✖


Jump to content

Микробиология

Чашка с агаром, покрытая микроорганизмами
Часть серии о
Биология
Наука жизни
Ключевые компоненты
Филиалы
Исследовать
Приложения

Микробиология (от древнегреческого μῑκρος ( mīkros ) «маленький», βίος ( bios ) « жизнь » и -λογία ( -logía ) «изучение») — это исследование микроорганизмов научное , в том числе одноклеточных (одноклеточных), многоклеточные (состоящие из сложных клеток) или бесклеточные (не имеющие клеток). [1] [2] Микробиология включает в себя множество субдисциплин, включая вирусологию , бактериологию , протистологию , микологию , иммунологию и паразитологию .

Эукариотические микроорганизмы обладают мембраносвязанными органеллами и включают грибы и протисты , тогда как прокариотические организмы, все из которых являются микроорганизмами, традиционно классифицируются как лишенные мембраносвязанных органелл и включают бактерии и археи . [3] [4] Микробиологи традиционно полагались на культуру, окрашивание и микроскопию для выделения и идентификации микроорганизмов. Однако менее 1% микроорганизмов, присутствующих в обычной среде, можно культивировать изолированно с использованием современных средств. [5] С появлением биотехнологии микробиологи в настоящее время полагаются на инструменты молекулярной биологии , такие как идентификация на основе последовательности ДНК, например, последовательность гена 16S рРНК, используемая для идентификации бактерий.

Вирусы по-разному классифицируются как организмы. [6] потому что их считали либо очень простыми микроорганизмами, либо очень сложными молекулами. Прионы , никогда не считавшиеся микроорганизмами, исследовались вирусологами; однако, поскольку клинические эффекты, связанные с ними, первоначально предполагались из-за хронических вирусных инфекций, вирусологи предприняли поиск и обнаружили «инфекционные белки».

Существование микроорганизмов было предсказано за много столетий до того, как они были впервые обнаружены, например, джайнами в Индии и Марком Теренцием Варроном в Древнем Риме. Первое зарегистрированное наблюдение под микроскопом плодовых тел плесени было сделано Робертом Гуком в 1666 году, но священник-иезуит Афанасий Кирхер, вероятно, был первым, кто увидел микробы, о которых он упомянул, наблюдая за молоком и гнилостным материалом в 1658 году. Антони ван Левенгук Считается, что отец микробиологии , наблюдавший и экспериментировавший с микроскопическими организмами в 1670-х годах, используя простые микроскопы своей конструкции. Научная микробиология получила развитие в 19 веке благодаря работам Луи Пастера и медицинской микробиологии Роберта Коха .

История [ править ]

Дополнительная информация: Протомикробиологи , История микроскопии и Микроскопическое открытие бактерий.
Авиценна постулировал существование микроорганизмов.

Гипотеза о существовании микроорганизмов возникла за много столетий до их фактического открытия. Существование невидимой микробиологической жизни было постулировано джайнизмом , основанным на учении Махавиры , еще в 6 веке до нашей эры (599–527 до н.э.). [7] : 24  Пол Дандас отмечает, что Махавира утверждал существование невидимых микробиологических существ, живущих в земле, воде, воздухе и огне. [7] : 88  В джайнских писаниях описываются нигоды , субмикроскопические существа, живущие большими скоплениями и имеющие очень короткую жизнь, которые, как говорят, пронизывают каждую часть вселенной, даже в тканях растений и плоти животных. [8] Римлянин ссылался на микробов , Марк Теренций Варрон когда предостерегал против размещения усадьбы вблизи болот, «потому что там рождаются мельчайшие существа, которых нельзя увидеть глазами, которые плавают в воздухе и проникают в тело через рот и нос и тем самым вызвать серьезные заболевания». [9]

Персидские ученые выдвинули гипотезу о существовании микроорганизмов, такие как Авиценна в своей книге «Канон медицины» , Ибн Зухр (также известный как Авензоар), открывший чесоточных клещей, и Ар-Рази, который дал самое раннее известное описание оспы в своей книге «Добродетельная жизнь». (аль-Хави). [10] ученый десятого века Даосский Баошэнцзин описывает «бесчисленные микроорганические черви», напоминающие семена овощей, что побудило голландского китаеведа Кристофера Шиппера заявить, что «китайцам того времени было известно о существовании вредных бактерий». [11]

В 1546 году Джироламо Фракасторо предположил, что эпидемические заболевания вызываются передаваемыми семеподобными сущностями, которые могут передавать инфекцию прямым или косвенным контактом или передачей через транспортное средство. [12]

Антони ван Левенгук (1632–1723)
Статуя Роберта Коха , одного из основоположников микробиологии, [13] в Берлине
Мартинуса Бейеринка часто считают основоположником вирусологии .

В 1676 году Антони ван Левенгук , проживший большую часть своей жизни в Делфте , Нидерланды, наблюдал бактерии и другие микроорганизмы с помощью однолинзового микроскопа собственной конструкции . [14] [2] Его считают отцом микробиологии , поскольку он использовал простые однолинзовые микроскопы собственной конструкции. [14] Хотя Ван Левенгука часто называют первым, кто наблюдал микробы, Роберт Гук сделал свое первое зарегистрированное микроскопическое наблюдение плодовых тел плесени в 1665 году. [15] Однако было высказано предположение, что священник-иезуит по имени Афанасий Кирхер был первым, кто наблюдал микроорганизмы. [16]

Кирхер был одним из первых, кто разработал волшебные фонарики для проекций, поэтому он был хорошо знаком со свойствами линз. [16] В 1646 году он написал «О чудесном строении вещей в природе, исследованном с помощью микроскопа», заявив, «кто поверит, что уксус и молоко изобилуют бесчисленным множеством червей». Он также отметил, что гнилой материал полон бесчисленных ползучих животных. Он опубликовал свою книгу «Scrutinium Pestis » («Исследование чумы») в 1658 году, правильно заявив, что болезнь была вызвана микробами, хотя то, что он увидел, скорее всего, было эритроцитами или лейкоцитами, а не самим возбудителем чумы. [16]

Рождение бактериологии [ править ]

Инновационная лабораторная посуда и экспериментальные методы, разработанные Луи Пастером и другими биологами, внесли свой вклад в развитие молодой области бактериологии в конце 19 века.

Область бактериологии (позже раздел микробиологии) была основана в 19 веке Фердинандом Коном , ботаником, чьи исследования водорослей и фотосинтезирующих бактерий привели его к описанию нескольких бактерий, включая Bacillus и Beggiatoa . Кон также был первым, кто сформулировал схему таксономической классификации бактерий и открыл эндоспоры . [17] Луи Пастер и Роберт Кох были современниками Кона и часто считаются отцами современной микробиологии. [16] и медицинская микробиология соответственно. [18] Пастер наиболее известен своей серией экспериментов, призванных опровергнуть широко распространенную в то время теорию самопроизвольного зарождения , тем самым укрепив идентичность микробиологии как биологической науки. [19] Один из его учеников, Адриен Сертес, считается основоположником морской микробиологии. [20] Пастер также разработал методы консервирования пищевых продуктов ( пастеризацию ) и вакцины против ряда заболеваний, таких как сибирская язва , птичья холера и бешенство . [2] Кох наиболее известен своим вкладом в микробную теорию болезней , доказав, что конкретные заболевания вызываются конкретными патогенными микроорганизмами. Он разработал ряд критериев, которые стали известны как постулаты Коха . Кох был одним из первых ученых, сосредоточившихся на выделении бактерий в чистой культуре, что привело к описанию нескольких новых бактерий, включая Mycobacterium Tuberculosis , возбудителя туберкулеза . [2]

Хотя Пастера и Коха часто считают основоположниками микробиологии, их работа не отражает точного разнообразия микробного мира из-за их исключительного внимания к микроорганизмам, имеющим прямое медицинское значение. Лишь в конце XIX века и в работах Мартинуса Бейеринка и Сергея Виноградского была раскрыта истинная широта микробиологии. [2] Бейеринк внес два важных вклада в микробиологию: открытие вирусов и развитие методов обогащения культур . [21] Хотя его работа над вирусом табачной мозаики заложила основные принципы вирусологии, именно его разработка накопительного культивирования оказала самое непосредственное влияние на микробиологию, позволив культивировать широкий спектр микробов с совершенно различной физиологией. Виноградский первым развил представление о хемолитотрофии и тем самым выявил существенную роль микроорганизмов в геохимических процессах. [22] Он был ответственным за первое выделение и описание как нитрифицирующих , так и азотфиксирующих бактерий . [2] Французско-канадский микробиолог Феликс д'Эрель совместно открыл бактериофаги в 1917 году и был одним из первых прикладных микробиологов. [23]

Джозеф Листер был первым, кто применил феноловое дезинфицирующее средство для открытых ран пациентов. [24]

Филиалы [ править ]

Университетская лаборатория пищевой микробиологии
Основная статья: Разделы микробиологии

Отрасли микробиологии можно разделить на прикладные науки или разделить по таксономии, как в случае с бактериологией , микологией , протозоологией , вирусологией , психологией и микробной экологией . Между отдельными разделами микробиологии существует значительное совпадение друг с другом и с другими дисциплинами, и некоторые аспекты этих разделов могут выходить за рамки традиционных рамок микробиологии. [25] [26] Чистая исследовательская отрасль микробиологии называется клеточной микробиологией .

Приложения [ править ]

Хотя некоторые люди боятся микробов из-за связи некоторых микробов с различными заболеваниями человека, многие микробы также ответственны за многочисленные полезные процессы, такие как промышленное брожение (например, производство алкоголя , уксуса и молочных продуктов ), производство антибиотиков и действуют как молекулярные средства для переноса ДНК в сложные организмы, такие как растения и животные. Ученые также использовали свои знания о микробах для производства биотехнологически важных ферментов, таких как Taq-полимераза . [27] репортерные гены для использования в других генетических системах и новых методах молекулярной биологии, таких как двухгибридная система дрожжей . [28]

Бактерии могут быть использованы для промышленного производства аминокислот . органические кислоты , витамины , белки , антибиотики и другие коммерчески используемые метаболиты производятся микроорганизмами. Corynebacterium Glutamicum — один из наиболее важных видов бактерий, ежегодно производящий более двух миллионов тонн аминокислот, главным образом L-глутамата и L-лизина. [29] Поскольку некоторые бактерии обладают способностью синтезировать антибиотики, их используют в лечебных целях, например, Streptomyces для производства аминогликозидных антибиотиков . [30]

Бродильные резервуары с дрожжами , используемые для варки пива

Различные биополимеры , такие как полисахариды , полиэфиры и полиамиды , производятся микроорганизмами. Микроорганизмы используются для биотехнологического производства биополимеров с индивидуальными свойствами, подходящих для дорогостоящих медицинских применений, таких как тканевая инженерия и доставка лекарств. Микроорганизмы используются, например, для биосинтеза ксантана , альгината , целлюлозы , цианофицина , поли(гамма-глутаминовой кислоты), левана , гиалуроновой кислоты , органических кислот, олигосахаридов , полисахаридов и полигидроксиалканоатов. [31]

Микроорганизмы полезны для микробного биоразложения или биоремедиации бытовых, сельскохозяйственных и промышленных отходов и подземного загрязнения почв, отложений и морской среды. Способность каждого микроорганизма разлагать токсичные отходы зависит от природы каждого загрязнителя . Поскольку на объектах обычно присутствует несколько типов загрязнителей, наиболее эффективным подходом к микробному биоразложению является использование смеси видов и штаммов бактерий и грибов, каждый из которых специфичен для биоразложения одного или нескольких типов загрязнителей. [32]

Симбиотические микробные сообщества приносят пользу здоровью людей и животных, включая улучшение пищеварения, выработку полезных витаминов и аминокислот и подавление патогенных микробов. Некоторую пользу можно получить, употребляя в пищу ферментированные продукты, пробиотики (бактерии, потенциально полезные для пищеварительной системы) или пребиотики (вещества, потребляемые для стимулирования роста пробиотических микроорганизмов). [33] [34] Способы влияния микробиома на здоровье человека и животных, а также методы воздействия на микробиом являются активными областями исследований. [35]

Исследования показали, что микроорганизмы могут быть полезны при лечении рака . Различные штаммы непатогенных клостридий могут проникать и размножаться в солидных опухолях . Клостридиальные векторы можно безопасно вводить, и их потенциал по доставке терапевтических белков был продемонстрирован на различных доклинических моделях. [36]

Некоторые бактерии используются для изучения фундаментальных механизмов. Пример модельных бактерий, используемых для изучения подвижности [37] или производство полисахаридов и развитие Myxococcus xanthus . [38]

См. также [ править ]

Профессиональные организации
Журналы

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Микробиология» . Природа . Природное портфолио ( Springer Nature ) . Проверено 01 февраля 2020 г.
  2. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и ж Мэдиган М., Мартинко Дж., ред. (2006). Брок Биология микроорганизмов (13-е изд.). Образование Пирсона . п. 1096. ИСБН  978-0-321-73551-5 .
  3. ^ Уитмен ВБ (2015). Уитмен В.Б., Рейни Ф., Кемпфер П., Трухильо М., Чун Дж., Девос П., Хедлунд Б., Дедыш С. (ред.). Руководство Берджи по систематике архей и бактерий . Джон Уайли и сыновья. CiteSeerX   10.1.1.737.4970 . дои : 10.1002/9781118960608 . ISBN  9781118960608 .
  4. ^ Пейс НР (май 2006 г.). «Время перемен» . Природа . 441 (7091): 289. Бибкод : 2006Natur.441..289P . дои : 10.1038/441289a . ПМИД   16710401 . S2CID   4431143 .
  5. ^ Аманн Р.И., Людвиг В., Шляйфер К.Х. (март 1995 г.). «Филогенетическая идентификация и обнаружение in situ отдельных микробных клеток без культивирования» . Микробиологические обзоры . 59 (1): 143–169. дои : 10.1128/мр.59.1.143-169.1995 . ПМК   239358 . ПМИД   7535888 .
  6. ^ Райс Дж. (27 марта 2007 г.). «Живы ли вирусы?» . Проверено 23 июля 2007 г.
  7. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Дандас П. (2002). Хиннелс Дж. (ред.). Джайн . Лондон: Рутледж. ISBN  978-0-415-26606-2 .
  8. ^ Джайни П. (1998). Джайнский путь очищения . Нью-Дели: Мотилал Банарсидасс. п. 109. ИСБН  978-81-208-1578-0 .
  9. ^ Варрон М.Т. (1800 г.). Три книги М. Теренция Варрона о земледелии . Том. 1. Чаринг-Кросс, Лондон: Издательство Университета. п. xii.
  10. ^ «В исламской цивилизации - Диван аль-Араб» [Микробиология в исламе]. Diwanalarab.com (на арабском языке) . Проверено 14 апреля 2017 г.
  11. ^ Хуан, Ши-Шань Сьюзен (2011). «Даосские образы тела и космоса, Часть 2: Телесные черви и внутренняя алхимия». Журнал даосских исследований . 4 (1): 32–62. дои : 10.1353/дао.2011.0001 . ISSN   1941-5524 . S2CID   57857037 .
  12. ^ Фракасторо Г. (1930) [1546]. De Contagione et Contagiosis Morbis [ О заражении и инфекционных болезнях ] (на латыни). Перевод Райта У.К. Нью-Йорк: ГП Патнэм.
  13. ^ «РКИ — Роберт Кох — Роберт Кох: Один из основоположников микробиологии» .
  14. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Переулок N (апрель 2015 г.). «Невидимый мир: размышления о Левенгуке (1677) 'О зверушках' » . Философские труды Лондонского королевского общества. Серия Б, Биологические науки . 370 (1666): 20140344. doi : 10.1098/rstb.2014.0344 . ПМК   4360124 . ПМИД   25750239 .
  15. ^ Гест Х (2005). «Замечательное видение Роберта Гука (1635–1703): первого наблюдателя мира микробов». Перспективы биологии и медицины . 48 (2): 266–272. дои : 10.1353/pbm.2005.0053 . ПМИД   15834198 . S2CID   23998841 .
  16. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д Уэйнрайт М. (2003). Альтернативный взгляд на раннюю историю микробиологии . Достижения прикладной микробиологии. Том. 52. С. 333–55. дои : 10.1016/S0065-2164(03)01013-X . ISBN  978-0-12-002654-8 . ПМИД   12964250 .
  17. ^ Дрюс Дж. (1999). «Фердинанд Кон, один из основоположников микробиологии». Новости АСМ . 65 (8): 547.
  18. ^ Райан К.Дж., Рэй К.Г., ред. (2004). Медицинская микробиология Шерриса (4-е изд.). МакГроу Хилл. ISBN  978-0-8385-8529-0 .
  19. ^ Борденейв Дж. (май 2003 г.). «Луи Пастер (1822-1895)». Микробы и инфекции . 5 (6): 553–560. дои : 10.1016/S1286-4579(03)00075-3 . ПМИД   12758285 .
  20. ^ Адлер А., Дюкер Э. (март 2018 г.). «Когда пастеровская наука вышла в море: рождение морской микробиологии». Журнал истории биологии . 51 (1): 107–133. дои : 10.1007/s10739-017-9477-8 . ПМИД   28382585 . S2CID   22211340 .
  21. ^ Джонсон Дж. (2001) [1998]. «Мартинус Виллем Бейеринк» . АПСнет . Американское фитопатологическое общество. Архивировано из оригинала 20 июня 2010 г. Проверено 2 мая 2010 г. Получено из Интернет-архива 12 января 2014 г.
  22. ^ Паустиан Т., Робертс Г. (2009). «Бейеринк и Виноградский открывают область экологической микробиологии» . Через микроскоп: взгляд на все маленькое (3-е изд.). Учебные консорциумы. § 1–14.
  23. ^ Кин EC (декабрь 2012 г.). «Феликс д'Эрель и наше микробное будущее». Будущая микробиология . 7 (12): 1337–1339. дои : 10.2217/fmb.12.115 . ПМИД   23231482 .
  24. ^ Листер Би Джей (август 2010 г.). «Классика: Об антисептическом принципе в хирургической практике. 1867» . Клиническая ортопедия и связанные с ней исследования . 468 (8): 2012–2016. дои : 10.1007/s11999-010-1320-x . ПМЦ   2895849 . ПМИД   20361283 .
  25. ^ «Отрасли микробиологии» . Общая микронаука . 13 января 2017 г. Проверено 10 декабря 2017 г.
  26. ^ Мэдиган М.Т., Мартинко Дж.М., Бендер К.С., Бакли Д.Х., Шталь Д.А. (2015). Брок Биология микроорганизмов (14-е изд.). Пирсон. ISBN  978-0321897398 .
  27. ^ Гельфанд Д.Х. (1989). «Taq ДНК-полимераза». В Эрлихе Х.А. (ред.). ПЦР-технология . Пэлгрейв Макмиллан, Великобритания. стр. 17–22. дои : 10.1007/978-1-349-20235-5_2 . ISBN  978-1-349-20235-5 . S2CID   100860897 . {{cite book}}: |work= игнорируется ( помогите )
  28. ^ Утц, Питер (декабрь 2012 г.). "Редакция журнала "Дрожжевая двугибридная система" " . Методы . 58 (4): 315–316. дои : 10.1016/j.ymeth.2013.01.001 . ISSN   1095-9130 . ПМИД   23317557 .
  29. ^ Бурковский А, изд. (2008). Коринебактерии: геномика и молекулярная биология . Кайстер Академик Пресс. ISBN  978-1-904455-30-1 . Проверено 25 марта 2016 г.
  30. ^ Фурми Д., Рехт М.И., Бланшар С.С., Пуглиси Дж.Д. (ноябрь 1996 г.). «Структура А-сайта 16S рибосомальной РНК Escherichia coli в комплексе с аминогликозидным антибиотиком». Наука . 274 (5291): 1367–1371. Бибкод : 1996Sci...274.1367F . дои : 10.1126/science.274.5291.1367 . ПМИД   8910275 . S2CID   21602792 .
  31. ^ Рем Б.Х., изд. (2008). Микробное производство биополимеров и полимерных предшественников: применение и перспективы . Кайстер Академик Пресс. ISBN  978-1-904455-36-3 . Проверено 25 марта 2016 г.
  32. ^ Диас Э, изд. (2008). Микробная биодеградация: геномика и молекулярная биология (1-е изд.). Кайстер Академик Пресс. ISBN  978-1-904455-17-2 . Проверено 25 марта 2016 г.
  33. ^ Макфарлейн Г.Т., Каммингс Дж.Х. (апрель 1999 г.). «Пробиотики и пребиотики: может ли регулирование деятельности кишечных бактерий принести пользу здоровью?» . БМЖ . 318 (7189): 999–1003. дои : 10.1136/bmj.318.7189.999 . ПМЦ   1115424 . ПМИД   10195977 .
  34. ^ Таннок Г.В., изд. (2005). Пробиотики и пребиотики: научные аспекты . Кайстер Академик Пресс. ISBN  978-1-904455-01-1 . Проверено 25 марта 2016 г.
  35. ^ Веннер М. (30 ноября 2007 г.). «Люди несут больше бактериальных клеток, чем человеческие» . Научный американец . Проверено 14 апреля 2017 г.
  36. ^ Менгеша А., Дюбуа Л., Паесманс К., Воутерс Б., Ламбин П., Тейс Дж. (2009). «Клостридии в противоопухолевой терапии». В Брюггеманн Х, Готшальк Г (ред.). Клостридии: молекулярная биология в постгеномную эпоху . Кайстер Академик Пресс. ISBN  978-1-904455-38-7 .
  37. ^ Зусман Д.Р., Скотт А.Е., Ян З., Кирби-младший (ноябрь 2007 г.). «Хемосенсорные пути, подвижность и развитие Myxococcus xanthus». Обзоры природы. Микробиология . 5 (11): 862–872. дои : 10.1038/nrmicro1770 . ПМИД   17922045 . S2CID   2340386 .
  38. ^ Ислам С.Т., Вергара Альварес И., Саиди Ф., Джузеппи А., Виноградов Е., Шарма Г. и др. (июнь 2020 г.). «Модуляция многоклеточности бактерий посредством пространственно-специфической секреции полисахаридов» . ПЛОС Биология . 18 (6): e3000728. дои : 10.1371/journal.pbio.3000728 . ПМК   7310880 . ПМИД   32516311 .

Дальнейшее чтение [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

В Wikisource есть оригинальные работы по теме: Микробиология.
В Викиверситете вы можете узнать больше и рассказать другим о микробиологии на кафедре микробиологии.
Ресурсы библиотеки о
Микробиология
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Microbiology&oldid=1226575154"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 43ff3dac4fba5eeb84285b6e53718993__1717155600
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/43/93/43ff3dac4fba5eeb84285b6e53718993.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Microbiology - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)