فرهنگهای خالص جزم کلیدی میکروبیولوژی در قرن بیستم هستند. برای درک ماهیت این مفهوم، لازم به یادآوری است که باکتری ها بسیار کوچک هستند و از نظر مورفولوژیکی تشخیص آنها دشوار است. اما آنها در فرآیندهای بیوشیمیایی متفاوت هستند و این دقیقاً ویژگی اصلی گونه آنها است. اما در یک محیط عادی، ما با یک نوع باکتری سر و کار نداریم، بلکه با یک بیوم کامل سر و کار داریم - جامعه ای که بر یکدیگر تأثیر می گذارند و نمی توان نقش یک میکروارگانیسم را مشخص کرد. و اینجاست که ما به یک فرهنگ یا سویه خالص از یک گونه خاص نیاز داریم.
شکارچیان میکروب و آگار آگار
ایده درخشان جداسازی کشت های خالص میکروب ها متعلق به میکروبیولوژیست پزشکی هاینریش هرمان رابرت کخ (1843-1910) است. کسی که عامل بیماری های سیاه زخم، وبا و سل را کشف کرد و به شایستگی پایه گذار باکتری شناسی و اپیدمیولوژی محسوب می شود.
او همان استروش کشت خالص را اختراع کرد، زمانی که یک کشت رقیق شده از میکروب ها بر روی یک محیط غذایی مبتنی بر پلی ساکارید آگار-آگار اعمال می شود و یک کلنی از ارگانیسم های کاملاً یکسان از یک سلول رشد می کند. این به وضوح با چشم غیر مسلح قابل مشاهده است و برای هر گونه خاص است.
اختراع او انگیزه ای برای توسعه میکروبیولوژی و طبقه بندی میکروارگانیسم ها ایجاد کرد. به هر حال، می‌توان هر میکروبی را به شکل خالص آن پرورش داد و صد میلیون سلول را به عنوان یک سلول بررسی کرد.
بدون کاهش دستاوردهای کخ
شایان ذکر است که همکاران و شاگردان کخ در این اختراع سهیم بودند. بنابراین، ایده استفاده از آگار آگار متعلق به فانی آنجلینا هسه، همسر دستیار کخ - W. Hesse است.
یکی دیگر از دستیاران کوخ، باکتری شناس جولیوس ریچارد پتری (1852-1921)، رشد مستعمرات باکتری ها را در ظروف شیشه ای مسطح پیشنهاد کرد. امروزه حتی دانش‌آموزان از غذاهای پتری اطلاع دارند.
دگم میکروبیولوژی
کشت خالص (صنعتی) - مجموعه ای (جمعیت یا سویه) از میکروارگانیسم هایی که خواص مورفولوژیکی و بیوشیمیایی یکسانی دارند و از فرزندان یک سلول هستند.
جداسازی یک فرهنگ خالص شامل اجرای سه مرحله است:
- به دست آوردن و تجمع کشت میکروارگانیسم ها.
- جداسازی فرهنگ خالص.
- تعیین و تأیید خلوص کشت.
روش های جداسازی کشت خالص
در میکروبیولوژی از روش های زیر برای به دست آوردن کشت آکسنیک استفاده می شودموجودات:
- روش های مکانیکی (تلقیح بر روی ظروف پتری با کاردک یا حلقه، تلقیح با رقت آگار - پخش صفحه، روش جداسازی بر اساس تحرک میکروارگانیسم).
- بیولوژیک - روشی که در آن حیوانات آزمایشگاهی حساس به یک پاتوژن آلوده می شوند. به این ترتیب کشت خالص باکتری ها از بدن موش جدا می شود (به عنوان مثال، پنوموکوک و باسیل تولارمی).
- روشهای مبتنی بر مقاومت انتخابی میکروارگانیسم ها به برخی عوامل. به عنوان مثال، هنگامی که حرارت داده می شود، همه باکتری های تشکیل دهنده هاگ می میرند، در حالی که باکتری های غیر هاگ ساز در کشت خالص باقی می مانند. وقتی در معرض اسیدها قرار می گیرند، باکتری هایی که به آنها حساس هستند می میرند، در حالی که باکتری های مقاوم به اسید (مثلاً باسیل سل) زنده می مانند. تاثیر آنتی بیوتیک ها روی محیط کشت خالصی از میکروارگانیسم هایی را که به آن حساس نیستند به جا می گذارد. ایجاد یک محیط بدون اکسیژن، هوازی را از بی هوازی جدا می کند.
برای چیست
فرهنگهای خالص اعمال می شود:
- در طبقه بندی علمی هنگام طبقه بندی (تعیین مکان فیلوژنتیکی در سیستم) میکروارگانیسم ها.
- در بررسی وراثت و تنوع موجودات.
- در تشخیص عفونی و تشخیص عوامل بیماری زا.
- هنگام جداسازی کشت خالص باکتری که منجر به فساد غذا می شود.
- در تولید ویتامین ها، آنزیم ها، آنتی بیوتیک ها، سرم ها و واکسن ها.
- در صنایع غذایی (تولید نان، شراب،کواس و آبجو (باکتری استیک و مخمر قارچ تک سلولی)، محصولات اسید لاکتیک (لاکتوباسیل ها و باکتری های اسید لاکتیک)).
- در بیوتکنولوژی و در مطالعه ویروس ها.
در طبیعت همه چیز کاملاً متفاوت است
در دهه 90 قرن گذشته، همه چیز به طور ناگهانی با توجه به فرهنگ های ناب تغییر کرد. مشخص شد که وقتی میکروارگانیسم‌های دو سویه خالص در یک لوله آزمایش ترکیب می‌شوند، کاملاً متفاوت از رفتار خود به تنهایی رفتار می‌کنند. فرآیندهای بیوشیمیایی فعالیت حیاتی آنها بر یکدیگر تأثیر می گذارد (سرکوب یا تحریک می کند). این دقیقاً همان چیزی است که در بیوم های طبیعی اتفاق می افتد.
نتیجه گیری ساده است: خواص کشت خالص در آزمایشگاه را نمی توان به بیوم های طبیعی تعمیم داد.
انقلاب ژنومی
ضربه دیگری با شناسایی ژنومی میکروارگانیسم ها وارد شده است. در ابتدا، برای تجزیه و تحلیل ژنومی میکروارگانیسم‌ها، متخصصان ژنتیک مولکولی ناحیه‌ای از RNA ریبوزومی مشترک برای همه باکتری‌ها را انتخاب کردند. با توجه به تفاوت در توالی نوکلئوتیدی در این نوکلئیک اسید، همه باکتری ها بر اساس رابطه فیلوژنتیکی توزیع شدند.
در آن زمان مشخص شد که سویه‌های کشت‌شده و آن باکتری‌هایی که مورد مطالعه قرار گرفتیم، حدود 5 درصد از کل باکتری‌های ساکن سیاره ما را تشکیل می‌دهند. و بر خلاف سویه های فرهنگی، ما چیزی در مورد خواص و بیوشیمی آنها نمی دانیم.
با یافتن توالی مربوطه در ژنوم یک سویه طبیعی، فقط می توانیم آن را روی درخت فیلوژنتیک قرار دهیم وفرض کنید که در طبیعت دارای خواصی مشابه با نزدیکترین سویه مرتبط یک خط خالص است.
و بعد چی؟
تعیین توالی ژنوم باکتری از یک سلول منفرد هنوز در آینده است. امروزه در حالی که گران و بسیار دشوار است. و بنابراین خطوط خالص "ذخیره طلایی" میکروبیولوژی باقی می مانند.
اگرچه مشکلات همچنان باقی است. به عنوان مثال، اخیراً باکتری‌های «سیگاری‌های سیاه» واقع در انتهای اقیانوس‌ها مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. میکروارگانیسم توصیف شد و ژنوم آن بدون جداسازی یک کشت خالص تعیین توالی شد.
وضعیت مشابهی در مورد باکتری هایی که در اعماق معادن طلا زندگی می کنند وجود دارد. معلوم شد که این یک خط خالص از میکروارگانیسم ها - نوادگان یک باکتری است.
با این حال، این موجودات در محیط های غذایی رشد نمی کنند و تاکنون هیچ کس موفق به رشد کلنی یک سویه خالص نشده است.
اخبار بیوتکنولوژی
بشر در توسعه این شاخه از دانش کاربردی با سؤالات زیادی روبرو است. و نه تنها بیولوژیکی، بلکه اخلاقی. انسان تا چه اندازه می تواند دنیای اطراف خود را تغییر دهد و به آن آسیبی نرساند؟ سوال همچنان باز است.
اما امروزه بیوتکنولوژی وارد زندگی ما شده است. بنابراین، گونه‌هایی از باکتری‌هایی که قادر به تغذیه از پلاستیک و تجزیه آن هستند، قبلا پرورش یافته‌اند. به شرطی که آهسته این کار را انجام دهند. اما دانشمندان روی ژنوم آنها کار می کنند. هیچ کس تعجب نمی کند که تمام انسولین انسانی توسط باکتری E. coli اصلاح شده ژنتیکی ساخته شده است.
یک بیوسنتز مصنوعیامروزه بیوگاز و سوخت های زیستی را به شکل کربوهیدرات های مولکولی بالا با منشاء طبیعی (محصولات زائد باکتری ها، قارچ های تک یاخته ای که زیست توده زباله های ما را به سوخت، انرژی و مواد شیمیایی پردازش می کنند) تامین می کند.
زمین زراعی و آب شیرین امروزه مهمترین جزء منابع طبیعی محدود است. بیوتکنولوژی های جدید (زیست پالایی) امکان استفاده از میکروارگانیسم ها را برای بازیابی پتانسیل آنها و حذف آلاینده ها ارائه می دهد.
و بس - آینده همین جاست.
