Čovjek je okružen staništem čije određene komponente ne možemo vidjeti. A kako pored ljudi i životinja postoji i mikrokosmos koji direktno ili indirektno utiče na čitavu okolinu, potrebno ga je proučavati. Mikrobiologija je nauka čije metode i ciljevi imaju za cilj proučavanje živih mikroorganizama, obrazaca njihovog razvoja i života, kao i osobina interakcije sa prirodom i direktno sa ljudima, jeste mikrobiologija.
Uspon mikrobiologije
Kao dio standardnog univerzitetskog kursa pod nazivom "Mikrobiologija", predavanja uključuju materijale koji se odnose na historiju nauke. Štaviše, u njegovom razvoju ističe se deskriptivni period, koji je započeo pronalaskom mikroskopa i razmatranjem prvih bakterija. Tada su se novi organizmi postepeno otkrivali nauci, a njihovo značenje je postalo razumljivije čovjeku. U isto vrijeme, dalje su otkriveni patogeni koji uzrokuju ljudske bolesti.
Period odOd 1880. do 1890. godine, koje se smatra "zlatnim dobom" mikrobiologije, obilježeno najvećim brojem otkrića u to vrijeme. 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 detekciju mikroorganizama. Njihova svojstva i uloga u biocenozama, kao iu životu ljudi, detaljnije su proučavani.
Doprinos naučnika razvoju nauke
Prvi naučnik koji je pokušao da sistematizuje organizme mikrosvijeta bio je Otto Friedrich Müller. Identifikovao je 379 odvojenih vrsta mikroorganizama. Rasporedio ih je u određene klase. Mikrobiologija, sanitarije i epidemiologija još nisu bili uvedeni u praksu, a mikrobi su već bili shvaćeni kao zasebni organizmi koji žive u svijetu nedostupnom ljudskom oku.
Studije Louisa Pasteura i Roberta Kocha pomogle su da se prepozna ovaj svijet i nauči više o njemu. Potonji je uspio razviti principe za izolaciju mikroorganizama iz test 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 veoma važna.
Već nakon toga pojavljuju se mnoga nova imena u istoriji nauke. Tako se razvila mikrobiologija. Naučnici su dali ogroman doprinos ovom velikom cilju, veličajući svoja imena. Kao primjer možemo navesti 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 potpuna lista svetila nauke, a štaviše, ne bismo mogli opisati sve njihove zasluge u okviru članka. Kurs pod nazivom "Mikrobiologija" (predavanja i praktične vježbe) detaljno ispituje mnoge rezultate istraživanja ovih naučnika.
Razvijena područja mikrobiologije
U sadašnjoj fazi razvoja svake nauke, metode istraživanja se unapređuju, što znači da postoje mogućnosti za potpunije proučavanje određenih mikroorganizama i njihovih karakteristika. Kao rezultat toga, dolazi do otkrića koja omogućavaju indirektnu ili direktnu primjenu znanja o mikrobima u bilo kojoj industriji. Iz tog razloga, mikrobiologija nije samo teorijska oblast znanja. Ovo je nauka sa nekoliko grana:
- opća mikrobiologija;
- medicina (mikologija, bakteriologija, virologija, protozoologija);
- veterinarski;
- industrial;
- poljoprivredni;
- grana sanitarne mikrobiologije;
- vodena mikrobiologija.
Medicinska mikrobiologija je kompletna nauka, uključujući mikologiju, bakteriologiju, protozoologiju, virologiju, sanitet i imunologiju. Razvijene su metode za identifikaciju uzročnika zaraznih bolesti i korištenje efikasnih lijekova za njihovo liječenje, kako bi se spriječile bolesti koje su ranije dovele do pandemija sa velikom stopom smrtnosti.
Imunologija se zbog složenosti biohemijskih procesa imuniteta gotovo odvojila od mikrobiologije u zasebnu nauku. Danas se kombinuje sa onkologijom i alergologijom. U isto vrijeme, druge grane mikrobiologije nisu ništa manje važne: one nam omogućavaju 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 kontrolu štetočina ili za povećanje prinosa.
Ciljevi mikrobiologije
Svaka zasebna grana mikrobiologije ima svoje ciljeve i metode koje omogućavaju njihovo postizanje. Konkretno, medicinska mikrobiologija ima za cilj proučavanje maksimalnog mogućeg broja patogenih i oportunističkih mikroorganizama, njihovu interakciju sa ljudskim tijelom, kao i moguće načine suzbijanja kontakta sa infekcijama i njihovog liječenja.
Unapređenje mikrobne dijagnostike, eliminacija žarišta patogene mikroflore u biosferi, kao i vakcinalna profilaksa upotpunjuju metode medicinske mikrobiologije. Istovremeno, zbog nedostatka sredstava i zbog mogućeg rizika od narušavanja procesa u biocenozama, još nije moguće potpuno se riješiti uzročnika zaraznih bolesti. Međutim, čak iu sadašnjoj fazi, sanitacija i higijena, mikrobiologija i imunologija mogu značajno smanjiti broj ovakvih patologija i njihovih komplikacija.
Industrijska mikrobiologija ima za cilj proučavanje svojstava mikroba koji to moguprimjenjuju se u različitim fazama proizvodnje. Konkretno, područja koja najviše obećavaju ovakvi naučni razvoj su upotreba bakterija za razgradnju industrijskog otpada. U poljoprivrednoj mikrobiologiji, cilj je potencijalna primjena sićušnih organizama za povećanje prinosa usjeva i moguće kontrolu štetočina i korova.
Veterinarska mikrobiologija, kao i medicinska mikrobiologija, proučava patogene kod životinja. Metode otkrivanja bolesti, njihova dijagnoza i liječenje kod naših manjih prijatelja relevantne su kao i kod ljudi. Vodena mikrobiologija se bavi proučavanjem sastava mikroorganizama u okeanima 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 poboljšanje metoda koje omogućavaju testiranje serija prehrambenih proizvoda. Drugi zadatak je suzbijanje epidemija zaraznih bolesti i optimizacija uslova za boravak ljudi u raznim ustanovama koje su opasne sa stanovišta epidemije kontaktnih infekcija.
Opća mikrobiologija
Opća mikrobiologija je nauka čije metode vam omogućavaju da proučavate bilo koji mikroorganizam u različitim staništima. Osnovna industrija je ta koja daje rezultirajuće informacije industrijskoj, poljoprivrednoj, veterinarskoj i medicinskoj mikrobiologiji. Proučava bakterije i njihove porodice, sposobnost mikroorganizama da rastu na različitim hranljivim podlogama, obrasce naseljavanja određenih klimatskihzone.
Drift gena je takođe jedno od glavnih interesovanja bakteriologa, jer ovaj mehanizam omogućava bakterijama da steknu nove sposobnosti u kratkim vremenskim periodima. Jedna od najnepoželjnijih je rezistencija na antibiotike. Pojava novih sojeva bakterija otpornih na određeni antimikrobni lijek značajno komplikuje zadatke medicinske mikrobiologije.
Ali to nije sve. Opća mikrobiologija je nauka o virusima, gljivama i protozoama. Ovo je takođe doktrina imuniteta. U skladu sa određenim interesovanjima, izdvajale su se i posebne grane nauke: virologija, mikologija, protozoologija, imunologija. Novi podaci dobijeni tokom proučavanja sojeva bakterija, gljivica i virusa biće primenjeni u bilo kojoj drugoj grani mikrobiologije i od određenog su značaja.
Bakteriologija
Kraljevstvo bakterija smatra se najbrojnijim od svih ostalih koje proučava mikrobiologija. Zbog toga su teme o istraživanju bakterija najuže. Za pripisivanje određenog organizma jednoj vrsti potrebno je temeljito proučavanje njegove morfologije i biohemijskih procesa. Na primjer, mnoge bakterije crijevne grupe fermentiraju glukozu i dodjeljuju se određenoj grupi na osnovu ovog kriterija.
Iz određene zajednice organizama, soj će biti dalje izoliran - čista bakterijska kultura. Sve njene jedinke karakteriše isti genetski materijal, isti kao i ostali pripadnici iste vrste. I što je najvažnije, sve ove bakterije hoćeponašaju se na isti način unutar populacije koja živi u ovoj sredini. U drugim uslovima 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 da izazove bolest biti drugačija.
Virologija
Među svim živim organizmima, virusi su najnetipičniji. Oni su defektni, nesposobni za metabolizam, a za razmnožavanje su odabrali taktiku parazitiranja. Važno je da su to ujedno i najnevjerovatniji patogeni od svih koje proučava mikrobiologija (virologija). Imunologija se takođe bavi proučavanjem virusa, jer mnogi od njih mogu potisnuti imuni sistem i izazvati rak.
Virusi su vrlo jednostavni organizmi sa još neu potpunosti shvaćenim mehanizmima funkcionisanja. Ne mogu metabolizirati hranjive tvari, ali ostaju živi. Pošto nemaju strukture odgovorne za život, one i dalje postoje. Štaviše, virus se može smatrati genetskim materijalom sa mehanizmima za njegovo uvođenje u ćelije u kojima će se odvijati reprodukcija.
Očigledno je da je ovaj mehanizam uvođenja i reprodukcije "dizajniran" na takav način da zaobiđe sve zamislive zaštitne barijere ćelije. Primjer je virus HIV-a koji, uprkos snažnoj zaštiti imunološkog sistema, lako i jednostavno inficira čovjeka 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 da uzrokuju 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 faktora virulencije i razmnožavaju se prilično sporo, njihov doprinos ukupnoj incidenciji je mali.
Gljive ostaju najprilagođeniji organizmi za život u najekstremnijim uslovima na kopnu. Retko žive pod vodom, ali uspevaju u uslovima srednje do visoke vlažnosti. I, što je nevjerojatno, gljive rastu na trupovima svemirskih letjelica u orbitama blizu Zemlje, a nastanjivale su i trup oštećenog reaktora nuklearne elektrane u Černobilu. S obzirom na ogromnu otpornost na ove mikrobne kontrolne faktore, mikrobiologija hrane i higijena moraju se aktivnije razvijati. To bi trebalo olakšati razvoj mikologije i drugih grana opće mikrobiologije.
Protozoologija
Mikrobiologija takođe proučava protozoe. To su jednoćelijski organizmi koji se od bakterija razlikuju po većoj veličini i prisutnosti ćelijskog jezgra. Zbog svoje prisutnosti, više su prilagođeni stacionarnim uvjetima okoline.okruženje umjesto da se dinamički mijenja. Međutim, oni mogu uzrokovati bolesti ništa manje od drugih.
Prema statističkim podacima Svjetske zdravstvene organizacije, otprilike četvrtina svih slučajeva bolesti je uzrokovana malarijom. Iako je nemoguće u potpunosti se nositi s tim, jer postoji nekoliko vrsta plazmodija. To znači da je značaj daljeg proučavanja svih protista uopšte i plazmodija posebno veoma velik.
Imunologija
U Istraživačkom institutu za mikrobiologiju SSSR-a sprovedena su mnoga istraživanja ljudskog imunološkog sistema. Razvoj na njima je još uvijek teško primijeniti za liječenje, ali su sada neophodni za dijagnostiku. Riječ je o serološkoj dijagnostici niza zaraznih bolesti. Mikrobiologija je koju klinička medicina duguje prisutnosti u svom arsenalu tako vrijedne dijagnostičke metode.
Važno je da svi odjeli za epidemiologiju i mikrobiologiju na neki način utiču na koncept imuniteta. I obje discipline u velikoj mjeri koriste vakcine. Njihov razvoj je također rezultat naučnog rada imunologa i mikrobiologa. Oni su najefikasnije preventivne mjere za ograničavanje (a u nekim slučajevima čak i eliminaciju) vjerovatnoće infekcije putem kontakta s patogenim virusnim ili bakterijskim patogenom. Trenutno se razvijaju vakcine protiv HIV-a i virusa koji uzrokuju rak.
Metodologija mikrobiologije
Proučiti određeni mikroorganizam znači odrediti karakteristike njegove morfologije, procijeniti kompletnost biohemijskih reakcija za koje je sposoban, prepoznati njegovu RNK,dodijeliti određenom kraljevstvu i nazvati soj. To je količina posla koju treba obaviti prilikom otvaranja novog useva. Ako je mikrob već poznat (određen karakteristikama fermentacije supstrata hranjivih podloga ili ćelijskom stijenkom), onda ga je potrebno pripisati određenom soju. Bilo koji od ovih zadataka zahtijeva standardizirane metode i određenu opremu.
Medicinska mikrobiologija takođe ima svoje zadatke: da pronađe uzročnika bolesti u biološkim tečnostima i tkivima koja su meta virulentnih infekcija, da identifikuje prisustvo patogena serološkim markerima, da utvrdi osetljivost osobe na određene bolesti. Ovi zadaci se rješavaju mikrobiološkim, mikroskopskim, biološkim, serološkim i alergijskim metodama.
U udžbeniku pod nazivom "Mikrobiologija" Vorobyov A. V. opisuje da je mikroskopija osnovna, ali ne i glavna metoda proučavanja mikroba. Može biti svetlo, elektronsko, fazno-kontrastno, tamno polje i fluorescentno. Autor također ističe da se kultura smatra najvažnijom mikrobiološkom metodom, koja omogućava uzgoj kolonije mikroba koji se nalaze u biološkim tekućinama i medijima pacijenta.
Kulturološke metode mogu biti virološke i bakteriološke. Najčešće je za istraživanje potrebna krv, urin, pljuvačka, sputum, cerebrospinalna tekućina. Od njih možete izolovati organizam i posijati ga na hranljivi medij. To je neophodno za dijagnozu, jer je koncentracija mikroba u biološkom materijalu vrlo niska, ikulturalna metoda vam omogućava da povećate volumen patogene flore.
U udžbeniku iz discipline "Mikrobiologija" Vorobyov A. V. sa koautorima opisuje biološke metode proučavanja mikroba. Oni se zasnivaju na izolaciji specifičnih toksina karakterističnih ili za grupu bakterijskih vrsta ili samo za jedan soj. Alergijske metode su povezane sa svojstvom bakterijskih toksina da izazovu alergije (ili senzibilizaciju) u makroorganizmu kada su inficirani. Primjer je Mantouxov test. Serološke metode su, pak, reakcije sa specifičnim antitijelima i antigenima bakterija. Ovo vam omogućava da brzo i precizno odredite prisustvo mikroba u tkivu ili tečnom materijalu uzetom od pacijenta.
Veliki napredak u medicinskoj mikrobiologiji
Mikrobiologija je važna nauka za praktičnu medicinu, koja je tokom svog kratkog postojanja spasila ogroman broj života. Najizrazitiji primjer je otkriće mikroba odgovornih za zarazne bolesti. To je omogućilo dobijanje prvog antibiotika. Zahvaljujući njemu, ogroman broj vojnika je spašen od infekcije rane.
Naknadno je upotreba antibiotika počela da se širi, a danas to omogućava složene operacije. S obzirom da se mnoge infekcije ne mogu izliječiti bez upotrebe antibiotika, njihovo prisustvo jednostavno okreće sve lijekove naglavačke i omogućava spašavanje mnogih života. Ovo dostignuće je u rangu sa vakcinalnom profilaksom, koja je takođe dozvoljavalaspasiti mnoge pacijente od polio virusa, hepatitisa B i malih boginja. A sada se razvijaju imunološke metode za borbu protiv raka.
