Sisu
- Mikroorganismide tüübid
- Mikroorganismide klassifikatsioon mikrobioloogias
- Mikrobioloogia ajalugu
- Nakkuslikud mikroorganismid
- Mikroorganismid, mis on inimestele kasulikud
- Mikrobioloogia valdkonnad
- Mikrobioloogia tulevik
Mikrobioloogia valdkond on inimeste jaoks kriitiline mitte ainult nende mikroobide põhjustatud nakkushaiguste tõttu, vaid ka seetõttu, et planeedil elamiseks on vaja häid mikroorganisme. Arvestades, et meie kehas ja meie kehal asuvad bakterid ületavad meie enda rakke, võiks seda uurimisvaldkonda pidada üheks olulisemaks teadmiste ja uurimisvaldkonnaks.
Mikroorganismide tüübid
Mikroorganismid ehk "mikroobid" on väikesed elusolendid. Enamikku neist organismidest pole palja silmaga näha ning kuni mikroskoobi ja iduteooria leiutamiseni polnud meil aimugi, kui palju neid on.
Mikroobe leidub peaaegu kõikjal maakeral. Neid leidub Yellowstone'i keevates veekogudes ja mere madalaimas sügavuses asuvatest vulkaanilistest aukudest. Nad võivad elada soolapinnal ja mõned arenevad soolases vees (nii palju soola kasutamisest säilitusainena.) Mõned vajavad kasvamiseks hapnikku ja teised mitte.
Maailma "kõige kõvem" mikroorganism on bakter, mida nimetatakse Deinococcus radio trans, bakter, mis talub kiirgust fenomenaalsel määral, nagu nimigi ütleb, kuid suudab ellu jääda ka ilma veeta, tugevate hapetega kokku puutumata ja isegi vaakumisse asetatuna.
Mikroorganismide klassifikatsioon mikrobioloogias
Teadlased on meie keskel olevate miljonite mikroobide klassifitseerinud ja püüdnud sellega mõtet luua, mitmel erineval viisil.
Mitmerakulised vs üherakulised vs rakulised
Mikroobide klassifitseerimise üks viis on see, kas neil on rakke või mitte, ja kui on, siis kui palju. Mikroorganismid võivad olla:
- Mitmerakuline - mitu rakku.
- Üherakuline - ühe raku olemasolu.
- Atsellulaarne - rakkude, nagu viirused ja prioonid, puudumine. (Prioonidele viidatakse tavaliselt kui "nakkuslikele valkudele", mitte mikroobidele.)
Eukarüootid vs prokarüootid
Teine viis mikroorganismide klassifitseerimiseks on seotud rakutüübiga. Nende hulka kuuluvad eukarüootid ja prokarüootid:
- Eukarüoodid on "keeruliste rakkudega" mikroobid, millel on tõeline tuum ja membraaniga seotud organellid. Eukarüootide näideteks on helmintid (ussid), algloomad, vetikad, seened ja pärmid.
- Prokarüoodid on "lihtsate rakkudega" mikroobid, millel puudub tõeline tuum ja millel puuduvad membraaniga seotud organellid. Näited hõlmavad baktereid.
Mikroorganismide peamised klassid
Eri tüüpi mikroobe saab jagada ka järgmisteks:
- Parasiidid: Parasiidid on mõnikord hirmutavamad kui teised mikroorganismid, vähemalt siis, kui neid saab vaadata palja silmaga. Parasiitide hulka kuuluvad helmintid (ussid), lestad, algloomad jt. Parasiitnakkuste hulka kuuluvad malaaria, giardia ja Aafrika unehaigus. Ascariasis (ümarussid) nakatab teadaolevalt üle miljardi inimese kogu maailmas.
- Seened ja pärmid: Seened on mikroorganismid, mis on mõnes mõttes taimedega sarnased. Pärmid on teatud tüüpi seen. Näited hõlmavad sportlase jala või muud tüüpi pärmseente infektsioone, mis kõik kuuluvad seeninfektsioonide klassi. Sellesse kategooriasse kuuluvad ka seened ja hallitusseened. Nagu bakterid, on ka meil palju "häid seeni", mis elavad meie kehal ega põhjusta haigusi.
- Bakterid: Meie kehas ja kehal on rohkem baktereid kui inimrakkudes, kuid valdav osa neist bakteritest on "terved bakterid". Need kaitsevad meid halbade või patoloogiliste bakterite nakatumise eest ja mängivad rolli meie toidu seedimisel. Bakterite põhjustatud nakkuste hulka kuuluvad näiteks tuberkuloos ja kõri streptokokk.
- Viirused: Viirusi on oma olemuselt rohkesti, ehkki enamik inimesi on tuttavad inimeste haigusi põhjustavate viirustega. Viirused võivad nakatada ka teisi mikroorganisme, näiteks baktereid, samuti taimi. Immuniseerimine on vähendanud mõnede hirmutavate haiguste riski, kuid teised, näiteks Ebola ja Zika viirus, tuletavad meile meelde, et me ei ole hakanud neid kääbusohte vallutama.
- Prioonid: Enamik teadlasi sel ajal ei klassifitseeri prioone mikroorganismideks, vaid pigem "nakkusohtlikeks valkudeks". See tähendab, et viroloogid uurivad neid sageli. Prioonid on sisuliselt tükk ebanormaalselt volditud valku ja ei pruugi alguses hirmuäratavad tunduda. Siiski on prioonhaigused, nagu hullu lehma tõbi, ühed enim kardetud nakkushaigustest.
Mikrobioloogia ajalugu
See, mida me nüüd mikroorganismide kohta teame ja mida arutatakse allpool, on ajaloos suhteliselt uus. Vaatame lühidalt mikrobioloogia ajalugu:
Esimene mikroskoop / esimesed visualiseeritud mikroorganismid: Esimene suurem samm mikrobioloogias toimus siis, kui van Leeuwenhoek (1632–1723) lõi esimese ühe läätsega mikroskoobi. Läbi umbes 300x suurendusega objektiivi suutis ta esimest korda baktereid visualiseerida (alates hammaste kraapimisest).
Iduteooria areng: Kolm teadlast tunnistasid inimkeha nakkusallikaks:
- Dr Oliver Wendall Holmes leidis, et kodus sünnitanud naistel on vähem tõenäoline nakkuste tekkimine kui haiglas sünnitanud naistel.
- Dr Ignaz Semmelweis seotud nakkused arstidega, kes käisid lahangutoast otse sünnitusosakonda käsi pesemata.
- Joseph Lister kasutusele aseptilised võtted, sealhulgas nii kätepesu kui ka kuumuse kasutamine steriliseerimiseks.
Idude teooria: Kaks inimest, kes iduteooria aktsepteerimist kõige enam tunnustasid, olid Louis Pasteur ja Robert Koch:
- Louis Pasteur (1822-1895): Pasteurile omistatakse biogeneesi teooria, märkides, et kõik elusolendid pärinevad pigem millestki kui spontaanse genereerimise ajal valitsevast vaatepunktist. Ta väitis, et paljusid haigusi põhjustasid mikroobid (mitte patt, Jumala viha ja muud võimalikud põhjused). Ta näitas, et kääritamise ja riknemise eest vastutavad mikroorganismid, ning töötas välja tänapäevalgi kasutatava pastöriseerimismeetodi. Ta töötas välja ka marutaudi ja siberi katku vaktsiinid.
- Robert Koch (1843–1910): Koch on raamatu "Kochi postulaadid" idutee teooriat tõestanud teaduslike etappide autor, mida on teaduslikes uuringutes kasutatud alates (mõningate muudatustega). Ta tuvastas tuberkuloosi, siberi katku ja koolera põhjused.
Sellest ajast alates on mõned vaatamisväärsused järgmised:
- 1892 - Dmitri Iosifovitš Ivanoski avastas esimese viiruse.
- 1928 - Aleksander Fleming avastas penitsilliini.
- 1995 - avaldati esimene mikroobide genoomne järjestus.
Nakkuslikud mikroorganismid
Mikroorganismidele mõeldes mõtleb enamik meist haigustest, ehkki need väikesed "putukad" aitavad meid tõenäoliselt pigem kui haiget teha. (Lugege kindlasti allpool "heade mikroobide" kohta.)
Veel vähem kui sajand tagasi ja praegu olid paljudes maailma paikades mikroorganismidega nakatumine peamine surma põhjus. Keskmine eluiga USA-s on viimase sajandi jooksul dramaatiliselt paranenud mitte ainult seetõttu, et elame kauem, vaid enamasti seetõttu, et lapsepõlves sureb vähem lapsi.
Ameerika Ühendriikides on südamehaigused ja vähk praegu surmapõhjuste esimene ja teine. Maailma Terviseorganisatsiooni andmetel on madala sissetulekuga riikides kogu maailmas peamine surmapõhjus alumiste hingamisteede infektsioonid, millele järgnevad kõhulahtisuse haigused.
Vaktsineerimiste ja antibiootikumide ning veelgi olulisema puhta vee tulek on vähendanud meie muret nakkuslike organismide pärast, kuid oleks ülevoolav olla. Praegu seisame silmitsi mitte ainult uute nakkushaigustega, vaid ka antibiootikumiresistentsusega.
Mikroorganismid, mis on inimestele kasulikud
Kuigi me räägime sellest harva, pole mikroorganismid mitte ainult kasulikud, vaid vajalikud ka peaaegu igas meie elu aspektis. Mikroobid on olulised:
- Meie keha kaitsmine "halbade" mikroobide eest.
- Toidu valmistamine: alates jogurtist kuni alkohoolsete jookideni on kääritamine meetod, kus toidu loomiseks kasutatakse mikroobide kasvu. See on üks näide, kuid mikroobid on suure osa elust toiduahela põhjas.
- Jäätmete lagunemine maapinnal ja atmosfäärigaaside ringlussevõtt eespool. Bakterid võivad aidata isegi selliste raskete jäätmete puhul nagu õlireostus ja tuumajäätmed.
- Selliste vitamiinide tootmine nagu K-vitamiin ja mõned B-vitamiinid. Bakterid on seedimise jaoks ka äärmiselt olulised.
- Teabe salvestamine: krüptograafia valdkonnas uuritakse isegi võimalusi, kuidas baktereid saab teabe salvestamiseks kõvakettana kasutada.
Mikroobid ei täida mitte ainult paljusid funktsioone jaoks meie-nad on osa meist. Arvatakse, et meie kehas ja kehal asuvad bakterid ületavad meie rakke 10 korda ühe võrra.
Ilmselt olete kuulnud viimast tervisliku toitumise osas. Lisaks brokoli ja mustikate söömisele soovitab enamik terviseeksperte kääritatud toitu süüa iga päev või vähemalt nii tihti kui võimalik. Ilma bakteriteta ei toimuks käärimist.
Sündides ei ole imikute kehas baktereid. Esimesed bakterid omandavad nad sünnikanalist läbides. (Mõne arvates on bakterite kokkupuude sünnikanali kaudu põhjuseks, miks ülekaalulisus ja allergiad esinevad sagedamini C-sektsiooni kaudu sündinud imikutel.)
Kui olete hiljuti uudiseid lugenud, on isegi postuleeritud, et meie soolestikus olevad bakterid vastutavad meie igapäevase meeleolu eest. Mikrobiomi uuringut kasutatakse nüüd paljude asjade selgitamiseks, näiteks miks antibiootikumid võivad põhjustada kehakaalu tõusu.
Mikrobioloogia valdkonnad
Mikrobioloogia valdkonnas on mitu erinevat valdkonda. Näide mõnest neist väljadest organismi tüübi järgi:
- Parasitoloogia: Parasitoloogia uurimine
- Mükoloogia: Seente uurimine
- Bakterioloogia: Bakterite uurimine
- Viroloogia: Viiruste uurimine
- Algloomad: Algloomade uurimine
- Fükoloogia: Vetikate uurimine
Mikrobioloogia valdkonnad võib jaotada ka reguleerimisala järgi, hõlmates väga erinevaid teemasid. Mõned näited paljude seas on:
- Mikroobide füsioloogia (mikroobide kasv, metabolism ja struktuur)
- Mikroobide geneetika
- Mikroobide evolutsioon
- Keskkonna mikrobioloogia
- Tööstuslik mikrobioloogia (näiteks reovee puhastamine)
- Toidu mikrobioloogia (fermentatsioon)
- Biotehnoloogia
- Bioremediatsioon
Mikrobioloogia tulevik
Mikrobioloogia valdkond on põnev ja on veel midagi, mida me ei tea. Selle valdkonna teadmistest oleme ehk kõige rohkem omandanud, et õppida on nii palju rohkem.
Mikroobid ei saa mitte ainult põhjustada haigusi, vaid neid saab kasutada teiste mikroobide vastu võitlemiseks mõeldud ravimite väljatöötamiseks (näiteks penitsilliin.) Mõned viirused põhjustavad vähki, samas kui teisi hinnatakse vähi vastu võitlemise viisina.
Mikrobioloogia tundmaõppimise üks olulisemaid põhjusi on austus nende "olendite" vastu, kes meid palju ületavad. Arvatakse, et antibiootikumiresistentsus suureneb mitte ainult antibiootikumide, vaid antibakteriaalsete seepide ebaõige kasutamise tõttu. Ja see on ainult mikroobe vaadates, mida me praegu tunneme. Kuna nakkushaigused on tekkimas ja võime kolme reisiga peaaegu kõikjal maailmas reisida, on mikrobioloogide hariduse ja ettevalmistuse järele suur vajadus.