Колонна Виноградского
Колонка Виноградского — простое устройство для культивирования большого разнообразия микроорганизмов . Устройство, изобретенное в 1880-х годах Сергеем Виноградским , представляет собой столб прудовой грязи и воды, смешанный с источником углерода, таким как газета (содержащая целлюлозу ), почерневший зефир или яичная скорлупа (содержащая карбонат кальция ), и источником серы , таким как гипс. ( сульфат кальция ) или яичный желток. Инкубация колонки под солнечным светом в течение нескольких месяцев приводит к образованию аэробного / анаэробного градиента, а также градиента сульфидов. Эти два градиента способствуют росту различных микроорганизмов, таких как Clostridium , Desulfovibrio , Chlorobium , Chromatium , Rhodomicrobium и Beggiatoa , а также многих других видов бактерий, цианобактерий и водорослей.
Колонка обеспечивает многочисленные градиенты, в зависимости от дополнительных питательных веществ, из которых могут расти разнообразные вышеупомянутые организмы. Аэробная водная фаза и анаэробная фаза грязи или почвы являются одним из таких различий. Из-за низкой растворимости кислорода в воде вода быстро становится бескислородной по отношению к границе раздела грязи и воды. Анаэробные фототрофы все еще присутствуют в значительной степени в фазе ила, и все еще существует способность к созданию биопленок и расширению колоний. Водоросли и другие аэробные фототрофы присутствуют вдоль поверхности и воды верхней половины столбиков.
Строительство
[ редактировать ]Колонка представляет собой грубую смесь ингредиентов – точные измерения не имеют решающего значения. Высокий стакан (30 см в длину, >5 см в ширину) на треть наполняют прудовой илом, не допуская попадания палочек, мусора и пузырьков воздуха. Требуется добавка ~0,25% по весу карбоната кальция и ~0,50% по весу сульфата кальция или сульфата натрия (измельченная яичная скорлупа и яичный желток соответственно богаты этими минералами), смешанные с измельченной газетой, фильтровальной бумагой или сеном ( для целлюлозы). Дополнительный анаэробный слой, на этот раз из грязи без добавок, наполняет контейнер на две трети. Альтернативно, некоторые процедуры требуют использования песка для слоя над обогащенным осадком, чтобы облегчить наблюдение и отбор проб полученных популяций. Далее следует вода из пруда, чтобы пропитать ил (или песок) и занять половину оставшегося объема. Колонку плотно закрывают, чтобы предотвратить испарение воды, и инкубируют в течение нескольких месяцев при ярком естественном освещении.
После того, как колонка будет плотно закрыта, в первую очередь будут развиваться анаэробные бактерии, в том числе Clostridium spp. Эти анаэробные бактерии будут потреблять целлюлозу в качестве источника энергии. Как только это начинается, они создают CO 2 , который используется другими бактериями, и таким образом начинается цикл. Со временем в столбце появятся цветные слои разных бактерий. Внизу колонки будет черная анаэробная зона с преобладанием H 2 S и сероредуцирующими бактериями, верхний слой будет состоять из зеленых серофотосинтетических анаэробных бактерий, затем слой будет фиолетовым, который представляет собой серные анаэробные бактерии, за которым следует еще один столбец фиолетовых анаэробов. несерные бактерии, а вверху будет слой цианобактерий, которые являются сероокисляющими бактериями. Этот верхний слой аэробных бактерий производит O 2 , который возвращается в колонку для облегчения дальнейших реакций. [1]
Хотя колонка Виноградского является отличным инструментом для наблюдения за целыми сообществами бактерий, она не позволяет увидеть плотность или отдельные бактериальные колонии. Для завершения своего цикла также требуется много времени. Однако не следует упускать из виду его важность в экологической микробиологии, поскольку он по-прежнему является отличным инструментом для определения основных бактериальных сообществ в образце. [2]