Inimest ümbritseb elupaik, mille teatud komponente me ei näe. Ja kuna lisaks inimestele ja loomadele on olemas ka mikrokosmos, mis otseselt või kaudselt mõjutab kogu keskkonda, siis vajab see uurimist. Mikrobioloogia on teadus, mille meetodid ja eesmärgid on suunatud elusate mikroorganismide, nende arengu- ja elumustrite ning loodusega ja vahetult inimesega suhtlemise tunnuste uurimisele, on mikrobioloogia.
Mikrobioloogia tõus
Ülikooli tavakursuse "Mikrobioloogia" osana sisaldavad loengud teaduse ajalooga seotud materjale. Veelgi enam, selle arengus paistab silma kirjeldav periood, mis sai alguse mikroskoobi leiutamisest ja esimeste bakteritega arvestamisest. Seejärel ilmutati teadusele järk-järgult uusi organisme ja nende tähendus muutus inimesele arusaadavamaks. Samal ajal avastati veelgi inimeste haigusi põhjustavaid patogeene.
Periood alates1880–1890, mida peetakse mikrobioloogia "kuldajastuks", mida iseloomustab sel ajal suurim avastuste arv. Ja ei saa tähelepanuta jätta Robert Kochi (allpool pildil) teeneid, kes töötas välja meetodid mikroobide isoleerimiseks fookustest. Seejärel on mikroorganismide tuvastamiseks juba välja töötatud teisi meetodeid. Põhjalikum alt uuriti nende omadusi ja rolli biotsenoosides, aga ka inimelus.
Teadlaste panus teaduse arengusse
Esimene teadlane, kes püüdis mikromaailma organisme süstematiseerida, oli Otto Friedrich Müller. Ta tuvastas 379 erinevat tüüpi mikroorganismi. Ta määras nad teatud klassidesse. Mikrobioloogiat, kanalisatsiooni ja epidemioloogiat ei olnud veel praktikas juurutatud ning mikroobe mõisteti juba eraldiseisvate organismidena, kes elavad inimsilmale kättesaamatus maailmas.
Louis Pasteuri ja Robert Kochi uuringud aitasid seda maailma ära tunda ja selle kohta rohkem teada saada. Viimane suutis välja töötada põhimõtted mikroorganismide eraldamiseks haigetelt inimestelt võetud uuritavast materjalist ja Pasteur (koos Kochiga) jõudis järeldusele, et mikroobid on nakkuspatoloogiate tekitajad. Muide, ajal, mil nakkused andsid üldisesse esinemissagedusse kõige suurema panuse, oli nende uuringute roll väga oluline.
Juba pärast seda ilmub teadusajalukku palju uusi nimesid. Nii arenes mikrobioloogia. Teadlased andsid sellele suurele eesmärgile tohutu panuse, ülistades nende nimesid. Näitena võime tuua sellised uurijad nagu M. V. Beijerink, S. N. Vinogradsky, G. Kh. Gram, I. I. Mechnikov, D. I. Ivanovsky, L. S. Tsenkovsky, E. A. Bering, Z. A. Waksman, A. Calmette, R. F. Peyton jt. Muidugi pole see teaduse valgustajate täielik loetelu ja veelgi enam, me ei saanud artikli raames kirjeldada kõiki nende eeliseid. Kursusel nimega "Mikrobioloogia" (loengud ja praktilised harjutused) uuritakse üksikasjalikult paljusid nende teadlaste uurimistöö tulemusi.
Mikrobioloogia arenenud valdkonnad
Iga teaduse praeguses arengujärgus täiustatakse uurimismeetodeid, mis tähendab, et on olemas võimalused teatud mikroorganismide ja nende omaduste täielikumaks uurimiseks. Selle tulemusena tehakse avastusi, mis võimaldavad kaudselt või otseselt rakendada teadmisi mikroobide kohta mis tahes tööstusharus. Sel põhjusel ei ole mikrobioloogia ainult teoreetiline teadmiste valdkond. See on teadus, millel on mõned harud:
- üldmikrobioloogia;
- meditsiin (mükoloogia, bakterioloogia, viroloogia, protozooloogia);
- veterinaar;
- tööstuslik;
- põllumajandus;
- sanitaarmikrobioloogia haru;
- veemikrobioloogia.
Meditsiiniline mikrobioloogia on terviklik teadus, sealhulgas mükoloogia, bakterioloogia, protozooloogia, viroloogia, kanalisatsioon ja immunoloogia. On välja töötatud meetodid nakkushaiguste patogeenide tuvastamiseks ja tõhusate ravimite kasutamiseks nende raviks, ennetada haigusi, mis varem põhjustasid tohutu suremusega pandeemiaid.
Immunoloogia, mis on tingitud immuunsuse biokeemiliste protsesside keerukusest, hargnes mikrobioloogiast peaaegu omaette teaduseks. Tänapäeval on see kombineeritud onkoloogia ja allergoloogiaga. Samas pole vähem tähtsad ka teised mikrobioloogia harud: need võimaldavad hinnata mikroobide geenitehnoloogia kasutamise väljavaateid, soovitada kliima ning ookeani ja maismaa biotsenooside arengut. Samuti on oluline mikroorganismide võimalik kasutamine põllumajanduses kahjurite tõrjeks või saagikuse suurendamiseks.
Mikrobioloogia eesmärgid
Igal eraldiseisval mikrobioloogia harul on oma eesmärgid ja meetodid, mis võimaldavad neid saavutada. Eelkõige on meditsiinilise mikrobioloogia eesmärk uurida patogeensete ja oportunistlike mikroorganismide maksimaalset võimalikku arvu, nende koostoimet inimkehaga, samuti võimalikke viise infektsioonidega kokkupuutumise vastu võitlemiseks ja nende ravimiseks.
Mikroobdiagnostika täiustamine, patogeense mikrofloora koldete likvideerimine biosfääris, samuti vaktsiiniprofülaktika täiendavad meditsiinilise mikrobioloogia meetodeid. Samas ei ole rahapuuduse ja biotsenooside protsesside katkemise võimaliku ohu tõttu veel võimalik täielikult vabaneda nakkushaiguste patogeenidest. Kuid isegi praeguses etapis võivad sanitaar- ja hügieen, mikrobioloogia ja immunoloogia oluliselt vähendada selliste patoloogiate ja nende tüsistuste arvu.
Tööstusliku mikrobioloogia eesmärk on uurida mikroobide omadusi, mis suudavadkasutada erinevates tootmisetappides. Eelkõige on selliste teaduslike arengute kõige lootustandvamad valdkonnad bakterite kasutamine tööstusjäätmete lagundamiseks. Põllumajanduse mikrobioloogias on eesmärgiks pisikeste organismide potentsiaalne kasutamine põllukultuuride saagikuse suurendamiseks ning võimalusel kahjurite ja umbrohtude tõrjeks.
Veterinaarmikrobioloogia, nagu ka meditsiiniline mikrobioloogia, uurib patogeene loomadel. Meie väiksemate sõprade vaevuste tuvastamise, diagnoosimise ja ravi meetodid on sama olulised kui inimestel. Veemikrobioloogia tegeleb ookeanide mikroorganismide koostise uurimisega eesmärgiga süstematiseerida teadmisi ja nende võimalikku rakendamist tööstuses või põllumajanduses.
Sanitaarmikrobioloogia uurib toiduaineid ja tuvastab neis mikroobid. Selle eesmärk on täiustada meetodeid, mis võimaldavad toiduainete partiide testimist. Teiseks ülesandeks on võidelda nakkushaiguste epideemiate vastu ja optimeerida inimeste viibimise tingimusi erinevates kontaktnakkuste epideemia seisukoh alt ohtlikes asutustes.
Üldmikrobioloogia
Üldmikrobioloogia on teadus, mille meetodid võimaldavad uurida mis tahes mikroorganisme erinevates elupaikades. See on baastööstus, mis annab saadud teavet tööstus-, põllumajandus-, veterinaar- ja meditsiinimikrobioloogiale. Ta uurib baktereid ja nende perekondi, mikroorganismide võimet kasvada erinevatel toitainetel, teatud kliimatingimuste asustusmustreid.tsoonid.
Geenitriiv on ka üks bakterioloogide põhihuve, kuna see mehhanism võimaldab bakteritel omandada lühikese aja jooksul uusi võimeid. Üks ebasoovitavamaid on antibiootikumiresistentsus. Konkreetse antimikroobse ravimi suhtes resistentsete uute bakteritüvede tekkimine raskendab oluliselt meditsiinilise mikrobioloogia ülesandeid.
Aga see pole veel kõik. Üldine mikrobioloogia on teadus viirustest, seentest ja algloomadest. See on ka puutumatuse õpetus. Vastav alt teatud huvidele eristati ka eraldi teadusharusid: viroloogia, mükoloogia, protozooloogia, immunoloogia. Bakterite, seente ja viiruste tüvede uurimisel saadud uusi andmeid rakendatakse kõigis teistes mikrobioloogia harudes ja need on teatud tähtsusega.
Bakterioloogia
Bakterite kuningriiki peetakse kõigi teiste mikrobioloogiaga uuritavate seas kõige arvukamaks. Seetõttu on bakteriuuringute teemad kõige kitsamad. Teatud organismi määramine ühele liigile nõuab põhjalikku selle morfoloogia ja biokeemiliste protsesside uurimist. Näiteks kääritavad paljud soolestiku rühma bakterid glükoosi ja on selle kriteeriumi alusel määratud kindlasse rühma.
Teatud organismide kogukonnast eraldatakse veelgi tüvi – puhas bakterikultuur. Kõiki selle isendeid iseloomustab sama geneetiline materjal, sama mis sama liigi teiste liikmete oma. Ja mis kõige tähtsam, kõik need bakterid saavadkäituma samamoodi selles keskkonnas elava elanikkonna sees. Teistes tingimustes sama kultuur vab alt muteerub ja kohaneb, mistõttu moodustub uus tüvi. See võib erineda erinevate ensüümide ja virulentsusfaktorite poolest. Seetõttu on tema võime haigusi põhjustada teistsugune.
Viiroloogia
Kõigi elusorganismide seas on viirused kõige ebatüüpilisemad. Nad on defektsed, ainevahetusvõimetud ja paljunemiseks on nad valinud parasitismi taktika. On oluline, et need on ka kõige hämmastavamad patogeenid kõigist mikrobioloogia (viroloogia) uuringutest. Immunoloogia tegeleb ka viiruste uurimisega, sest paljud neist võivad immuunsüsteemi alla suruda ja põhjustada vähki.
Viirused on väga lihtsad organismid, mille toimimismehhanismid pole veel täielikult teada. Nad ei suuda toitaineid metaboliseerida, vaid jäävad ellu. Kuna neil pole elu eest vastutavaid struktuure, on nad endiselt olemas. Veelgi enam, viirust võib pidada geneetiliseks materjaliks, millel on mehhanismid selle viimiseks rakkudesse, kus toimub paljunemine.
On ilmne, et see sissetoomise ja paljunemise mehhanism on "konstrueeritud" nii, et see möödub kõigist mõeldavatest raku kaitsebarjääridest. Näiteks võib tuua HI-viiruse, mis vaatamata immuunsüsteemi võimsale kaitsele nakatab inimest kergesti ja lihts alt ning viib immuunpuudulikkuseni. Seetõttu peaksid mikrobioloogia ja immunoloogia ühiselt selle probleemiga tegelema, otsides võimalusi selle lahendamiseks. AGAkuna viirused muutuvad hämmastava mutatsioonikiiruse tõttu võimekamaks, tuleb võimalikult kiiresti välja töötada mehhanismid nende patogeenide vastu võitlemiseks.
Mükoloogia
Mükoloogia on üldmikrobioloogia haru, mis uurib hallitusseente teket. Need organismid põhjustavad inimestel, loomadel ja põllukultuuridel haigusi. Hallitusseened rikuvad toitu ja tänu sellele, et nad on võimelised moodustama eoseid, on nad praktiliselt haavamatud. Kuigi neil on vähe virulentsustegureid ja nad paljunevad üsna aeglaselt, on nende panus üldisesse esinemissagedusesse väike.
Seened on endiselt kõige kohanemisvõimelisemad organismid, kes elavad maismaal kõige ekstreemsemates tingimustes. Nad elavad harva vee all, kuid arenevad keskmise kuni kõrge õhuniiskusega tingimustes. Ja tähelepanuväärne on see, et seened kasvavad Maa-lähedastel orbiitidel kosmoselaevade korpustel ja asustasid ka kahjustatud Tšernobõli tuumaelektrijaama reaktori korpust. Arvestades tohutut vastupanuvõimet nende mikroobide kontrollitegurite suhtes, tuleb toidu mikrobioloogiat ja kanalisatsiooni aktiivsem alt arendada. Seda peaks soodustama mükoloogia ja teiste üldmikrobioloogia harude areng.
Protozooloogia
Mikrobioloogia uurib ka algloomi. Need on üherakulised organismid, mis erinevad bakteritest oma suurema suuruse ja raku tuuma olemasolu poolest. Tänu oma olemasolule on nad paremini kohanenud statsionaarsete keskkonnatingimustega.keskkond, mitte dünaamiliselt muutuv. Kuid need võivad põhjustada haigusi mitte vähem kui teised.
WHO esitatud statistika kohaselt on umbes veerand kõigist haigusjuhtudest tingitud malaariast. Kuigi sellega on võimatu täielikult toime tulla, kuna plasmoodiumi on mitut tüüpi. See tähendab, et kõigi protistide üldiselt ja eriti Plasmodiumi edasise uurimise tähtsus on väga suur.
Immunoloogia
NSVL Mikrobioloogia Uurimisinstituudis viidi läbi palju inimese immuunsüsteemi uuringuid. Nendel tehtud arendusi on endiselt raske ravi taotleda, kuid nüüd on need diagnoosimiseks asendamatud. Me räägime mitmete nakkushaiguste seroloogilisest diagnoosimisest. Just mikrobioloogiale võlgneb kliiniline meditsiin, et tema arsenalis on nii väärtuslik diagnostiline meetod.
On oluline, et kõik epidemioloogia ja mikrobioloogia osakonnad mõjutaksid kuidagi immuunsuse mõistet. Ja mõlemad teadusharud kasutavad laialdaselt vaktsiine. Nende väljatöötamine on ka immunoloogide ja mikrobioloogide teadusliku töö tulemus. Need on kõige tõhusamad ennetusmeetmed, et piirata (ja mõnel juhul isegi kõrvaldada) nakatumise tõenäosust kokkupuutel patogeense viirusliku või bakteriaalse patogeeniga. Praegu töötatakse välja vaktsiine HIV-i ja vähki põhjustavate viiruste vastu.
Mikrobioloogia metoodika
Teatud mikroorganismi uurimine tähendab selle morfoloogia tunnuste kindlaksmääramist, biokeemiliste reaktsioonide täielikkuse hindamist, milleks see on võimeline, selle RNA äratundmist,määrata konkreetsele kuningriigile ja nimetada tüvi. See on töömaht, mis tuleb uue saagi avamisel ära teha. Kui mikroob on juba teada (määratud toitekeskkonna substraatide käärimisomaduste või rakuseina järgi), siis tuleb see omistada konkreetsele tüvega. Kõik need toimingud nõuavad standardseid meetodeid ja teatud seadmeid.
Meditsiinilisel mikrobioloogial on ka omad ülesanded: leida haiguse põhjustaja bioloogilistest vedelikest ja kudedest, mis on virulentsete infektsioonide sihtmärgiks, tuvastada patogeeni olemasolu seroloogiliste markerite abil, määrata inimese tundlikkus teatud haigused. Neid ülesandeid lahendatakse mikrobioloogiliste, mikroskoopiliste, bioloogiliste, seroloogiliste ja allergiliste meetoditega.
Õpikus "Mikrobioloogia" kirjeldab Vorobjov A. V., et mikroskoopia on mikroobide uurimise põhiline, kuid mitte peamine meetod. See võib olla hele, elektrooniline, faasikontrastne, tumeda väljaga ja fluorestseeruv. Autor juhib tähelepanu ka sellele, et kultuuri peetakse kõige olulisemaks mikrobioloogiliseks meetodiks, mis võimaldab kasvatada patsiendi bioloogilistes vedelikes ja söötmes leiduvate mikroobide kolooniat.
Kultuurimeetodid võivad olla viroloogilised ja bakterioloogilised. Kõige sagedamini vajavad uuringud verd, uriini, sülge, röga, tserebrospinaalvedelikku. Nendest saate organismi isoleerida ja külvata toitekeskkonnale. See on vajalik diagnoosimiseks, kuna mikroobide kontsentratsioon bioloogilises materjalis on väga madal jakultuuriline meetod võimaldab suurendada patogeense taimestiku mahtu.
Mikrobioloogia eriala õpikus kirjeldab Vorobjov A. V. koos kaasautoritega mikroobide uurimise bioloogilisi meetodeid. Need põhinevad spetsiifiliste toksiinide eraldamisel, mis on iseloomulikud kas bakteriliikide rühmale või ainult ühele tüvele. Allergilised meetodid on seotud bakteriaalsete toksiinide omadusega põhjustada nakatumisel makroorganismis allergiat (või sensibiliseerimist). Näiteks on Mantouxi test. Seroloogilised meetodid on omakorda reaktsioonid spetsiifiliste bakterite antikehade ja antigeenidega. See võimaldab teil kiiresti ja täpselt määrata mikroobi olemasolu patsiendilt võetud koes või vedelas materjalis.
Suured edusammud meditsiinilise mikrobioloogia vallas
Mikrobioloogia on praktilise meditsiini jaoks oluline teadus, mis on oma lühikese eksisteerimise jooksul päästnud tohutul hulgal inimelusid. Kõige ilmekam näide on nakkushaiguste eest vastutavate mikroobide avastamine. See võimaldas saada esimese antibiootikumi. Tänu temale päästeti haavainfektsioonist tohutu hulk sõdureid.
Seejärel hakkas antibiootikumide kasutamine laienema ja tänapäeval võimaldab see teha keerukaid operatsioone. Arvestades, et paljusid infektsioone ei saa ravida ilma antibiootikumideta, pöörab nende olemasolu lihts alt kõik ravimid pea peale ja võimaldab päästa palju elusid. See saavutus on võrdne vaktsiiniprofülaktikaga, mis samuti võimaldaspäästa paljusid patsiente lastehalvatuse, B-hepatiidi ja rõugete eest. Ja nüüd töötatakse välja immunoloogilisi meetodeid vähi vastu võitlemiseks.
