האדם מוקף בבית גידול, שמרכיבים מסוימים שלו איננו מסוגלים לראות. ומכיוון שבנוסף לבני אדם ולבעלי חיים ישנו גם מיקרוקוסמוס שמשפיע ישירות או בעקיפין על כל הסביבה, צריך לחקור אותו. מיקרוביולוגיה היא מדע ששיטותיו ומטרותיו מכוונות לחקר מיקרואורגניזמים חיים, דפוסי התפתחותם וחייהם, כמו גם תכונות האינטראקציה עם הטבע וישיר עם בני האדם, היא מיקרוביולוגיה.
עליית המיקרוביולוגיה
כחלק מקורס סטנדרטי באוניברסיטה בשם "מיקרוביולוגיה", ההרצאות כוללות חומרים הקשורים להיסטוריה של המדע. זאת ועוד, בולטת תקופה תיאורית בהתפתחותה, שהחלה עם המצאת המיקרוסקופ ובחינת החיידקים הראשונים. אז אורגניזמים חדשים נחשפו בהדרגה למדע, ומשמעותם הפכה מובנת יותר לאדם. במקביל, התגלו עוד יותר פתוגנים הגורמים למחלות אנושיות.
תקופה מ1880 עד 1890, הנחשב ל"תור הזהב" של המיקרוביולוגיה, המסומן במספר הגדול ביותר של תגליות באותה תקופה. ואי אפשר להתעלם מהכשרון של רוברט קוך (בתמונה למטה), שפיתח שיטות לבידוד חיידקים ממוקדים. לאחר מכן, שיטות אחרות לגילוי מיקרואורגניזמים כבר פותחו. תכונותיהם ותפקידם בביוצנוזות, כמו גם בחיי אדם, נחקרו ביתר פירוט.
תרומתם של מדענים לפיתוח המדע
המדען הראשון שניסה לעשות שיטתיות של האורגניזמים של עולם המיקרו היה אוטו פרידריך מולר. הוא זיהה 379 סוגים נפרדים של מיקרואורגניזמים. הוא שייך אותם לכיתות מסוימות. מיקרוביולוגיה, תברואה ואפידמיולוגיה טרם הוכנסו לפועל, ומיקרובים כבר הובנו כאורגניזמים נפרדים החיים בעולם שאינו נגיש לעין האנושית.
הלימודים של לואי פסטר ורוברט קוך עזרו לזהות את העולם הזה וללמוד עליו עוד. האחרון הצליח לפתח את העקרונות לבידוד מיקרואורגניזמים מחומר הבדיקה שנלקח מאנשים חולים, ופסטר (יחד עם קוך) הגיע למסקנה שחיידקים הם הגורמים הגורמים לפתולוגיות זיהומיות. אגב, בתקופה שבה זיהומים תרמו את התרומה המשמעותית ביותר לשכיחות הכוללת, תפקידם של המחקרים הללו היה חשוב מאוד.
כבר לאחר מכן, שמות חדשים רבים מופיעים בהיסטוריה של המדע. כך התפתחה המיקרוביולוגיה. מדענים תרמו תרומה עצומה למטרה הגדולה הזו, והאדירו את שמותיהם. כדוגמה, אנו יכולים לצטט חוקרים כמו 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 and others. כמובן, זו אינה רשימה מלאה של מאורות המדע, ועוד יותר מכך, לא יכולנו לתאר את כל יתרונותיהם במסגרת המאמר. קורס שנקרא "מיקרוביולוגיה" (הרצאות ותרגילים מעשיים) בוחן בפירוט רבות מתוצאות המחקר של מדענים אלו.
תחומים מפותחים של מיקרוביולוגיה
בשלב הנוכחי של הפיתוח של כל מדע, שיטות המחקר משתפרות, מה שאומר שיש הזדמנויות למחקר שלם יותר של מיקרואורגניזמים מסוימים ומאפיינים שלהם. כתוצאה מכך, מתגלים תגליות המאפשרות ליישם ידע על חיידקים באופן עקיף או ישיר בכל תעשייה. מסיבה זו, מיקרוביולוגיה אינה רק תחום ידע תיאורטי. זהו מדע עם כמה ענפים:
- מיקרוביולוגיה כללית;
- רפואי (מיקולוגיה, בקטריולוגיה, וירולוגיה, פרוטוזואולוגיה);
- וטרינר;
- industrial;
- agricultural;
- ענף של מיקרוביולוגיה סניטרית;
- מיקרוביולוגיה מימית.
מיקרוביולוגיה רפואית היא מדע שלם, כולל מיקולוגיה, בקטריולוגיה, פרוטוזואולוגיה, וירולוגיה, תברואה ואימונולוגיה. פותחו שיטות לזיהוי פתוגנים של מחלות זיהומיות ושימוש בתרופות יעילות לטיפול בהן, כדי למנוע מחלות שהובילו בעבר למגפות עם שיעורי תמותה עצומים.
אימונולוגיה עקב המורכבות של התהליכים הביוכימיים של חסינות כמעט הסתעפה ממיקרוביולוגיה למדע נפרד. כיום הוא משולב עם אונקולוגיה ואלרגולוגיה. יחד עם זאת, ענפים אחרים של המיקרוביולוגיה חשובים לא פחות: הם מאפשרים לנו להעריך את הסיכויים לשימוש בהנדסה גנטית של חיידקים, כדי להציע התפתחות של אקלים וביוקנוזים של האוקיינוס והיבשה. חשוב גם השימוש הפוטנציאלי במיקרו-אורגניזמים בחקלאות כדי להדביר מזיקים או להגדלת תפוקת היבול.
יעדים של מיקרוביולוגיה
לכל ענף נפרד במיקרוביולוגיה יש מטרות ושיטות משלו שמאפשרות להשיג אותן. בפרט, מיקרוביולוגיה רפואית שואפת לחקור את המספר המרבי האפשרי של מיקרואורגניזמים פתוגניים ואופורטוניסטיים, את האינטראקציה שלהם עם גוף האדם, כמו גם דרכים אפשריות לנטרל מגע עם זיהומים ולטפל בהם.
שיפור של אבחון מיקרוביאלי, ביטול מוקדים של מיקרופלורה פתוגנית בביוספרה, כמו גם מניעת חיסון משלימים את שיטות המיקרוביולוגיה הרפואית. יחד עם זאת, בשל חוסר מימון ובשל הסיכון האפשרי לשיבוש תהליכים בביוצנוזות, עדיין לא ניתן להיפטר לחלוטין מפתוגנים של מחלות זיהומיות. עם זאת, אפילו בשלב הנוכחי, תברואה והיגיינה, מיקרוביולוגיה ואימונולוגיה יכולים להפחית משמעותית את מספר הפתולוגיות הללו ואת הסיבוכים שלהן.
מיקרוביולוגיה תעשייתית שואפת לחקור את התכונות של חיידקים שיכוליםלהחיל בשלבים שונים של הייצור. בפרט, התחומים המבטיחים ביותר של פיתוחים מדעיים כאלה הם השימוש בחיידקים לפירוק פסולת תעשייתית. במיקרוביולוגיה חקלאית, המטרה היא יישום פוטנציאלי של אורגניזמים זעירים כדי להגדיל את תפוקת היבול ואולי להדביר מזיקים ועשבים שוטים.
מיקרוביולוגיה וטרינרית, כמו מיקרוביולוגיה רפואית, חוקרת פתוגנים בבעלי חיים. שיטות לגילוי מחלות, אבחון וטיפול בהן אצל חברינו הקטנים יותר רלוונטיים כמו בבני אדם. מיקרוביולוגיה ימית עוסקת בחקר הרכב המיקרואורגניזמים באוקיינוסים במטרה לסדר את הידע ויישומם הפוטנציאלי בתעשייה או בחקלאות.
מיקרוביולוגיה סניטרית חוקרת מוצרי מזון ומזהה בהם חיידקים. מטרתו נותרה לשפר את השיטות המאפשרות בדיקה של קבוצות של מוצרי מזון. המשימה השנייה היא לנטרל מגיפות של מחלות זיהומיות ולייעל את תנאי השהייה של אנשים במוסדות שונים המסוכנים מנקודת המבט של מגיפת זיהומי המגע.
מיקרוביולוגיה כללית
מיקרוביולוגיה כללית היא מדע ששיטותיו מאפשרות לך לחקור כל מיקרואורגניזמים בבתי גידול שונים. תעשיית הבסיס היא זו שמספקת את המידע המתקבל למיקרוביולוגיה תעשייתית, חקלאית, וטרינרית ורפואה. היא חוקרת חיידקים ובני משפחותיהם, יכולתם של מיקרואורגניזמים לצמוח על מדיות תזונתיות שונות, דפוסי התיישבות של אקלים מסוימים.אזורים.
סחף גנים הוא גם אחד מתחומי העניין העיקריים של בקטריולוגים, שכן מנגנון זה מאפשר לחיידקים לרכוש יכולות חדשות בפרקי זמן קצרים. אחד הבלתי רצויים ביותר הוא עמידות לאנטיביוטיקה. הופעתם של זנים חדשים של חיידקים עמידים לתרופה אנטי-מיקרוביאלית מסויימת מסבכת באופן משמעותי את משימות המיקרוביולוגיה הרפואית.
אבל זה לא הכל. מיקרוביולוגיה כללית היא מדע הווירוסים, הפטריות והפרוטוזואה. זו גם תורת החסינות. בהתאם לתחומי עניין מסוימים, הובחנו גם ענפי מדע נפרדים: וירולוגיה, מיקולוגיה, פרוטוזואולוגיה, אימונולוגיה. נתונים חדשים שהתקבלו במהלך חקר זני חיידקים, פטריות ווירוסים יחולו בכל ענף אחר של המיקרוביולוגיה ויש להם חשיבות מסוימת.
בקטריולוגיה
ממלכת החיידקים נחשבת לרב ביותר מבין כל האחרים שנחקרים במיקרוביולוגיה. בגלל זה, נושאים על חקר חיידקים הם הצרים ביותר. כדי להקצות אורגניזם מסוים למין אחד נדרש מחקר יסודי של המורפולוגיה והתהליכים הביוכימיים שלו. לדוגמה, חיידקים רבים מקבוצת המעיים מתסיסים גלוקוז ומקובצים לקבוצה ספציפית על סמך קריטריון זה.
מקהילה מסוימת של אורגניזמים, זן יבודד עוד יותר - תרבית חיידקים טהורה. כל הפרטים שלו יתאפיינו באותו חומר גנטי, זהה לזה של חברים אחרים מאותו המין. והכי חשוב, כל החיידקים האלה יהיולהתנהג באותו אופן בתוך האוכלוסייה שחיה בסביבה זו. בתנאים אחרים, אותה תרבות עוברת מוטציות ומסתגלת באופן חופשי, וזו הסיבה שנוצר זן חדש. זה עשוי להיות שונה במערך שונה של אנזימים וגורמי ארסיות. לכן, היכולת שלו לגרום למחלה תהיה שונה.
Virology
בין כל האורגניזמים החיים, וירוסים הם הכי לא טיפוסיים. הם פגומים, אינם מסוגלים לחילוף חומרים, ולצורך רבייה הם בחרו בטקטיקה של טפילות. חשוב שאלו הם גם הפתוגנים המדהימים ביותר מכל מה שחוקר מיקרוביולוגיה (ווירולוגיה). אימונולוגיה עוסקת גם בחקר וירוסים, מכיוון שרבים מהם יכולים לדכא את מערכת החיסון ולגרום לסרטן.
וירוסים הם אורגניזמים פשוטים מאוד עם מנגנוני תפקוד שעדיין לא מובנים במלואם. הם לא יכולים לבצע חילוף חומרים מזינים, אבל נשארים בחיים. ללא מבנים האחראים לחיים, הם עדיין קיימים. יתרה מכך, נגיף יכול להיחשב כחומר גנטי עם מנגנונים להחדרתו לתאים שבהם תתבצע רבייה.
ברור שמנגנון זה של הקדמה ושעתוק "תוכנן" בצורה כזו שיעקוף את כל מחסומי ההגנה האפשריים של התא. דוגמה לכך הוא נגיף ה-HIV, שלמרות ההגנה החזקה על מערכת החיסון, מדביק אדם בקלות ובפשטות ומוביל למחסור חיסוני. לכן, מיקרוביולוגיה ואימונולוגיה צריכות להתמודד יחד עם בעיה זו, ולחפש דרכים לפתור אותה. אבלככל שהנגיפים הופכים ליכולים יותר בגלל הקצב המדהים של המוטציות, יש לפתח מנגנונים להילחם בפתוגנים אלה במהירות האפשרית.
Mycology
Mycology הוא הענף של המיקרוביולוגיה הכללית החוקר עובשים. אורגניזמים אלו נוטים לגרום למחלות בבני אדם, בבעלי חיים וביבולים. עובשים מקלקלים מזון ובשל העובדה שהם מסוגלים ליצור נבגים, הם כמעט בלתי פגיעים. עם זאת, בעוד שיש להם מספר קטן של גורמי ארס והם מתרבים לאט למדי, התרומה שלהם לשכיחות הכוללת קטנה.
פטריות נשארות האורגניזמים המותאמים ביותר לחיות בתנאים הקיצוניים ביותר ביבשה. לעתים רחוקות הם חיים מתחת למים, אך משגשגים בתנאי לחות בינונית עד גבוהה. ולמרבה הפלא, פטריות גדלות על גוף החלליות במסלולי כדור הארץ קרובים, וגם התגוררו בגוף הכור הגרעיני בצ'רנוביל הפגוע. בהתחשב בחוסן העצום לגורמי הבקרה המיקרוביאליים הללו, יש לפתח מיקרוביולוגיה ותברואה של מזון בצורה אקטיבית יותר. יש להקל על כך על ידי פיתוח של מיקולוגיה וענפים אחרים של מיקרוביולוגיה כללית.
פרוטוזוולוגיה
מיקרוביולוגיה חוקרת גם פרוטוזואה. אלו אורגניזמים חד-תאיים הנבדלים מחיידקים בגודלם הגדול יותר ובנוכחות של גרעין תא. בשל נוכחותו, הם מותאמים יותר לתנאי סביבה נייחים.סביבה ולא משתנה באופן דינמי. עם זאת, הם עלולים לגרום למחלות לא פחות מאחרות.
לפי נתונים סטטיסטיים שסופקו על ידי ארגון הבריאות העולמי, כרבע ממקרי המחלה נובעים ממלריה. אמנם אי אפשר להתמודד עם זה לחלוטין, כי יש כמה סוגים של פלסמודיום. המשמעות היא שהחשיבות של מחקר נוסף של כל הפרוטיסטים בכלל ופלסמודיום בפרט היא רבה מאוד.
אימונולוגיה
במכון המחקר למיקרוביולוגיה של ברית המועצות, בוצעו מחקרים רבים על מערכת החיסון האנושית. עדיין קשה להגיש את ההתפתחויות בהן לטיפול, אך כעת הן הכרחיות לאבחון. אנחנו מדברים על אבחנה סרולוגית של מספר מחלות זיהומיות. המיקרוביולוגיה היא שהרפואה הקלינית חייבת לנוכחות בארסנל שלה שיטת אבחון כה חשובה.
חשוב שכל המחלקות לאפידמיולוגיה ומיקרוביולוגיה ישפיעו איכשהו על מושג החסינות. ושתי הדיסציפלינות עושות שימוש נרחב בחיסונים. התפתחותם היא גם תוצאה של עבודה מדעית של אימונולוגים ומיקרוביולוגים. הם אמצעי המניעה היעילים ביותר להגביל (ובמקרים מסוימים אף לחסל) את הסבירות לזיהום באמצעות מגע עם פתוגן ויראלי או חיידקי פתוגני. כרגע מפתחים חיסונים נגד HIV ווירוסים הגורמים לסרטן.
מתודולוגיה של מיקרוביולוגיה
לחקור מיקרואורגניזם מסוים פירושו לקבוע את תכונות המורפולוגיה שלו, להעריך את שלמות התגובות הביוכימיות שהוא מסוגל להן, לזהות את ה-RNA שלו,להקצות לממלכה מסוימת ולתת שם לזן. זו כמות העבודה שצריך לעשות כשפותחים יבול חדש. אם החיידק כבר ידוע (נקבע על פי מאפייני התסיסה של מצעי חומרי הזנה או על ידי דופן התא), אזי נדרש לייחס אותו לזן ספציפי. כל אחת מהמשימות הללו דורשת שיטות סטנדרטיות וציוד מסוים.
למיקרוביולוגיה רפואית יש גם משימות משלה: למצוא את הגורם הגורם למחלה בנוזלים וברקמות ביולוגיות המהווים מטרה לזיהומים ארסיים, לזהות נוכחות של פתוגן על ידי סמנים סרולוגיים, לקבוע את רגישות האדם ל- מחלות מסוימות. משימות אלו נפתרות בשיטות מיקרוביולוגיות, מיקרוסקופיות, ביולוגיות, סרולוגיות ואלרגיות.
בספר הלימוד שנקרא "מיקרוביולוגיה" מתאר Vorobyov A. V. שמיקרוסקופיה היא שיטה בסיסית, אך לא העיקרית לחקר החיידק. זה יכול להיות בהיר, אלקטרוני, ניגודיות פאזה, שדה כהה ופלורסנט. המחבר גם מציין כי התרבית נחשבת לשיטה המיקרוביולוגית החשובה ביותר, המאפשרת לגדל מושבה של חיידקים המצויים בנוזלים הביולוגיים ובמדיה של החולה.
שיטות תרבות יכולות להיות וירולוגיות ובקטריולוגיות. לרוב, מחקר דורש דם, שתן, רוק, כיח, נוזל מוחי. מהם, אתה יכול לבודד את האורגניזם ולזרוע אותו על מצע מזין. זה הכרחי לאבחון, כי ריכוז החיידקים בחומר הביולוגי נמוך מאוד, וכןהשיטה התרבותית מאפשרת לך להגדיל את נפח הפלורה הפתוגנית.
בספר הלימוד על הדיסציפלינה "מיקרוביולוגיה" Vorobyov A. V. עם מחברים שותפים מתאר את השיטות הביולוגיות של חקר חיידקים. הם מבוססים על בידוד של רעלים ספציפיים האופייניים לקבוצה של מיני חיידקים או לזן אחד בלבד. שיטות אלרגיות קשורות לתכונה של רעלנים חיידקיים לגרום לאלרגיות (או רגישות) במקרואורגניזם כאשר הוא נגוע. דוגמה לכך היא מבחן Mantoux. שיטות סרולוגיות, בתורן, הן תגובות עם נוגדנים ואנטיגנים ספציפיים של חיידקים. זה מאפשר לך לקבוע במהירות ובדייקנות נוכחות של חיידק ברקמה או בחומר נוזלי שנלקח ממטופל.
התקדמות גדולה במיקרוביולוגיה רפואית
מיקרוביולוגיה היא מדע חשוב לרפואה מעשית, שבמהלך קיומו הקצר הציל מספר עצום של חיים. הדוגמה המובהקת ביותר היא גילוי החיידקים האחראים למחלות זיהומיות. זה איפשר להשיג את האנטיביוטיקה הראשונה. בזכותו ניצלו מספר עצום של חיילים מזיהום בפצעים.
לאחר מכן, השימוש באנטיביוטיקה החל להתרחב, וכיום זה מאפשר לבצע פעולות מורכבות. בהתחשב בכך שלא ניתן לרפא זיהומים רבים ללא שימוש באנטיביוטיקה, נוכחותם פשוט הופכת את כל התרופות על פיה ומאפשרת להציל חיים רבים. הישג זה עומד בקנה אחד עם טיפול מניעתי בחיסון, שאיפשר גם הואלהציל חולים רבים מנגיף הפוליו, הפטיטיס B ואבעבועות שחורות. ועכשיו מפתחים שיטות אימונולוגיות להילחם בסרטן.
