الإنسان محاط بموطن ، مكونات معينة لا يمكننا رؤيتها. وبما أنه بالإضافة إلى البشر والحيوانات ، هناك أيضًا عالم مصغر يؤثر بشكل مباشر أو غير مباشر على البيئة بأكملها ، يجب دراسته. علم الأحياء الدقيقة هو علم تهدف طرقه وأهدافه إلى دراسة الكائنات الحية الدقيقة وأنماط تطورها وحياتها ، فضلاً عن سمات التفاعل مع الطبيعة وبشكل مباشر مع الإنسان ، علم الأحياء الدقيقة.
صعود علم الأحياء الدقيقة
كجزء من دورة جامعية قياسية تسمى "علم الأحياء الدقيقة" ، تشتمل المحاضرات على مواد تتعلق بتاريخ العلوم. علاوة على ذلك ، تبرز فترة وصفية في تطورها ، والتي بدأت مع اختراع المجهر واعتبار البكتيريا الأولى. ثم تم الكشف عن كائنات جديدة تدريجيًا للعلم ، وأصبح معناها أكثر قابلية للفهم بالنسبة للإنسان. في الوقت نفسه ، تم اكتشاف مسببات الأمراض التي تسبب الأمراض البشرية.
فترة من1880 إلى 1890 ، والتي تعتبر "العصر الذهبي" لعلم الأحياء الدقيقة ، والتي تميزت بأكبر عدد من الاكتشافات في ذلك الوقت. ولا يمكن تجاهل ميزة روبرت كوخ (في الصورة أدناه) ، الذي طور طرقًا لعزل الميكروبات من البؤر. بعد ذلك ، تم بالفعل تطوير طرق أخرى للكشف عن الكائنات الحية الدقيقة. تمت دراسة خصائصها ودورها في التكاثر الحيوي ، وكذلك في حياة الإنسان ، بمزيد من التفصيل.
مساهمة العلماء في تطوير العلم
أول عالم حاول تنظيم الكائنات الحية في العالم الدقيق كان أوتو فريدريش مولر. حدد 379 نوعًا منفصلاً من الكائنات الحية الدقيقة. قام بتعيينهم لفئات معينة. لم يتم إدخال علم الأحياء الدقيقة والصرف الصحي وعلم الأوبئة بعد في الممارسة ، وقد تم بالفعل فهم الميكروبات على أنها كائنات منفصلة تعيش في عالم لا يمكن للعين البشرية الوصول إليه.
ساعدت دراسات لويس باستير وروبرت كوخ في التعرف على هذا العالم ومعرفة المزيد عنه. كان الأخير قادرًا على تطوير مبادئ لعزل الكائنات الحية الدقيقة من مواد الاختبار المأخوذة من المرضى ، وخلص باستور (مع كوخ) إلى أن الميكروبات هي العوامل المسببة للأمراض المعدية. بالمناسبة ، في الوقت الذي كان فيه للعدوى المساهمة الأكثر أهمية في الإصابة الإجمالية ، كان دور هذه الدراسات مهمًا للغاية.
بالفعل بعد ذلك ، ظهرت العديد من الأسماء الجديدة في تاريخ العلوم. هذه هي الطريقة التي تطور بها علم الأحياء الدقيقة. قدم العلماء مساهمة كبيرة في هذه القضية العظيمة ، وتمجيد أسمائهم. على سبيل المثال ، يمكننا الاستشهاد بالباحثين مثل M. V. Beijerink، S. N Vinogradsky، G. Kh. Gram، I. I. Mechnikov، D. I. Ivanovsky، L. S. Tsenkovsky، E. A Bering، Z. بالطبع ، هذه ليست قائمة كاملة بنجوم العلم ، وأكثر من ذلك ، لم نتمكن من وصف جميع مزاياهم في إطار المقال. دورة تسمى "علم الأحياء الدقيقة" (محاضرات وتمارين تطبيقية) تختبر بالتفصيل العديد من نتائج أبحاث هؤلاء العلماء.
المناطق المتطورة في علم الأحياء الدقيقة
في المرحلة الحالية من تطوير أي علم ، يتم تحسين طرق البحث ، مما يعني أن هناك فرصًا لدراسة أكثر اكتمالاً لبعض الكائنات الحية الدقيقة وخصائصها. نتيجة لذلك ، يتم إجراء اكتشافات تسمح بتطبيق المعرفة بشكل غير مباشر أو مباشر عن الميكروبات في أي صناعة. لهذا السبب ، علم الأحياء الدقيقة ليس مجرد مجال نظري للمعرفة. هذا علم له بعض الفروع:
- علم الأحياء الدقيقة العام ؛
- طبي (علم الفطريات ، علم الجراثيم ، علم الفيروسات ، علم الأوليات) ؛
- بيطري ؛
- صناعي ؛
- زراعي
- فرع علم الأحياء الدقيقة الصحية ؛
- الأحياء الدقيقة المائية.
علم الأحياء الدقيقة الطبية هو علم كامل ، بما في ذلك علم الفطريات ، وعلم الجراثيم ، وعلم الأوليات ، وعلم الفيروسات ، والصرف الصحي ، وعلم المناعة. تم تطوير طرق للتعرف على مسببات الأمراض المعدية واستخدام الأدوية الفعالة لعلاجها ، للوقاية من الأمراض التي أدت في السابق إلى أوبئة ذات معدلات وفيات هائلة.
علم المناعة بسبب تعقيد العمليات الكيميائية الحيوية للمناعة تقريبًا تشعبت من علم الأحياء الدقيقة إلى علم منفصل. اليوم يتم دمجها مع علم الأورام والحساسية. في الوقت نفسه ، لا تقل أهمية الفروع الأخرى لعلم الأحياء الدقيقة: فهي تسمح لنا بتقييم آفاق استخدام الهندسة الوراثية للميكروبات ، لاقتراح تطور المناخ والتكوين الحيوي للمحيطات والأرض. من المهم أيضًا الاستخدام المحتمل للكائنات الدقيقة في الزراعة لمكافحة الآفات أو لزيادة غلة المحاصيل.
أهداف علم الأحياء الدقيقة
لكل فرع منفصل من فروع علم الأحياء الدقيقة أهدافه وطرقه الخاصة التي تسمح بتحقيقها. على وجه الخصوص ، يهدف علم الأحياء الدقيقة الطبي إلى دراسة أكبر عدد ممكن من الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض والانتهازية ، وتفاعلها مع جسم الإنسان ، وكذلك الطرق الممكنة لمواجهة الاتصال بالعدوى وعلاجها.
تحسين التشخيص الميكروبي ، والقضاء على بؤر البكتيريا المسببة للأمراض في المحيط الحيوي ، فضلا عن الوقاية من اللقاحات تكمل أساليب علم الأحياء الدقيقة الطبية. في الوقت نفسه ، بسبب نقص التمويل وبسبب المخاطر المحتملة لتعطيل عمليات التكاثر الحيوي ، ليس من الممكن التخلص تمامًا من مسببات الأمراض المعدية. ومع ذلك ، حتى في المرحلة الحالية ، يمكن للصرف الصحي والنظافة وعلم الأحياء الدقيقة والمناعة أن تقلل بشكل كبير من عدد هذه الأمراض ومضاعفاتها.
علم الأحياء الدقيقة الصناعي يهدف إلى دراسة خصائص الميكروبات التي تستطيع ذلكتنطبق في مراحل مختلفة من الإنتاج. على وجه الخصوص ، فإن أكثر المجالات الواعدة في مثل هذه التطورات العلمية هي استخدام البكتيريا لتحلل النفايات الصناعية. في علم الأحياء الدقيقة الزراعي ، الهدف هو التطبيق المحتمل للكائنات الدقيقة لزيادة غلة المحاصيل وربما مكافحة الآفات والأعشاب الضارة.
علم الأحياء الدقيقة البيطري ، مثل علم الأحياء الدقيقة الطبية ، يدرس مسببات الأمراض في الحيوانات. تعتبر طرق اكتشاف الأمراض وتشخيصها وعلاجها في أصدقائنا الصغار وثيقة الصلة بالبشر. يتعامل علم الأحياء الدقيقة المائية مع دراسة تكوين الكائنات الحية الدقيقة في المحيطات بهدف تنظيم المعرفة وتطبيقها المحتمل في الصناعة أو الزراعة.
علم الأحياء الدقيقة الصحية يدرس المنتجات الغذائية ويكتشف الميكروبات فيها. يبقى هدفها تحسين الطرق التي تسمح باختبار دفعات من المنتجات الغذائية. المهمة الثانية هي مواجهة أوبئة الأمراض المعدية وتحسين ظروف بقاء الناس في مؤسسات مختلفة خطيرة من وجهة نظر وباء عدوى مخالطة.
علم الأحياء الدقيقة العام
علم الأحياء الدقيقة العام هو علم تسمح لك طرقه بدراسة أي كائنات دقيقة في بيئات مختلفة. إنها الصناعة الأساسية التي توفر المعلومات الناتجة عن علم الأحياء الدقيقة الصناعية والزراعية والبيطرية والطبية. تدرس البكتيريا وعائلاتهم ، وقدرة الكائنات الحية الدقيقة على النمو على وسائط مغذية مختلفة ، وأنماط استقرار بعض المناخاتالمناطق.
الانجراف الجيني هو أيضًا أحد الاهتمامات الرئيسية لعلماء البكتيريا ، حيث تسمح هذه الآلية للبكتيريا باكتساب قدرات جديدة خلال فترات زمنية قصيرة. واحدة من أكثر الأشياء غير المرغوب فيها هي مقاومة المضادات الحيوية. إن ظهور سلالات جديدة من البكتيريا المقاومة لعقار معين مضاد للميكروبات يعقد بشكل كبير مهام علم الأحياء الدقيقة الطبية.
لكن هذا ليس كل شيء. علم الأحياء الدقيقة العام هو علم الفيروسات والفطريات والطفيليات. هذا هو أيضا مبدأ الحصانة. وفقًا لمصالح معينة ، تم أيضًا تمييز فروع العلم المنفصلة: علم الفيروسات ، علم الفطريات ، علم الحيوان الأولي ، علم المناعة. سيتم تطبيق البيانات الجديدة التي تم الحصول عليها أثناء دراسة سلالات البكتيريا والفطريات والفيروسات في أي فرع آخر من فروع علم الأحياء الدقيقة وهي ذات أهمية إلى حد ما.
علم الجراثيم
تعتبر مملكة البكتيريا الأكثر عددًا من بين جميع مملكة البكتيريا الأخرى التي يدرسها علم الأحياء الدقيقة. لهذا السبب ، فإن الموضوعات المتعلقة بأبحاث البكتيريا هي الأكثر تحديدًا. لتعيين كائن حي معين لنوع واحد يتطلب دراسة شاملة لتشكله وعملياته البيوكيميائية. على سبيل المثال ، العديد من البكتيريا من المجموعة المعوية تخمر الجلوكوز ويتم تخصيصها لمجموعة معينة بناءً على هذا المعيار.
من مجتمع معين من الكائنات الحية ، سيتم عزل سلالة أكثر - ثقافة بكتيرية نقية. سيتم تمييز جميع أفرادها بنفس المادة الجينية ، مثل تلك الخاصة بأعضاء آخرين من نفس النوع. والأهم من ذلك ، أن كل هذه البكتيريا سوف تفعل ذلكتتصرف بنفس الطريقة مع السكان الذين يعيشون في هذه البيئة. في ظروف أخرى ، تتغير الثقافة نفسها وتتكيف بحرية ، وهذا هو سبب تكوين سلالة جديدة. قد تختلف في مجموعة مختلفة من الإنزيمات وعوامل الفوعة. لذلك فإن قدرته على إحداث المرض ستكون مختلفة.
علم الفيروسات
من بين جميع الكائنات الحية ، تعد الفيروسات غير نمطية. هم معيبون وغير قادرين على التمثيل الغذائي ، وللتكاثر اختاروا تكتيكات التطفل. من المهم أن تكون هذه أيضًا أكثر مسببات الأمراض مدهشة في جميع دراسات علم الأحياء الدقيقة (علم الفيروسات). كما يتعامل علم المناعة مع دراسة الفيروسات ، لأن الكثير منها يمكن أن يثبط جهاز المناعة ويسبب السرطان.
الفيروسات كائنات حية بسيطة للغاية مع آليات وظيفية غير مفهومة بالكامل حتى الآن. لا يمكنهم استقلاب العناصر الغذائية ، لكنهم يظلون على قيد الحياة. مع عدم وجود هياكل مسؤولة عن الحياة ، فإنها لا تزال موجودة. علاوة على ذلك ، يمكن اعتبار الفيروس على أنه مادة وراثية لها آليات لإدخالها في الخلايا حيث يتم التكاثر.
من الواضح أن آلية الإدخال والتكاثر هذه "مصممة" بطريقة تتجاوز كل حواجز الحماية التي يمكن تصورها للخلية. ومن الأمثلة على ذلك فيروس نقص المناعة البشرية ، الذي ، على الرغم من الحماية القوية لجهاز المناعة ، فإنه يصيب الشخص بسهولة وببساطة ويؤدي إلى نقص المناعة. لذلك ، يجب أن يتعامل علم الأحياء الدقيقة والمناعة بشكل مشترك مع هذه المشكلة ، والبحث عن طرق لحلها. لكننظرًا لأن الفيروسات أصبحت أكثر قدرة بسبب المعدل المذهل للطفرة ، يجب تطوير آليات مكافحة هذه العوامل الممرضة في أسرع وقت ممكن.
علم الفطريات
علم الفطريات هو فرع علم الأحياء الدقيقة العام الذي يدرس القوالب. تميل هذه الكائنات الحية إلى التسبب في المرض للإنسان والحيوان والمحاصيل. تفسد القوالب الطعام وبسبب قدرتها على تكوين الأبواغ ، فهي من الناحية العملية غير معرضة للخطر. ومع ذلك ، في حين أن لديهم عددًا صغيرًا من عوامل الضراوة ويتكاثرون ببطء إلى حد ما ، فإن مساهمتهم في الإصابة الإجمالية صغيرة.
الفطريات لا تزال الكائنات الحية الأكثر تكيفًا للعيش في أقسى الظروف على الأرض. نادرًا ما يعيشون تحت الماء ، لكنهم يزدهرون في ظروف الرطوبة المتوسطة إلى العالية. ومن اللافت للنظر أن الفطريات تنمو على هياكل المركبات الفضائية في المدارات القريبة من الأرض ، كما استوطنت بدن مفاعل تشيرنوبيل للطاقة النووية المتضرر. بالنظر إلى المرونة الهائلة لعوامل التحكم الميكروبية هذه ، يجب تطوير علم الأحياء الدقيقة للأغذية والصرف الصحي بشكل أكثر نشاطًا. يجب أن يتم تسهيل ذلك من خلال تطوير علم الفطريات والفروع الأخرى لعلم الأحياء الدقيقة العام.
علم الأحياء
علم الأحياء الدقيقة يدرس أيضًا البروتوزوا. هذه كائنات وحيدة الخلية تختلف عن البكتيريا في حجمها الأكبر ووجود نواة الخلية. نظرًا لوجودها ، فهي أكثر تكيفًا مع الظروف البيئية الثابتة.البيئة بدلاً من التغيير الديناميكي. ومع ذلك ، يمكن أن تسبب أمراضًا لا تقل عن غيرها.
وفقًا للإحصاءات التي قدمتها منظمة الصحة العالمية ، فإن حوالي ربع جميع حالات المرض ناتجة عن الملاريا. في حين أنه من المستحيل مواجهته تمامًا ، لأن هناك عدة أنواع من البلازموديوم. هذا يعني أن أهمية إجراء مزيد من الدراسة لجميع الطلائعيات بشكل عام والمتصورة بشكل خاص كبيرة جدًا.
علم المناعة
في معهد أبحاث علم الأحياء الدقيقة في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، تم إجراء العديد من الدراسات على جهاز المناعة البشري. لا يزال من الصعب تطبيق التطورات المتعلقة بها لتلقي العلاج ، لكنها الآن لا غنى عنها للتشخيص. نحن نتحدث عن التشخيص المصلي لعدد من الأمراض المعدية. يدين الطب السريري بعلم الأحياء الدقيقة لوجود مثل هذه الطريقة التشخيصية القيمة في ترسانته.
من المهم أن تؤثر جميع أقسام علم الأوبئة والأحياء الدقيقة بطريقة ما على مفهوم المناعة. وكلا المجالين يستخدمان اللقاحات على نطاق واسع. تطورهم هو أيضًا نتيجة العمل العلمي لعلماء المناعة وعلماء الأحياء الدقيقة. إنها أكثر التدابير الوقائية فعالية للحد (وفي بعض الحالات القضاء على) احتمالية الإصابة بالعدوى من خلال ملامسة مسببات الأمراض الفيروسية أو البكتيرية. يتم حاليا تطوير لقاحات ضد فيروس نقص المناعة البشرية والفيروسات المسببة للسرطان.
منهجية علم الأحياء الدقيقة
يعني دراسة كائن حي دقيق معين تحديد ميزات مورفولوجيته ، لتقييم اكتمال التفاعلات الكيميائية الحيوية التي يمكنه القيام بها ، للتعرف على الحمض النووي الريبي الخاص به ،تعيين لمملكة معينة وتسمية سلالة. هذا هو مقدار العمل الذي يجب القيام به عند فتح محصول جديد. إذا كان الميكروب معروفًا بالفعل (تحدده خصائص تخمر ركائز وسائط المغذيات أو بواسطة جدار الخلية) ، فيجب أن ينسبه إلى سلالة معينة. تتطلب أي من هذه المهام أساليب موحدة ومعدات معينة.
للأحياء الدقيقة الطبية أيضًا مهامها الخاصة: العثور على العامل المسبب لمرض ما في السوائل والأنسجة البيولوجية المستهدفة للعدوى الخبيثة ، وتحديد وجود العامل الممرض بواسطة العلامات المصلية ، وتحديد حساسية الشخص تجاه بعض الأمراض. يتم حل هذه المهام بالطرق الميكروبيولوجية والمجهرية والبيولوجية والمصلية والحساسية.
في الكتاب المدرسي المسمى "علم الأحياء الدقيقة" يصف Vorobyov A. V أن الفحص المجهري هو الأسلوب الأساسي ، ولكنه ليس الطريقة الرئيسية لدراسة الميكروب. يمكن أن يكون الضوء ، إلكتروني ، تباين الطور ، مجال مظلم وفلوريسنت. يشير المؤلف أيضًا إلى أن الثقافة تعتبر أهم طريقة ميكروبيولوجية ، والتي تسمح بتنمية مستعمرة من الميكروبات الموجودة في السوائل والوسائط البيولوجية للمريض.
يمكن أن تكون الأساليب الثقافية فيروسية وبكتريولوجية. في أغلب الأحيان ، تتطلب الأبحاث الدم والبول واللعاب والبلغم والسائل النخاعي. من بينها ، يمكنك عزل الكائن الحي وزرعه على وسط غذائي. هذا ضروري للتشخيص ، لأن تركيز الميكروبات في المادة البيولوجية منخفض جدا ، وتسمح لك الطريقة الثقافية بزيادة حجم النباتات الممرضة.
في الكتاب المدرسي عن "علم الأحياء الدقيقة" يصف فوروبيوف أ. ف مع المؤلفين المشاركين الطرق البيولوجية لدراسة الميكروبات. وهي تستند إلى عزل سموم معينة مميزة إما لمجموعة من الأنواع البكتيرية أو سلالة واحدة فقط. ترتبط طرق الحساسية بخاصية السموم البكتيرية التي تسبب الحساسية (أو التحسس) في الكائن الحي عند الإصابة. مثال على ذلك هو اختبار Mantoux. الطرق المصلية ، بدورها ، هي تفاعلات مع أجسام مضادة معينة ومستضدات من البكتيريا. هذا يسمح لك بسرعة وبدقة تحديد وجود ميكروب في الأنسجة أو المواد السائلة المأخوذة من المريض.
تطورات كبيرة في علم الأحياء الدقيقة الطبية
علم الأحياء الدقيقة هو علم مهم للطب العملي ، والذي أنقذ خلال وجوده القصير عددًا كبيرًا من الأرواح. المثال الأكثر دلالة هو اكتشاف الميكروبات المسؤولة عن الأمراض المعدية. هذا جعل من الممكن الحصول على أول مضاد حيوي. بفضله تم إنقاذ عدد كبير من الجنود من إصابة الجرح.
بعد ذلك ، بدأ استخدام المضادات الحيوية في التوسع ، وهذا يسمح اليوم بعمليات معقدة. بالنظر إلى أن العديد من الالتهابات لا يمكن علاجها بدون استخدام المضادات الحيوية ، فإن وجودها ببساطة يقلب كل الأدوية رأسًا على عقب ويجعل من الممكن إنقاذ العديد من الأرواح. هذا الإنجاز على قدم المساواة مع الوقاية من اللقاح ، والتي سمحت أيضًاإنقاذ العديد من المرضى من فيروس شلل الأطفال والتهاب الكبد B والجدري. والآن يتم تطوير طرق مناعية لمحاربة السرطان
