MIKROBIOLOGIA JAKO NAUKA.docx

MIKROBIOLOGIA JAKO NAUKA

              Mikrobiologia stanowi obecnie obszerną dziedzinę wiedzy praktycznej o niezaprzeczalnej wartości teoretyczno-poznawczej i zastosowaniu praktycznym we wszystkich dziedzinach ludzkiej działalności.

Mikrobiologia jest nauką stosunkowo młodą, rozwijającą się dopiero od 150 lat. Historia jej powstania ściśle łączy się z praktycznymi potrzebami medycyny. Podstawą do poszukiwania materialnych czynników wywołujących masowe choroby o dużej śmiertelności były spostrzeżenia nad pojawianiem się i rozwojem wielu chorób. Dalszą przesłanką, wskazującą na materialne czynniki wywołujące choroby zakaźne, zwane wówczas zarazami, były pozytywne próby stosowania środków zapobiegawczych. Do prób tych można zaliczyć izolację chorych lub ucieczkę zdrowych do miejsc bezludnych podczas epidemii, skuteczność kwarantanny i jennerowskie szczepienia przeciwospowe.

Powyższe przyczyny, a także szybki postęp fizyki (optyki), biologii i chemii, spowodowały, że w XVII i XVIII w. kilku badaczy interesowało się niedostrzegalnymi, nieuzbrojonym okiem małymi istotami żyjącymi w wodzie, na roślinach i w glebie. W XIX w. stwierdzono, że istoty te znajdują się także w wydzielinach i wydalinach ludzi zdrowych i chorych. Najbardziej aktywnym badaczem małych organizmów był wówczas francuski chemik Ludwik Pasteur (1822-1893), uznany później za „ojca” mikrobiologii i immunobiologii.
 

Mikrobiologia (gr.: mikros-mały, bios-życie, logos-nauka) jest działem biologii zajmującym się organizmami jednokomórkowymi lub składającymi się ze struktur komórkopodobnych. Takie organizmy nazywamy drobnoustrojami lub mikroorganizmami i do nich zaliczamy: 1) wirusy, 2) bakterie, 3) mikoplazmy, 4) grzyby (z wyłączeniem grzybów kapeluszowych), 5) glony (z wyłączeniem glonów plechowych), 6) pierwotniaki.

Podział ten wskazuje, że mikrobiologia nie jest nauką jednolitą. W zakres jej zainteresowań są włączone drobnoustroje znacznie różniące się cechami morfologicznymi, fizjologicznymi i ekologicznymi. Podstawowym łącznikiem są małe wymiary drobnoustrojów oraz podobne metody badawcze. Zależnie od cech biologicznych (budowa, skład chemiczny, reprodukcja) poszczególnych grup drobnoustrojów mikrobiologię można podzielić na:

1.      Wirusologię (łac.: virus- jad; Pasteur i inni badacze podejrzewali, że jest to działanie jadu), która obejmuje najmniejsze drobnoustroje zawierające w swoim składzie tylko jeden z kwasów nukleinowych (DNA lub RNA). Drobnoustroje te reprodukują się wykorzystując metabolizm zakażonych komórek. Są więc ścisłymi pasożytami wewnątrzkomórkowymi o bardzo uproszczonej budowie i funkcjach. Nazwano je wirusami. Obecnie jest to duży, samodzielny dział nauki stojącej na pograniczu mikrobiologii, biochemii i genetyki. Znaczna liczba uczonych zalicza wirusologię do biologii molekularnej.

2.      Bakteriologię (gr.: bakterion- laseczka), która obejmuje drobnoustroje jednokomórkowe o funkcjach podobnych zarówno do roślin (np. fotosynteza), jak i do komórek zwierzęcych (np. heterotrofizm). Drobnoustroje te nazwano bakteriami. Wieloletnie badania wykazały, że istnieją także drobnoustroje podobne do bakterii zwane mikoplazmami. Nie wyosobniono dla nich odrębnego działu i bakteriologia obejmuje dwie grupy: bakterie i mikoplazmy.

3.      Mikologię (gr.: mykes- grzyb), do której należą wyżej zorganizowane komórkowce (wielokomórczaki), zwane grzybami.

4.      Protozoologię (gr.: protos- pierwszy, zoon- zwierzę), naukę o wyżej zorganizowanych jednokomórkowcach nazwanych pierwotniakami.

5.      Algologię- naukę o glonach. Nie ma ona praktycznego znaczenia dla nauk medycznych. Odgrywa jednak coraz większą rolę w ochronie środowiska życia człowieka i innych organizmów

Część drobnoustrojów występujących w przyrodzie przystosowała się na drodze ewolucyjnej do symbiotycznego, komensalnego lub pasożytniczego trybu życia, obierając sobie za gospodarzy m.in. organizmy ludzkie. Organizmy ludzki i zwierzęcy bronią się różnymi sposobami przed szkodliwym działaniem chorobotwórczych drobnoustrojów. Mechanizmami obronnymi organizmu zajmuje się immunologia.

Ze względu praktycznych mikrobiologię można podzielić na:

1.      Mikrobiologię ogólną, która bada i gromadzi ogólne wiadomości o biologicznych właściwościach drobnoustrojów znajdujących się w swoich naturalnych środowiskach.

2.      Mikrobiologię lekarską, która bada drobnoustroje chorobotwórcze, komensale i symbiotyczne związane z organizmem człowieka. Największą wagę przywiązuje się do drobnoustrojów chorobotwórczych, zwanych także zarazkami. Stanowią one niewielki odsetek (4-7%) wszystkich mikroorganizmów występujących w przyrodzie.

3.      Mikrobiologię weterynaryjną, zajmującą się badaniem i diagnostyką drobnoustrojów chorobotwórczych, komensalnych i symbiotycznych występujących w organizmach zwierząt (użytkowych) oraz drobnoustrojami ważnymi w higienie produktów pochodzenia zwierzęcego.

4.      Mikrobiologię sanitarną, która wiąże zagadnienia mikrobiologii środowiska życia człowieka oraz zwierząt hodowlanych, a więc żywność, wodę, ścieki, sanityzację środowiska, dezynfekcję (chemiczną), sterylizację. Aktualnie dział ten odgrywa dużą rolę w ochronie środowiska życia ludzi, zwierząt i roślin poprzez oznaczanie czystości mikrobiologicznej, tj. liczby i jakości drobnoustrojów w makro- i mikrośrodowiskach, co jest m.in. dobrą miarą stopnia zanieczyszczenia wody i gleby.

5.      Mikrobiologię roślinną (fitopatologię) i mikrobiologię gleby, które badają drobnoustroje chorobotwórcze dla roślin oraz współzależności między roślinami i drobnoustrojami gleby (wody).

6.      Mikrobiologię techniczną, która jest olbrzymim działem mikrobiologii stosowanej w przeprowadzaniu procesów fermentacji i wytwarzaniu produktów spożywczych (drożdże, piwo, wino, sery, alkohole), przemysłowych (alkohole wielowęglowe, kwasy organiczne i szereg innych) oraz niektórych leków (witaminy, antybiotyki).

7.      Mikrobiologię farmaceutyczną, do której zalicza się wybrane zagadnienia z mikrobiologii lekarskiej, sanitarnej i technicznej, jak: wytwarzanie leków przez drobnoustroje (np. antybiotyki), badanie jałowości leków, zagadnienia dezynfekcji i sterylizacji leków szereg oraz innych zagadnień.

8.      Hydromikrobiologię, zajmującą się drobnoustrojami żyjącymi w wodach słonych i słodkich, w źródłach mineralnych, w wodach zasiarkowanych i żelazistych, a także wpływem odpadów technologicznych na ekologię wód oraz problemami oczyszczania wód i ścieków.

POCHODZENIE DROBNOUSTROJÓW

              Pochodzenie drobnoustrojów ściśle łączy się z ewolucją związków chemicznych, jaka miała miejsce podczas rozwoju Ziemi. Wydaje się prawdopodobne, że przed istotami, które określa się jako żywe, były konglomeraty wysokocząsteczkowych związków namnażających się. Związki te, w optymalnych warunkach środowiska, tworzyły to, co można dziś nazwać praistotami. Wśród wielu możliwości wykorzystywania energii praistoty mogły je czerpać i wytwarzać proste związki chemiczne przez fotosyntezę. Z takich praistot rozwinęły się znane z wykopalisk i żyjące obecnie jednokomórkowce.                                                                      
Znane obecnie drobnoustroje pochodzą z dwóch linii rozwojowych. Jedna linia to Eucaryota- jednokomórkowce zawierające jądro otoczone błoną. Posiadają kilka chromosomów, DNA związane z histonami, rozmnażają się drogą mitozy. W skład komórki wchodzą sterole, brak jest kwasu dwuaminopimelinowego. Jednokomórkowce fotosyntetyzujące posiadają chloroplasty. Do grupy tej należą m.in. pierwotniaki i grzyby.

Druga linia to Procaryota- jednokomórkowce zawierające skupiska chromatyny, ale bez błony jądrowej, zawierają jeden chromosom, a DNA nie jest związany z histonami. Rozmnażają się przez podział bez mitozy lub w inny sposób. W skład komórki wchodzą: kwas dwuaminopimelinowy, który jest charakterystyczny dla tej grupy drobnoustrojów, kompleksy mukoidowe; brak jest steroli. W błonie komórkowej występuje u nich wyraźny element zwany ścianą komórkową. Do tej grupy należą sinice oraz bakterie właściwe i mikoplazmy.

POCHODZENIE BAKTERII

              Najstarsze ślady życia na Ziemi, pochodzące sprzed 3,1 miliarda lat, wykryto pod postacią bakterii kopalnych w południowej Afryce. Sprzed 1,5 miliarda lat znane są już całe grupy systematyczne bakterii kopalnych. Były to bakterie samożywne. Stykając się z pojawiającymi się roślinami i prymitywnymi, bezszkieletowymi zwierzętami, bakterie te przystosowały się do pasożytniczego trybu życia. Dziś trudno określić, czy bakterie pasożytnicze pojawiły się nagle, na skutek mutacji spontanicznych i selekcji środowiska, czy też powoli z pokolenia na pokolenie po upływie długiego czasu nabywały cech pasożytów. Badania nad pochodzeniem bakterii są bardzo trudne, ponieważ paleobakteriologia posiada mało dowodów wykopaliskowych, pochodzących z najdawniejszych epok, na których podstawie można by prześledzić początkowe etapy ewolucji bakterii. Hipotetycznie można rozpatrywać dwie drogi, na których mogły one powstawać.

EWOLUCJA BAKTERII

              Bakterie zależnie od środowiska, w którym przebywały, ulegały odpowiednim przemianom, przystosowaniom. W trudnych warunkach mogły przetrwać te bakterie, które udoskonaliły swój aparat biochemiczny, na przykład zdolność do fotosyntezy lub chemosyntezy. Zjawisko to nazwano wzrostem sprawności syntezy. W dobrych warunkach, gdy w środowisku życia jest dużo związków potrzebnych do rozkładu i syntezy, spostrzega się upraszczanie i specjalizację aparatu biochemicznego. Zjawisko to nazwano utratą zdolności syntezy związków. Prawdopodobnie na tej drodze powstały bakterie pasożytnicze.