Содержание
- Типы микроорганизмов
- Классификация микроорганизмов в микробиологии
- История микробиологии
- Инфекционные микроорганизмы
- Микроорганизмы, полезные для человека
- Области микробиологии
- Будущее микробиологии
Область микробиологии имеет решающее значение для людей не только из-за инфекционных заболеваний, вызываемых этими микробами, но и потому, что «хорошие» микроорганизмы необходимы нам для жизни на планете. Учитывая, что количество бактерий в нашем теле и на нем превышает количество наших собственных клеток, эту область исследований можно считать одной из самых важных областей знаний и исследований.
Типы микроорганизмов
Микроорганизмы или «микробы» - это маленькие живые существа. Большинство этих организмов невозможно увидеть невооруженным глазом, и до изобретения микроскопа и теории микробов мы не знали, насколько они многочисленны.
Микробы можно найти практически везде на Земле. Их можно найти в кипящих водоемах Йеллоустона и в вулканических жерлах на самых низких глубинах моря. Они могут жить в солончаках, а некоторые преуспевают в соленой воде (особенно из-за использования соли в качестве консерванта). Некоторым нужен кислород для роста, а другим нет.
Самый «стойкий» микроорганизм в мире - это бактерии, называемые Дейнококк радио транс, бактерии, которые, как следует из названия, могут противостоять радиации в феноменальной степени, но также могут выжить без воды, воздействия сильных кислот и даже в вакууме.
Классификация микроорганизмов в микробиологии
Есть много разных способов, которыми ученые классифицировали и при этом пытались разобраться в миллионах микробов в нашей среде.
Многоклеточные против одноклеточных против бесклеточных
Один из способов классификации микробов - наличие у них клеток, и если да, то их количество. Микроорганизмы могут быть:
- Многоклеточный - имеет более одной клетки.
- Одноклеточный - Одноклеточный.
- Бесклеточные - клетки с недостатком, такие как вирусы и прионы. (Прионы обычно называют «инфекционными белками», а не микробами.)
Эукариоты против прокариот
Другой способ классификации микроорганизмов связан с типом клетки. К ним относятся эукариоты и прокариоты:
- Эукариоты - это микробы со «сложными клетками», которые имеют собственное ядро и органеллы, связанные с мембраной. Примеры эукариот включают гельминтов (червей), простейших, водорослей, грибов и дрожжей.
- Прокариоты - это микробы с «простыми клетками», не имеющими настоящего ядра и не имеющих мембраносвязанных органелл. Примеры включают бактерии.
Основные классы микроорганизмов
Различные типы микробов также можно разделить на:
- Паразиты: Иногда паразиты пугают больше, чем другие микроорганизмы, по крайней мере, когда их можно увидеть невооруженным глазом. К паразитам относятся гельминты (черви), сосальщики, простейшие и другие. Примеры паразитарных инфекций включают малярию, лямблиоз и африканскую сонную болезнь. Известно, что аскаридоз (круглые черви) поражает 1 миллиард человек во всем мире.
- Грибы и дрожжи: Грибы - это микроорганизмы, в чем-то похожие на растения. Дрожжи - это разновидность грибка. Примеры включают микоз стопы или другие типы дрожжевых инфекций, которые подпадают под класс грибковых инфекций. В эту категорию также входят грибы и плесень. Как и у бактерий, у нас есть много «хороших грибов», которые живут на нашем теле и не вызывают болезней.
- Бактерии: В нашем теле и на теле больше бактерий, чем в человеческих клетках, но подавляющее большинство этих бактерий являются «здоровыми бактериями». Они защищают нас от заражения вредными или патологическими бактериями и играют роль в переваривании пищи. Примеры инфекций, вызванных бактериями, включают туберкулез и стрептококковую инфекцию.
- Вирусы: Вирусов очень много в природе, хотя большинство людей знакомо с вирусами, вызывающими болезни. Вирусы также могут инфицировать другие микроорганизмы, такие как бактерии, а также растения. Иммунизация снизила риск возникновения некоторых пугающих болезней, но другие, такие как Эбола и вирус Зика, напоминают нам, что мы еще не начали преодолевать эти миниатюрные угрозы.
- Прионы: Большинство ученых в настоящее время классифицируют прионы не как микроорганизмы, а как «инфекционные белки». Тем не менее, они часто изучаются вирусологами. Прионы - это, по сути, часть неправильно свернутого белка, и поначалу они могут не показаться пугающими. Тем не менее прионные болезни, такие как коровье бешенство, являются одними из самых опасных инфекционных заболеваний.
История микробиологии
То, что мы теперь знаем о микроорганизмах и что будет обсуждаться ниже, является относительно новым в истории. Кратко рассмотрим историю микробиологии:
Первый микроскоп / первые визуализированные микроорганизмы: Первый крупный шаг в микробиологии произошел, когда ван Левенгук (1632-1723) создал первый микроскоп с одной линзой. Через объектив с увеличением примерно в 300 раз он впервые смог визуализировать бактерии (по соскобам со своих зубов).
Развитие теории микробов: Организм человека признали источником инфекции три ученых:
- Доктор Оливер Вендалл Холмс обнаружили, что у женщин, родивших дома, вероятность развития инфекций ниже, чем у женщин, родивших в больнице.
- Д-р Игнац Земмельвейс связали инфекции с врачами, которые приходили прямо из кабинета вскрытия в родильное отделение, не вымыв рук.
- Джозеф Листер внедрили асептические методы, включая мытье рук и использование тепла для стерилизации.
Теория зародыша: Двумя людьми, которым больше всего приписывают принятие теории микробов, были Луи Пастер и Роберт Кох:
- Луи Пастер (1822-1895): Пастеру приписывают теорию биогенеза, отмечая, что все живые существа происходят из чего-то, а не из преобладающей точки зрения во время спонтанного зарождения. Он утверждал, что многие болезни были вызваны микробами (а не грехом, гневом Бога и другими потенциальными причинами). Он показал, что микроорганизмы ответственны за ферментацию и порчу, и разработал метод, называемый пастеризацией, который используется до сих пор. Он также разработал вакцины против бешенства и сибирской язвы.
- Роберт Кох (1843-1910): Кох является автором «постулатов Коха» - серии научных шагов, которые доказали теорию микробов и с тех пор использовались в научных исследованиях (с некоторыми изменениями). Он определил причину туберкулеза, сибирской язвы и холеры.
С тех пор есть несколько достопримечательностей:
- 1892 - Дмитрий Иосифович Иваноски обнаружил первый вирус.
- 1928 - Александр Флеминг открыл пенициллин.
- 1995 - Опубликована первая геномная последовательность микробов.
Инфекционные микроорганизмы
Когда мы думаем о микроорганизмах, большинство из нас думает о болезнях, хотя эти маленькие «жучки» в целом скорее помогут нам, чем навредят. (Не забудьте прочитать о «хороших микробах» ниже.)
Менее века назад и в настоящее время во многих местах мира инфекции, вызванные микроорганизмами, были основной причиной смерти. Ожидаемая продолжительность жизни в Соединенных Штатах за последнее столетие резко увеличилась не только потому, что мы живем дольше, но главным образом потому, что в детстве умирает меньше детей.
В Соединенных Штатах сердечно-сосудистые заболевания и рак сейчас являются первой и второй по значимости причинами смерти. По данным Всемирной организации здравоохранения, в странах с низким уровнем доходов во всем мире основной причиной смерти являются инфекции нижних дыхательных путей, за которыми следуют диарейные заболевания.
Появление вакцин и антибиотиков, а также, что еще важнее, чистой воды снизило нашу озабоченность по поводу инфекционных организмов, но было бы неправильно проявлять высокомерие. В настоящее время мы сталкиваемся не только с возникающими инфекционными заболеваниями, но и с устойчивостью к антибиотикам.
Микроорганизмы, полезные для человека
Хотя мы редко говорим об этом, микроорганизмы не только полезны, но и необходимы почти во всех аспектах нашей жизни. Микробы важны в:
- Защита нашего организма от «плохих» микробов.
- Приготовление пищи: от йогурта до алкогольных напитков, ферментация - это метод, при котором рост микробов используется для создания пищи. Это один из примеров, однако, микробы являются нижней частью пищевой цепочки на протяжении большей части жизни.
- Разборка отходов на земле и переработка атмосферных газов наверху. Бактерии могут помочь даже с такими сложными отходами, как разливы нефти и ядерные отходы.
- Производство витаминов, таких как витамин К и некоторые витамины группы В. Бактерии также чрезвычайно важны для пищеварения.
- Хранение информации. В области криптографии даже изучаются способы использования бактерий в качестве жесткого диска для хранения информации.
Мало того, что микробы выполняют множество функций для мы - они часть нас. Считается, что бактерий в нашем теле и на нем в 10 раз больше, чем наших клеток.
Вы, наверное, слышали последние новости о здоровом питании. Помимо брокколи и черники, большинство экспертов в области здравоохранения рекомендуют есть ферментированные продукты ежедневно или, по крайней мере, как можно чаще. Без бактерий не было бы брожения.
При рождении в организме младенцев нет бактерий. Первые бактерии они приобретают при прохождении через родовые пути. (Некоторые считают, что отсутствие бактериального заражения через родовые пути является причиной того, что ожирение и аллергия чаще встречаются у детей, рожденных с помощью кесарева сечения.)
Если вы в последнее время читали новости, было даже высказано предположение, что бактерии в нашем кишечнике ответственны за наше повседневное настроение. Изучение микробиома сейчас используется для объяснения многих вещей, например, почему антибиотики могут приводить к увеличению веса.
Области микробиологии
В области микробиологии есть несколько различных областей. Примеры некоторых из этих полей с разбивкой по типам организмов включают:
- Паразитология: Изучение паразитологии
- Микология: Изучение грибов
- Бактериология: Изучение бактерий
- Вирусология: Изучение вирусов
- Протозоология: Изучение простейших
- Психология: Изучение водорослей
Сферы микробиологии также могут быть разбиты по объему, чтобы включать широкий круг тем. Вот несколько примеров из многих:
- Микробная физиология (рост, метаболизм и структура микробов)
- Микробная генетика
- Микробная эволюция
- Экологическая микробиология
- Промышленная микробиология (например, очистка сточных вод)
- Пищевая микробиология (ферментация)
- Биотехнологии
- Биоремедиация
Будущее микробиологии
Область микробиологии увлекательна, и мы многого не знаем. Что мы, возможно, получили больше всего в этой области, так это то, что нам еще очень многое предстоит узнать.
Микробы могут не только вызывать заболевания, но их можно использовать для разработки лекарств для борьбы с другими микробами (например, пенициллин). Некоторые вирусы, по-видимому, вызывают рак, в то время как другие оцениваются как способ борьбы с раком.
Одна из самых важных причин, по которой люди знакомятся с микробиологией, - это уважать этих «существ», которых намного больше, чем нас. Считается, что устойчивость к антибиотикам увеличивается из-за неправильного использования не только антибиотиков, но и антибактериального мыла. И это только при взгляде на микробы, которые мы в настоящее время распознаем. В связи с появлением инфекционных заболеваний и возможностью путешествовать почти в любую точку мира тремя рейсами, микробиологи нуждаются в обучении и подготовке.