmyne woon. Dit het geblyk dat dit 'n suiwer lyn van mikroörganismes is - die afstammelinge van een bakterie.
Hierdie organismes groei egter nie op voedingstowwe nie, en tot dusver het niemand daarin geslaag om 'n kolonie van 'n suiwer stam te laat groei nie.
Biotegnologienuus
Die mensdom staar baie vrae in die gesig in die ontwikkeling van hierdie tak van toegepaste kennis. En nie net biologies nie, maar ook eties. In watter mate kan 'n persoon die wêreld om hom verander en dit nie benadeel nie? Die vraag bly oop.
Maar vandag word biotegnologie in ons lewens ingebring. So, stamme van bakterieë wat in staat is om te voed op plastiek en dit ontbind is reeds geteel. Solank hulle dit stadig doen. Maar wetenskaplikes werk aan hul genoom. Niemand is verbaas dat alle menslike insulien deur geneties gemodifiseerde E. coli-bakterieë "gemaak" word nie.
'n Kunsmatige biosintesereeds vandag voorsien ons van biogas en biobrandstof in die vorm van hoë-molekulêre koolhidrate van natuurlike oorsprong (die afvalprodukte van bakterieë, protosoë swamme wat die biomassa van ons afval verwerk tot brandstof, energie, chemikalieë).
Bewerkbare grond en vars water is vandag die belangrikste komponent van beperkte natuurlike hulpbronne. Nuwe biotegnologieë (bioremediëring) bied die moontlikheid om mikroörganismes te gebruik om hul potensiaal te herstel en besoedelingstowwe te verwyder.
En dit is dit - die toekoms is reeds hier.
