Čovjek je okružen staništem čije određene komponente ne možemo vidjeti. A budući da osim ljudi i životinja postoji i mikrokozmos koji izravno ili neizravno utječe na cjelokupni okoliš, potrebno ga je proučavati. Mikrobiologija je znanost čije su metode i ciljevi usmjereni na proučavanje živih mikroorganizama, obrazaca njihovog razvoja i života, kao i obilježja interakcije s prirodom i izravno s ljudima, mikrobiologija.
Uspon mikrobiologije
Kao dio standardnog sveučilišnog tečaja pod nazivom "Mikrobiologija", predavanja uključuju materijale koji se odnose na povijest znanosti. Štoviše, u njegovom se razvoju ističe deskriptivno razdoblje koje je počelo izumom mikroskopa i razmatranjem prvih bakterija. Tada su se novi organizmi postupno otkrivali znanosti, a njihovo je značenje postalo razumljivije čovjeku. U isto vrijeme, dodatno su otkriveni uzročnici bolesti ljudi.
Razdoblje odOd 1880. do 1890. godine, koje se smatra "zlatnim dobom" mikrobiologije, obilježeno najvećim brojem otkrića tog vremena. A zasluga Roberta Kocha (na slici ispod), koji je razvio metode za izolaciju mikroba iz žarišta, ne može se zanemariti. Nakon toga su već razvijene druge metode za otkrivanje mikroorganizama. Detaljnije su proučavana njihova svojstva i uloga u biocenozama, kao i u životu čovjeka.
Doprinos znanstvenika razvoju znanosti
Prvi znanstvenik koji je pokušao sistematizirati organizme mikrosvijeta bio je Otto Friedrich Müller. Identificirao je 379 zasebnih vrsta mikroorganizama. Dodijelio ih je određenim klasama. Mikrobiologija, sanitarija i epidemiologija još nisu bili uvedeni u praksu, a mikrobi su već shvaćani kao zasebni organizmi koji žive u svijetu nedostupnom ljudskom oku.
Studije Louisa Pasteura i Roberta Kocha pomogle su prepoznati ovaj svijet i naučiti više o njemu. Potonji je uspio razviti principe za izolaciju mikroorganizama iz testnog materijala uzetog od bolesnih ljudi, a Pasteur je (zajedno s Kochom) zaključio da su mikrobi uzročnici zaraznih patologija. Inače, u vrijeme kada su infekcije dale najznačajniji doprinos ukupnoj incidenciji, uloga ovih studija bila je vrlo važna.
Već nakon toga pojavljuju se mnoga nova imena u povijesti znanosti. Tako se razvila mikrobiologija. Znanstvenici su dali ogroman doprinos ovom velikom cilju, veličajući svoja imena. Kao primjer možemo navesti takve istraživače kao što su 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 i drugi. Naravno, ovo nije potpuni popis svjetala znanosti, a štoviše, ne bismo mogli opisati sve njihove zasluge u okviru članka. Tečaj pod nazivom "Mikrobiologija" (predavanja i praktične vježbe) detaljno ispituje mnoge rezultate istraživanja ovih znanstvenika.
Razvijena područja mikrobiologije
U sadašnjoj fazi razvoja svake znanosti, metode istraživanja se unaprjeđuju, što znači da postoje mogućnosti za potpunije proučavanje pojedinih mikroorganizama i njihovih karakteristika. Kao rezultat toga, dolazi do otkrića koja omogućuju neizravnu ili izravnu primjenu znanja o mikrobima u bilo kojoj industriji. Iz tog razloga mikrobiologija nije samo teorijsko polje znanja. Ovo je znanost s nekim granama:
- opća mikrobiologija;
- medicina (mikologija, bakteriologija, virologija, protozoologija);
- veterinarski;
- industrijski;
- poljoprivredna;
- grana sanitarne mikrobiologije;
- vodena mikrobiologija.
Medicinska mikrobiologija je potpuna znanost, uključujući mikologiju, bakteriologiju, protozoologiju, virologiju, sanitarnu i imunologiju. Razvijene su metode za identifikaciju uzročnika zaraznih bolesti i korištenje učinkovitih lijekova za njihovo liječenje, kako bi se spriječile bolesti koje su prethodno dovele do pandemija s velikom stopom smrtnosti.
Imunologija se zbog složenosti biokemijskih procesa imuniteta gotovo odvojila od mikrobiologije u zasebnu znanost. Danas se kombinira s onkologijom i alergologijom. Istodobno, druge grane mikrobiologije nisu ništa manje važne: one nam omogućuju da procijenimo izglede za korištenje mikroba u genetskom inženjeringu, da sugeriramo razvoj klime i biocenoza oceana i kopna. Također je važna potencijalna upotreba mikroorganizama u poljoprivredi za suzbijanje štetnika ili za povećanje prinosa usjeva.
Ciljevi mikrobiologije
Svaka zasebna grana mikrobiologije ima svoje ciljeve i metode koje omogućuju njihovo postizanje. Konkretno, medicinska mikrobiologija ima za cilj proučavati najveći mogući broj patogenih i oportunističkih mikroorganizama, njihovu interakciju s ljudskim tijelom, kao i moguće načine suzbijanja kontakta s infekcijama i njihovog liječenja.
Unapređenje mikrobne dijagnostike, eliminacija žarišta patogene mikroflore u biosferi, kao i vakcinalna profilaksa nadopunjuju metode medicinske mikrobiologije. Istodobno, zbog nedostatka sredstava i zbog mogućeg rizika od poremećaja procesa u biocenozama, još nije moguće potpuno se riješiti uzročnika zaraznih bolesti. Međutim, čak i u sadašnjoj fazi, sanitarno-higijena, mikrobiologija i imunologija mogu značajno smanjiti broj takvih patologija i njihovih komplikacija.
Industrijska mikrobiologija ima za cilj proučavati svojstva mikroba koji moguprimjenjivati u različitim fazama proizvodnje. Konkretno, najperspektivnija područja takvog znanstvenog razvoja su korištenje bakterija za razgradnju industrijskog otpada. U poljoprivrednoj mikrobiologiji, cilj je potencijalna primjena sićušnih organizama za povećanje prinosa usjeva i moguće suzbijanje štetnika i korova.
Veterinarska mikrobiologija, poput medicinske mikrobiologije, proučava patogene u životinja. Metode otkrivanja bolesti, njihova dijagnoza i liječenje kod naših manjih prijatelja relevantne su kao i kod ljudi. Vodena mikrobiologija bavi se proučavanjem sastava mikroorganizama u oceanima s ciljem sistematizacije znanja i njihove potencijalne primjene u industriji ili poljoprivredi.
Sanitarna mikrobiologija proučava prehrambene proizvode i otkriva mikrobe u njima. Njegov cilj ostaje poboljšati metode koje omogućuju testiranje serija prehrambenih proizvoda. Drugi zadatak je suzbijanje epidemija zaraznih bolesti i optimiziranje uvjeta za boravak ljudi u raznim ustanovama koje su opasne sa stajališta epidemije kontaktnih infekcija.
Opća mikrobiologija
Opća mikrobiologija je znanost čije metode omogućuju proučavanje bilo kojeg mikroorganizma u različitim staništima. Osnovna je industrija ta koja rezultira informacijama industrijskoj, poljoprivrednoj, veterinarskoj i medicinskoj mikrobiologiji. Proučava bakterije i njihove obitelji, sposobnost rasta mikroorganizama na različitim hranjivim podlogama, obrasce naseljavanja pojedinih klimatskihzone.
Drift gena također je jedan od glavnih interesa bakteriologa, jer ovaj mehanizam omogućuje bakterijama da steknu nove sposobnosti u kratkim vremenskim razdobljima. Jedna od najnepoželjnijih je rezistencija na antibiotike. Pojava novih sojeva bakterija otpornih na određeni antimikrobni lijek značajno otežava zadatke medicinske mikrobiologije.
Ali to nije sve. Opća mikrobiologija je znanost o virusima, gljivama i protozoama. Ovo je također doktrina imuniteta. U skladu s određenim interesima izdvajale su se i zasebne grane znanosti: virologija, mikologija, protozoologija, imunologija. Novi podaci dobiveni tijekom proučavanja sojeva bakterija, gljivica i virusa primjenjivat će se u bilo kojoj drugoj grani mikrobiologije i od određene su važnosti.
Bakteriologija
Kraljevstvo bakterija smatra se najbrojnijim među svim ostalim koje proučava mikrobiologija. Zbog toga su teme o istraživanju bakterija najuže. Za pripisivanje određenog organizma jednoj vrsti potrebno je temeljito proučavanje njegove morfologije i biokemijskih procesa. Na primjer, mnoge bakterije crijevne skupine fermentiraju glukozu i dodjeljuju se određenoj skupini na temelju ovog kriterija.
Iz određene zajednice organizama dalje će se izolirati soj - čista bakterijska kultura. Sve njegove jedinke karakterizirat će isti genetski materijal, isti kao i ostali pripadnici iste vrste. I što je najvažnije, sve te bakterije hoćeponašati na isti način unutar stanovništva koje živi u ovoj sredini. U drugim uvjetima ista kultura slobodno mutira i prilagođava se zbog čega nastaje novi soj. Može se razlikovati u različitom skupu enzima i faktora virulencije. Stoga će njegova sposobnost izazivanja bolesti biti drugačija.
Virologija
Među svim živim organizmima, virusi su najnetipičniji. Oni su defektni, nesposobni za metabolizam, a za razmnožavanje su odabrali taktiku parazitizma. Važno je da su to ujedno i najnevjerojatniji patogeni od svih koje mikrobiologija (virologija) proučava. Imunologija se također bavi proučavanjem virusa, jer mnogi od njih mogu potisnuti imunološki sustav i uzrokovati rak.
Virusi su vrlo jednostavni organizmi s još neu potpunosti shvaćenim mehanizmima funkcioniranja. Ne mogu metabolizirati hranjive tvari, ali ostaju živi. Kako nemaju strukture odgovorne za život, one još uvijek postoje. Štoviše, virus se može smatrati genetskim materijalom s mehanizmima za njegovo uvođenje u stanice gdje će se odvijati reprodukcija.
Očito je da je ovaj mehanizam uvođenja i reprodukcije "dizajniran" na način da zaobiđe sve zamislive zaštitne barijere stanice. Primjer je virus HIV-a koji, unatoč snažnoj zaštiti imunološkog sustava, lako i jednostavno inficira osobu i dovodi do imunodeficijencije. Stoga bi se mikrobiologija i imunologija trebale zajednički baviti ovim problemom, tražeći načine za njegovo rješavanje. ALIKako virusi postaju sposobniji zbog zadivljujuće stope mutacije, mehanizmi za borbu protiv ovih patogena moraju se razviti što je prije moguće.
Mikologija
Mikologija je grana opće mikrobiologije koja proučava plijesni. Ovi organizmi imaju tendenciju uzrokovati bolesti kod ljudi, životinja i usjeva. Plijesni kvare hranu i zbog činjenice da su u stanju formirati spore, praktički su neranjivi. Međutim, iako imaju mali broj čimbenika virulencije i razmnožavaju se prilično sporo, njihov doprinos ukupnoj incidenciji je mali.
Gljive ostaju najprilagođeniji organizmi za život u najekstremnijim uvjetima na kopnu. Rijetko žive pod vodom, ali uspijevaju u uvjetima srednje do visoke vlažnosti. I, što je nevjerojatno, gljive rastu na trupovima svemirskih letjelica u orbitama blizu Zemlje, a također su naselile trup oštećenog reaktora nuklearne elektrane u Černobilu. S obzirom na ogromnu otpornost na ove mikrobne kontrolne čimbenike, mikrobiologija hrane i higijena moraju se aktivnije razvijati. To bi trebao biti olakšan razvojem mikologije i drugih grana opće mikrobiologije.
Protozoologija
Mikrobiologija također proučava protozoe. To su jednostanični organizmi koji se od bakterija razlikuju po većoj veličini i prisutnosti stanične jezgre. Zbog svoje prisutnosti, više su prilagođeni stacionarnim uvjetima okoliša.okoliša umjesto da se dinamički mijenja. Međutim, oni mogu uzrokovati bolesti ništa manje od drugih.
Prema statističkim podacima Svjetske zdravstvene organizacije, oko četvrtine svih slučajeva bolesti je posljedica malarije. Iako je nemoguće nositi se s njim u potpunosti, jer postoji nekoliko vrsta plazmodija. To znači da je važnost daljnjeg proučavanja svih protista općenito, a posebno plazmodija vrlo velika.
Imunologija
U Istraživačkom institutu za mikrobiologiju SSSR-a provedena su mnoga istraživanja ljudskog imunološkog sustava. Razvoj na njima još je teško primijeniti u liječenju, ali su sada neophodni za dijagnostiku. Riječ je o serološkoj dijagnostici niza zaraznih bolesti. Mikrobiologija je koju klinička medicina zahvaljuje prisutnosti u svom arsenalu tako vrijedne dijagnostičke metode.
Važno je da svi odjeli za epidemiologiju i mikrobiologiju nekako utječu na pojam imuniteta. I obje discipline uvelike koriste cjepiva. Njihov razvoj također je rezultat znanstvenog rada imunologa i mikrobiologa. Oni su najučinkovitije preventivne mjere za ograničavanje (a u nekim slučajevima čak i uklanjanje) vjerojatnosti infekcije putem kontakta s patogenim virusnim ili bakterijskim patogenom. Trenutno se razvijaju cjepiva protiv HIV-a i virusa koji uzrokuju rak.
Metodologija mikrobiologije
Proučiti određeni mikroorganizam znači odrediti značajke njegove morfologije, procijeniti potpunost biokemijskih reakcija za koje je sposoban, prepoznati njegovu RNA,dodijeliti određenom kraljevstvu i nazvati soj. To je količina posla koju treba obaviti prilikom otvaranja novog usjeva. Ako je mikrob već poznat (određen karakteristikama fermentacije supstrata hranjivih medija ili stanične stijenke), potrebno ga je pripisati određenom soju. Bilo koji od ovih zadataka zahtijeva standardizirane metode i određenu opremu.
Medicinska mikrobiologija također ima svoje zadatke: pronaći uzročnika bolesti u biološkim tekućinama i tkivima koji su meta virulentnih infekcija, identificirati prisutnost patogena serološkim markerima, odrediti osjetljivost osobe na određene bolesti. Ovi zadaci rješavaju se mikrobiološkim, mikroskopskim, biološkim, serološkim i alergijskim metodama.
U udžbeniku pod nazivom "Mikrobiologija" Vorobyov A. V. opisuje da je mikroskopija temeljna, ali ne i glavna metoda proučavanja mikroba. Može biti svjetlosna, elektronička, fazno-kontrastna, tamnopoljska i fluorescentna. Autor također ističe da se kultura smatra najvažnijom mikrobiološkom metodom, koja omogućuje uzgoj kolonije mikroba pronađenih u biološkim tekućinama i medijima pacijenta.
Kulturološke metode mogu biti virološke i bakteriološke. Najčešće, istraživanje zahtijeva krv, urin, slinu, sputum, cerebrospinalnu tekućinu. Od njih možete izolirati organizam i posijati ga na hranjivi medij. To je neophodno za dijagnozu, jer je koncentracija mikroba u biološkom materijalu vrlo niska, ikulturalna metoda omogućuje povećanje volumena patogene flore.
U udžbeniku iz discipline "Mikrobiologija" Vorobyov A. V. sa koautorima opisuje biološke metode proučavanja mikroba. Temelje se na izolaciji specifičnih toksina karakterističnih ili za skupinu bakterijskih vrsta ili samo za jedan soj. Alergijske metode povezane su sa svojstvom bakterijskih toksina da uzrokuju alergije (ili preosjetljivost) u makroorganizmu kada su inficirani. Primjer je Mantouxov test. Serološke metode su pak reakcije sa specifičnim antitijelima i antigenima bakterija. To vam omogućuje da brzo i točno odredite prisutnost mikroba u tkivu ili tekućem materijalu uzetom od pacijenta.
Veliki napredak u medicinskoj mikrobiologiji
Mikrobiologija je važna znanost za praktičnu medicinu, koja je tijekom svog kratkog postojanja spasila ogroman broj života. Najizrazitiji primjer je otkriće mikroba odgovornih za zarazne bolesti. To je omogućilo dobivanje prvog antibiotika. Zahvaljujući njemu, ogroman broj vojnika spašen je od infekcije rane.
Naknadno se upotreba antibiotika počela širiti, a danas to omogućuje složene operacije. S obzirom na to da se mnoge infekcije ne mogu izliječiti bez upotrebe antibiotika, njihova prisutnost jednostavno okreće sve lijekove naglavačke i omogućuje spašavanje mnogih života. Ovo postignuće je u rangu s cjepivom profilaksom, koja je također dopuštenaspasiti mnoge pacijente od poliomijelitisa, hepatitisa B i velikih boginja. A sada se razvijaju imunološke metode za borbu protiv raka.
