Člověk je obklopen biotopem, jehož určité složky nejsme schopni vidět. A jelikož kromě lidí a zvířat existuje i mikrokosmos, který přímo či nepřímo ovlivňuje celé životní prostředí, je potřeba ho studovat. Mikrobiologie je věda, jejíž metody a cíle jsou zaměřeny na studium živých mikroorganismů, zákonitostí jejich vývoje a života, jakož i rysů interakce s přírodou a přímo s lidmi, je mikrobiologie.
Vzestup mikrobiologie
V rámci standardního univerzitního kurzu s názvem „Mikrobiologie“zahrnují přednášky materiály související s historií vědy. Navíc v jeho vývoji vyniká popisné období, které začalo vynálezem mikroskopu a úvahami o prvních bakteriích. Poté byly vědě postupně odhalovány nové organismy a jejich význam se stal pro člověka srozumitelnější. Současně byly dále objeveny patogeny, které způsobují lidská onemocnění.
Období od1880 až 1890, což je považováno za „zlatý věk“mikrobiologie, poznamenaný největším počtem objevů v té době. A nelze ignorovat zásluhy Roberta Kocha (na obrázku níže), který vyvinul metody pro izolaci mikrobů z ohnisek. Následně již byly vyvinuty další metody pro detekci mikroorganismů. Jejich vlastnosti a role v biocenózách, stejně jako v lidském životě, byly studovány podrobněji.
Příspěvek vědců k rozvoji vědy
Prvním vědcem, který se pokusil systematizovat organismy mikrosvěta, byl Otto Friedrich Müller. Identifikoval 379 samostatných typů mikroorganismů. Zařadil je do určitých tříd. Mikrobiologie, sanitace a epidemiologie ještě nebyly zavedeny do praxe a mikroby již byly chápány jako samostatné organismy žijící ve světě lidskému oku nepřístupném.
Studie Louise Pasteura a Roberta Kocha pomohly poznat tento svět a dozvědět se o něm více. Ten byl schopen vyvinout principy pro izolaci mikroorganismů z testovaného materiálu odebraného nemocným lidem a Pasteur (spolu s Kochem) dospěl k závěru, že původci infekčních patologií jsou mikrobi. Mimochodem, v době, kdy se na celkové incidenci nejvíce podílely infekce, byla role těchto studií velmi důležitá.
Již poté se v historii vědy objevuje mnoho nových jmen. Tak se vyvíjela mikrobiologie. Vědci k této velké věci výrazně přispěli a oslavili jejich jména. Jako příklad můžeme uvést takové badatele jako M. V. Beijerink, S. N. Vinogradsky, G. Kh. Gram, I. I. Mečnikov, D. I. Ivanovsky, L. S. Tsenkovsky, E. A. Bering, Z. A. Waksman, A. Calmette, R. F. Peyton a další. Toto samozřejmě není úplný seznam významných osobností vědy, a co víc, v rámci článku jsme nemohli popsat všechny jejich přednosti. Kurz nazvaný "Mikrobiologie" (přednášky a praktická cvičení) podrobně zkoumá mnohé z výsledků výzkumu těchto vědců.
Rozvinuté oblasti mikrobiologie
V současné fázi vývoje jakékoli vědy se výzkumné metody zdokonalují, což znamená, že existují možnosti pro úplnější studium určitých mikroorganismů a jejich vlastností. V důsledku toho dochází k objevům, které umožňují nepřímo nebo přímo aplikovat znalosti o mikrobech v jakémkoli odvětví. Z tohoto důvodu není mikrobiologie pouze teoretickou oblastí znalostí. Toto je věda s několika odvětvími:
- obecná mikrobiologie;
- lékařství (mykologie, bakteriologie, virologie, protozoologie);
- veterinární;
- industrial;
- agricultural;
- obor sanitární mikrobiologie;
- vodní mikrobiologie.
Lékařská mikrobiologie je kompletní věda zahrnující mykologii, bakteriologii, protozoologii, virologii, sanitaci a imunologii. Byly vyvinuty metody k identifikaci patogenů infekčních nemocí a použití účinných léků k jejich léčbě, k prevenci nemocí, které dříve vedly k pandemiím s obrovskou úmrtností.
Imunologie se kvůli složitosti biochemických procesů imunity téměř oddělila od mikrobiologie do samostatné vědy. Dnes se kombinuje s onkologií a alergologií. Neméně důležité jsou přitom i další obory mikrobiologie: umožňují nám zhodnotit perspektivy genetického inženýrského využití mikrobů, navrhnout vývoj klimatu a biocenóz oceánu a pevniny. Důležité je také potenciální využití mikroorganismů v zemědělství ke kontrole škůdců nebo ke zvýšení výnosů plodin.
Cíle mikrobiologie
Každé samostatné odvětví mikrobiologie má své vlastní cíle a metody, které jim umožňují dosáhnout. Zejména lékařská mikrobiologie si klade za cíl studovat maximální možný počet patogenních a oportunních mikroorganismů, jejich interakci s lidským tělem a také možné způsoby, jak čelit kontaktu s infekcemi a léčit je.
Zlepšení mikrobiální diagnostiky, eliminace ložisek patogenní mikroflóry v biosféře i vakcinační profylaxe doplňují metody lékařské mikrobiologie. Z důvodu nedostatku financí a možného rizika narušení procesů v biocenózách se přitom zatím nelze zcela zbavit patogenů infekčních chorob. Avšak i v současné fázi mohou sanitace a hygiena, mikrobiologie a imunologie významně snížit počet takových patologií a jejich komplikací.
Průmyslová mikrobiologie si klade za cíl studovat vlastnosti mikrobů, které mohouaplikovat v různých fázích výroby. Zejména nejslibnějšími oblastmi takového vědeckého vývoje je použití bakterií pro rozklad průmyslového odpadu. V zemědělské mikrobiologii je cílem potenciální aplikace drobných organismů ke zvýšení výnosů plodin a možná i kontrola škůdců a plevelů.
Veterinární mikrobiologie, stejně jako lékařská mikrobiologie, studuje patogeny u zvířat. Metody odhalování neduhů, jejich diagnostiky a léčby u našich menších kamarádů jsou stejně relevantní jako u lidí. Vodní mikrobiologie se zabývá studiem složení mikroorganismů v oceánech s cílem systematizace poznatků a jejich potenciální aplikace v průmyslu nebo zemědělství.
Sanitární mikrobiologie studuje potravinářské produkty a detekuje v nich mikroby. Jeho cílem zůstává vylepšit metody, které umožňují testování šarží potravinářských výrobků. Druhým úkolem je čelit epidemiím infekčních nemocí a optimalizovat podmínky pro pobyt lidí v různých institucích, které jsou z hlediska epidemie kontaktních infekcí nebezpečné.
Obecná mikrobiologie
Obecná mikrobiologie je věda, jejíž metody umožňují studovat jakékoli mikroorganismy v různých biotopech. Je to základní průmysl, který poskytuje výsledné informace průmyslové, zemědělské, veterinární a lékařské mikrobiologii. Studuje bakterie a jejich rodiny, schopnost mikroorganismů růst na různých živných půdách, vzorce osídlení určitých klimatických podmínek.zóny.
Genový drift je také jedním z hlavních zájmů bakteriologů, protože tento mechanismus umožňuje bakteriím získat nové schopnosti během krátkých časových období. Jedním z nežádoucích je rezistence na antibiotika. Výskyt nových kmenů bakterií odolných vůči určitému antimikrobiálnímu léku významně komplikuje úkoly lékařské mikrobiologie.
To ale není všechno. Obecná mikrobiologie je věda o virech, houbách a prvokech. To je také doktrína imunity. V souladu s určitými zájmy se rozlišovaly i samostatné vědní obory: virologie, mykologie, protozoologie, imunologie. Nová data získaná při studiu kmenů bakterií, hub a virů budou aplikována v jakémkoli jiném odvětví mikrobiologie a mají určitý význam.
Bakteriologie
Říše bakterií je považována za nejpočetnější ze všech ostatních, které studuje mikrobiologie. Z tohoto důvodu jsou témata výzkumu bakterií nejužší. Přiřadit určitý organismus k jednomu druhu vyžaduje důkladné studium jeho morfologie a biochemických procesů. Například mnoho bakterií střevní skupiny fermentuje glukózu a jsou přiřazeny ke konkrétní skupině na základě tohoto kritéria.
Z určitého společenství organismů bude dále izolován kmen – čistá bakteriální kultura. Všichni jeho jedinci se budou vyznačovat stejným genetickým materiálem, stejným jako ostatní členové stejného druhu. A co je nejdůležitější, všechny tyto bakterie budouchovat se stejně v rámci populace žijící v tomto prostředí. V jiných podmínkách stejná kultura volně mutuje a přizpůsobuje se, a proto vzniká nový kmen. Může se lišit v jiném souboru enzymů a faktorů virulence. Proto jeho schopnost způsobit onemocnění bude jiná.
Virologie
Ze všech živých organismů jsou viry nejvíce atypické. Jsou defektní, neschopní metabolismu a pro rozmnožování zvolili taktiku parazitismu. Je důležité, že to jsou také nejúžasnější patogeny ze všech, které mikrobiologie (virologie) studuje. Imunologie se zabývá také studiem virů, protože mnohé z nich mohou potlačit imunitní systém a způsobit rakovinu.
Viry jsou velmi jednoduché organismy s dosud ne zcela pochopenými mechanismy fungování. Nemohou metabolizovat živiny, ale zůstávají naživu. Nemají žádné struktury zodpovědné za život, stále existují. Kromě toho lze virus považovat za genetický materiál s mechanismy pro jeho zavedení do buněk, kde bude probíhat reprodukce.
Je zřejmé, že tento mechanismus zavádění a reprodukce je „navržen“tak, aby obešel všechny myslitelné ochranné bariéry buňky. Příkladem je virus HIV, který i přes silnou ochranu imunitního systému snadno a jednoduše infikuje člověka a vede k imunodeficienci. Proto by se mikrobiologie a imunologie měly tímto problémem společně zabývat a hledat způsoby, jak jej řešit. ALEjak se viry stávají schopnějšími díky úžasné rychlosti mutací, je třeba co nejrychleji vyvinout mechanismy pro boj s těmito patogeny.
Mykologie
Mykologie je obor obecné mikrobiologie, který studuje plísně. Tyto organismy mají tendenci způsobovat nemoci u lidí, zvířat a plodin. Plísně kazí potravu a díky tomu, že jsou schopny tvořit spory, jsou prakticky nezranitelné. I když však mají malý počet faktorů virulence a reprodukují se poměrně pomalu, jejich příspěvek k celkovému výskytu je malý.
Houby zůstávají organismy nejvíce přizpůsobenými k životu v nejextrémnějších podmínkách na souši. Zřídka žijí pod vodou, ale daří se jim v podmínkách střední až vysoké vlhkosti. A co je pozoruhodné, houby rostou na trupech kosmických lodí na oběžných drahách v blízkosti Země a také obývaly trup poškozeného reaktoru jaderné elektrárny Černobyl. Vzhledem k obrovské odolnosti vůči těmto mikrobiálním kontrolním faktorům musí být mikrobiologie potravin a sanitace rozvíjeny aktivněji. To by mělo být usnadněno rozvojem mykologie a dalších odvětví obecné mikrobiologie.
Protozoologie
Mikrobiologie také studuje prvoky. Jedná se o jednobuněčné organismy, které se od bakterií liší větší velikostí a přítomností buněčného jádra. Díky své přítomnosti jsou více přizpůsobeny stacionárním podmínkám prostředí.prostředí spíše než dynamicky se měnící. Mohou však způsobit nemoci o nic méně než ostatní.
Podle statistik poskytnutých WHO je asi čtvrtina všech případů onemocnění způsobena malárií. I když je nemožné se s tím úplně vyrovnat, protože existuje několik typů plasmodia. To znamená, že význam dalšího studia všech protistů obecně a Plasmodium zvláště je velmi velký.
Imunologie
Ve Výzkumném ústavu mikrobiologie SSSR bylo provedeno mnoho studií lidského imunitního systému. Vývoj na nich je stále obtížně aplikovatelný na léčbu, ale nyní jsou nepostradatelné pro diagnostiku. Hovoříme o sérologické diagnostice řady infekčních onemocnění. Je to mikrobiologie, za kterou klinická medicína vděčí za přítomnost tak cenné diagnostické metody ve svém arzenálu.
Je důležité, aby všechna oddělení epidemiologie a mikrobiologie nějak ovlivňovala koncept imunity. A oba obory hojně využívají vakcíny. Jejich vývoj je také výsledkem vědecké práce imunologů a mikrobiologů. Jsou nejúčinnějšími preventivními opatřeními k omezení (a v některých případech i eliminaci) pravděpodobnosti infekce při kontaktu s patogenním virovým nebo bakteriálním patogenem. V současné době se vyvíjejí vakcíny proti HIV a virům, které způsobují rakovinu.
Metodologie mikrobiologie
Studovat určitý mikroorganismus znamená určit rysy jeho morfologie, posoudit úplnost biochemických reakcí, kterých je schopen, rozpoznat jeho RNA,přiřadit ke konkrétnímu království a pojmenovat kmen. To je množství práce, kterou je třeba vykonat při otevírání nové plodiny. Pokud je mikrob již znám (určeno charakteristikami fermentace substrátů živných médií nebo buněčnou stěnou), je nutné jej přiřadit ke konkrétnímu kmeni. Každý z těchto úkolů vyžaduje standardizované metody a určité vybavení.
Lékařská mikrobiologie má také své vlastní úkoly: najít původce onemocnění v biologických tekutinách a tkáních, které jsou cílem virulentních infekcí, identifikovat přítomnost patogenu pomocí sérologických markerů, určit citlivost člověka na určité nemoci. Tyto úkoly jsou řešeny mikrobiologickými, mikroskopickými, biologickými, sérologickými a alergickými metodami.
V učebnici nazvané „Mikrobiologie“Vorobyov A. V. popisuje, že mikroskopie je základní, nikoli však hlavní metodou studia mikroba. Může být světlý, elektronický, fázově kontrastní, tmavý pole a fluorescenční. Autor také poukazuje na to, že kultivace je považována za nejdůležitější mikrobiologickou metodu, která umožňuje pěstování kolonie mikrobů nacházejících se v biologických tekutinách a médiích pacienta.
Kulturní metody mohou být virologické a bakteriologické. Nejčastěji výzkum vyžaduje krev, moč, sliny, sputum, cerebrospinální mok. Z nich můžete organismus izolovat a vysévat na živnou půdu. To je nutné pro diagnostiku, protože koncentrace mikrobů v biologickém materiálu je velmi nízká, akulturní metoda umožňuje zvýšit objem patogenní flóry.
V učebnici oboru "Mikrobiologie" Vorobyov A. V. se spoluautory popisuje biologické metody studia mikrobů. Jsou založeny na izolaci specifických toxinů charakteristických buď pro skupinu bakteriálních druhů, nebo pouze pro jeden kmen. Alergické metody jsou spojeny s vlastností bakteriálních toxinů způsobovat alergie (nebo senzibilizaci) v makroorganismu, když je infikován. Příkladem je test Mantoux. Sérologické metody jsou zase reakce se specifickými protilátkami a antigeny bakterií. To vám umožní rychle a přesně určit přítomnost mikroba v tkáni nebo tekutém materiálu odebraném pacientovi.
Velký pokrok v lékařské mikrobiologii
Mikrobiologie je pro praktickou medicínu důležitá věda, která za svou krátkou existenci zachránila obrovské množství životů. Nejvýmluvnějším příkladem je objev mikrobů odpovědných za infekční onemocnění. To umožnilo získat první antibiotikum. Díky němu se zachránilo velké množství vojáků před infekcí rány.
Následně se používání antibiotik začalo rozšiřovat a dnes to umožňuje složité operace. Vzhledem k tomu, že mnoho infekcí nelze vyléčit bez použití antibiotik, jejich přítomnost jednoduše převrací veškerou medicínu naruby a umožňuje zachránit mnoho životů. Tento úspěch je na stejné úrovni jako profylaxe vakcínami, která také umožňovalazachránit mnoho pacientů před virem dětské obrny, hepatitidou B a neštovicemi. A nyní se vyvíjejí imunologické metody pro boj s rakovinou.
