Budaya tulen ialah dogma utama mikrobiologi pada abad ke-20. Untuk memahami intipati konsep ini, perlu diingat bahawa bakteria sangat kecil dan secara morfologi sukar untuk dibezakan. Tetapi mereka berbeza dalam proses biokimia, dan ini adalah ciri spesies utama mereka. Tetapi dalam persekitaran biasa, kita tidak berurusan dengan satu jenis bakteria, tetapi dengan keseluruhan bioma - komuniti yang mempengaruhi satu sama lain, dan adalah mustahil untuk memilih peranan satu mikroorganisma. Dan di sinilah kita memerlukan budaya tulen atau ketegangan spesies tertentu.
Pemburu Mikrob dan agar-agar
Idea cemerlang untuk mengasingkan kultur tulen mikrob adalah milik ahli mikrobiologi perubatan Heinrich Hermann Robert Koch (1843-1910). Orang yang menemui agen penyebab antraks, taun dan tuberkulosis dan sepatutnya dianggap sebagai pengasas bakteriologi dan epidemiologi.
Dialah orangnyamencipta kaedah kultur tulen, apabila kultur mikrob yang dicairkan digunakan pada medium nutrien berdasarkan polisakarida agar-agar dan koloni organisma yang sama sepenuhnya tumbuh dari satu sel. Ia jelas kelihatan dengan mata kasar dan khusus untuk setiap spesies.
Penciptaannya memberi dorongan kepada perkembangan mikrobiologi dan taksonomi mikroorganisma. Lagipun, adalah mungkin untuk memupuk mana-mana mikrob dalam bentuk tulennya dan memeriksa seratus juta sel sebagai satu.
Tanpa mengurangkan pencapaian Koch
Perlu diingat bahawa rakan sekutu dan pelajar Koch menyumbang kepada ciptaan ini. Jadi, idea menggunakan agar-agar adalah milik Fanny Angelina Hesse, isteri pembantu Koch - W. Hesse.
Seorang lagi pembantu kepada Koch, ahli bakteriologi Julius Richard Petri (1852-1921), mencadangkan agar koloni bakteria tumbuh dalam pinggan kaca rata. Hari ini, pelajar sekolah pun tahu tentang hidangan Petri.
Dogma mikrobiologi
Budaya tulen (ascenic) - satu set (populasi atau strain) mikroorganisma yang mempunyai sifat morfologi dan biokimia yang sama dan merupakan keturunan daripada satu sel.
Pengasingan budaya tulen melibatkan pelaksanaan tiga peringkat:
- Mendapatkan dan mengumpul kultur mikroorganisma.
- Pengasingan budaya tulen.
- Penentuan dan pengesahan kemurnian budaya.
Kaedah pengasingan budaya tulen
Dalam mikrobiologi, kaedah berikut digunakan untuk mendapatkan kultur axenikorganisma:
- Kaedah mekanikal (inokulasi pada cawan Petri dengan spatula atau gelung, inokulasi dengan pencairan agar - hamparan plat, kaedah pengasingan berdasarkan motilitas mikroorganisma).
- Biologi - kaedah di mana haiwan makmal yang terdedah kepada patogen dijangkiti. Beginilah cara kultur bakteria tulen diasingkan daripada badan tikus (contohnya, pneumococci dan bacilli tularemia).
- Kaedah berdasarkan rintangan terpilih mikroorganisma terhadap faktor tertentu. Apabila dipanaskan, contohnya, semua bakteria pembentuk spora akan mati, manakala bakteria bukan pembentuk spora akan kekal dalam kultur tulen. Apabila terdedah kepada asid, bakteria yang sensitif terhadapnya akan mati, manakala yang tahan asid (contohnya, basil tuberkulosis) hidup. Kesan antibiotik meninggalkan pada medium budaya tulen mikroorganisma yang tidak sensitif terhadapnya. Mewujudkan persekitaran bebas oksigen akan memisahkan aerobes daripada anaerobes.
Untuk apa
Budaya murni dikenakan:
- Dalam taksonomi saintifik apabila mengelaskan (menentukan tempat filogenetik dalam sistem) mikroorganisma.
- Dalam kajian tentang keturunan dan kebolehubahan organisma.
- Dalam diagnostik berjangkit dan pengesanan patogen.
- Apabila mengasingkan budaya tulen bakteria yang membawa kepada kerosakan makanan.
- Dalam penghasilan vitamin, enzim, antibiotik, serum dan vaksin.
- Dalam industri makanan (pengeluaran roti, wain,kvass dan bir (bakteria asetik dan yis kulat uniselular), produk asid laktik (laktobacilli dan bakteria asid laktik)).
- Dalam bioteknologi dan dalam kajian virus.
Secara semula jadi, semuanya berbeza sama sekali
Pada 90-an abad yang lalu, semuanya tiba-tiba berubah berkenaan dengan budaya tulen. Ternyata apabila mikroorganisma daripada dua strain tulen digabungkan dalam satu tabung uji, mereka berkelakuan agak berbeza daripada yang mereka lakukan secara bersendirian. Proses biokimia aktiviti penting mereka mempengaruhi (menindas atau merangsang) satu sama lain. Inilah yang berlaku dalam biom semula jadi.
Kesimpulannya mudah: sifat kultur tulen di makmal tidak boleh diekstrapolasi kepada biom semula jadi.
Revolusi Genomik
Satu lagi tamparan telah ditangani oleh pengenalpastian genomik mikroorganisma. Pada mulanya, untuk analisis genomik mikroorganisma, ahli genetik molekul memilih kawasan RNA ribosom yang biasa kepada semua bakteria. Selaras dengan perbezaan dalam jujukan nukleotida dalam asid nukleik ini, semua bakteria telah diedarkan berdasarkan hubungan filogenetik.
Ketika itulah ternyata strain kultur dan bakteria yang kita kaji membentuk kira-kira 5% daripada semua bakteria yang mendiami planet kita. Dan, tidak seperti strain budaya, kita tidak tahu apa-apa tentang sifat dan biokimianya.
Setelah menemui jujukan yang sepadan dalam genom strain semula jadi, kita hanya boleh meletakkannya pada pokok filogenetik danandaikan bahawa secara semula jadi ia mempunyai sifat yang sama dengan regangan yang paling dekat dengan garis tulen.
Dan apa seterusnya?
Jujukan genom bakteria daripada satu sel masih ada pada masa hadapan. Hari ini, walaupun ia mahal dan sangat sukar. Jadi garis tulen kekal sebagai "rizab emas" mikrobiologi.
Walaupun kesulitan tetap ada. Sebagai contoh, bakteria "perokok hitam" yang terletak di dasar lautan baru-baru ini telah dikaji. Mikroorganisma telah diterangkan dan genomnya disusun tanpa mengasingkan budaya tulen.
Situasi yang sama wujud dengan bakteria yang hidup di kedalaman lombong emas. Ternyata ini adalah barisan mikroorganisma tulen - keturunan satu bakteria.
Walau bagaimanapun, organisma ini tidak tumbuh pada media nutrien, dan setakat ini tiada siapa yang berjaya mengembangkan koloni strain tulen.
Berita Bioteknologi
Manusia menghadapi pelbagai persoalan dalam perkembangan cabang ilmu gunaan ini. Dan bukan sahaja biologi, tetapi juga etika. Sejauh manakah seseorang boleh mengubah dunia di sekelilingnya dan tidak membahayakannya? Soalan masih terbuka.
Tetapi hari ini bioteknologi diperkenalkan ke dalam kehidupan kita. Jadi, strain bakteria yang boleh memakan plastik dan mengurainya telah pun dibiakkan. Asalkan mereka buat perlahan-lahan. Tetapi saintis sedang mengusahakan genom mereka. Tiada siapa yang terkejut bahawa semua insulin manusia "dibuat" oleh bakteria E. coli yang diubah suai secara genetik.
Biosintesis buatansudah hari ini membekalkan kita dengan biogas dan biofuel dalam bentuk karbohidrat molekul tinggi asal semula jadi (bahan buangan bakteria, kulat protozoa yang memproses biojisim sisa kita menjadi bahan api, tenaga, bahan kimia).
Tanah pertanian dan air tawar hari ini merupakan komponen terpenting sumber semula jadi yang terhad. Bioteknologi baharu (bioremediasi) menawarkan kemungkinan menggunakan mikroorganisma untuk memulihkan potensinya dan menyingkirkan bahan pencemar.
Dan itu sahaja - masa depan sudah ada.
