میکروبیولوژی چیست؟

میکروبیولوژی چیست؟

میکروبیولوژی (Microbiology) مطالعه تمام موجودات زنده است که برای مشاهده با چشم غیرمسلح بسیار کوچک هستند. این شامل باکتری‌ها، ویروس‌ها، قارچ‌ها، پروتوزوآ و جلبک‌ها است که در مجموع به عنوان میکروب شناخته می‌شوند. این میکروب‌ها در چرخه مواد مغذی، تجزیه بیولوژیکی و تخریب بیولوژیکی، تغییرات آب و هوایی، فساد مواد غذایی، علت و کنترل بیماری‌ها و بیوتکنولوژی نقش اصلی دارند. در میکروبیولوژی از میکروب‌ها می‌توان در راه‌های مختلفی مانند ساخت داروهای نجات دهنده زندگی، تولید سوخت‌های زیستی، از بین بردن آلودگی‌ها، تولید فرآوری مواد غذایی و نوشیدنی استفاده کرد. لذا میکروب‌ها علی رغم شهرت بدشان، اکثراً سودمند هستند یا تأثیر خنثی بر زندگی ما دارند.

در شاخه میکروبیولوژی میکروب شناسان میکروب‌ها را با استفاده از ابزارهایی مانند میکروسکوپ، ژنتیک و کشت مورد مطالعه قرار می‌دهند. میکروسکوپ به محققان اجازه می‌دهد سلول‌های میکروبی را که برای دیدن بسیار کوچک هستند، بزرگ کنند. ژنتیک و زیست‌شناسی مولکولی به دانشمندان کمک می‌کند تا روابط تکاملی بین میکروب‌ها و زیستگاه‌های آن‌ها را درک کنند.

میکروبیولوژی به مطالعه میکروارگانیسم‌ها می‌پردازد.

یوکاریوت ها و پروکاریوت ها

در علم میکروبیولوژی روش دیگر طبقه‌بندی میکروارگانیسم‌ها به نوع سلول مربوط می‌شود.

یوکاریوت‌ها میکروب‌هایی با سلول‌های پیچیده هستند که دارای هسته و اندامک‌های متصل به غشا هستند. نمونه‌هایی از یوکاریوت‌ها شامل کلمینت‌ها (کرم‌ها)، پروتوزوآها، جلبک‌ها، قارچ‌ها و مخمرها است.

پروکاریوت‌ها میکروب‌هایی با سلول‌های ساده هستند که هسته واقعی ندارند و فاقد اندامک‌های متصل به غشا هستند. به عنوان مثال می‌توان به باکتری اشاره کرد.

تاریخچه میکروبیولوژی

طبق مطالعات میکروبیولوژی دانشمندان برای اولین بار میکروارگانیسم‌ها را زمانی مشاهده کردند که اولین میکروسکوپ‌های ابتدایی در قرن هفدهم ساخته شد. آنتون فون لیوان هوک اولین شخصی بود که مشاهدات باکتری‌ها را منتشر کرد و با بررسی آب زیر میکروسکوپ، آن‌ها را مشاهده کرد. این اولین نقشه شناخته شده از باکتری‌ها است. همچنین برای اولین بار تک یاخته‌ها را موجوداتی تک‌سلولی که شامل آمیب هستند، توصیف کرد و همچنین مخمر را که قارچ هستند، در آبجو توصیف کرد.

برخی از مهم‌ترین کشفیات که در جامعه مدرن نقش اساسی دارد، نتیجه تحقیقات میکروب شناسان مشهوری مانند جنر و واکسن وی علیه آبله، فلمینگ و کشف پنی‌سیلین، مارشال و شناسایی ارتباط بین هلیکوباکتر با عفونت پیلوری و زخم معده را شناسایی کرد.

میکروبیولوژی و اهمیت مطالعه آن

شاخه‌های میکروبیولوژی

باکتری‌شناسی: این شاخه به مطالعه باکتری‌ها می‌پردازد.

ایمونولوژی: مطالعه سیستم ایمنی بدن. روابط بین عوامل بیماری‌زا مانند باکتری‌ها و ویروس‌ها و میزبان آن‌ها را بررسی می‌کند.

قارچ‌شناسی: این شاخه از میکروبیولوژی شامل بررسی قارچ‌ها مانند مخمرها و کپک‌ها می‌باشد. بیشتر قارچ‌ها چند سلولی هستند و دیواره سلولی آن‌ها از کیتین تشکیل شده است. آن‌ها با جذب مواد آلی از محیط خود (تجزیه‌کننده‌ها)، از طریق روابط همزیستی با گیاهان (همزیست‌ها) یا روابط مضر با میزبان (انگل‌ها) مواد مغذی را به دست می‌آورند.

نماتولوژی: به بررسی و مطالعه نماتدها می‌پردازد.

انگل‌شناسی: همه انگل‌ها میکروارگانیسم نیستند، اما بسیاری از آن‌ها هستند. پروتوزوآ و باکتری‌ها می‌توانند انگلی باشند. مطالعه انگل‌های باکتریایی معمولاً به عنوان بخشی از باکتری‌شناسی دسته‌بندی می‌شود.

فیکولوژی: مطالعه و بررسی جلبک‌ها را شامل می‌شود. جلبک‌ها، سیانوباکتریا یا جلبک‌های سبز آبی نیز نامیده می‌شوند. یوکاریوت‌های تک‌سلولی یا چند سلولی که از طریق فتوسنتز تغذیه می‌کنند. آن‌ها در آب و خاک مرطوب زندگی می‌کنند و اکسیژن و کربوهیدرات‌های مورد استفاده موجودات دیگر را تولید می‌کنند.

پروتوزئولوژی: از دیگر شاخه‌های میکروبیولوژی که به انجام آزمایشات مرتبط با پروتوزوآ یا تک یاخته‌ها درگیر است. تک یاخته‌ها یوکاریوت هوازی تک‌سلولی هستند. آن‌ها دارای هسته، اندامک‌های پیچیده‌ای هستند که از طریق ساختارهای خاص، جذب یا بلع غذا را به دست می‌آورند. آن‌ها بزرگ‌ترین گروه موجودات در جهان را از نظر تعداد، زیست توده و تنوع تشکیل می‌دهند.

ویروس‌شناسی: یکی دیگر از شاخه‌های مهم میکروبیولوژی به دنبال تحقیق بر روی ویروس‌ها می‌باشد. ویروس‌ها موجوداتی غیر سلولی هستند که از هسته اسید نوکلئیک (DNA یا RNA) تشکیل شده‌اند و توسط یک پوشش پروتئینی احاطه شده‌اند. گرچه ویروس‌ها به عنوان میکروارگانیسم‌ها طبقه‌بندی می‌شوند، آن‌ها موجودات زنده محسوب نمی‌شوند. ویروس‌ها نمی‌توانند خارج از سلول میزبان تولید مثل کنند و به تنهایی قادر به متابولیسم نیستند.

باکتری‌شناسی یکی از مهم‌ترین شاخه‌های میکروبیولوژی

با میکروبیولوژی به چه اهدافی می‌توان رسید؟

محققان میکروبیولوژی می‌توانند با انجام آزمایشاتی به سوالات علمی پاسخ دهند که هیچ کس قبلاً به آن‌ها پاسخ نداده است. به عنوان مثال:

• کدام میکروب‌ها به سلامت بدن انسان کمک می‌کنند؟
• آیا می‌توان از این میکروب برای پاک‌سازی آلودگی استفاده کرد؟
• کدام میکروب باعث بیماری حیوانات شده است؟
• چگونه می‌توانیم کیفیت مواد غذایی را حفظ کنیم؟

افراد ماهر در میکروبیولوژی در بیمارستان و آزمایشگاه آزمایشاتی را روی نمونه‌های بیمار یا حیوان که توسط پزشکان یا دامپزشکان ارسال می‌شود انجام می‌دهند. این آزمایشات به شناسایی میکروب بیمار یا حیوان بیمار کمک می‌کند و می‌تواند با تعیین حساسیت یا مقاومت میکروب نسبت به داروهای ضد میکروبی مانند آنتی‌بیوتیک، به پزشک یا دامپزشک در تصمیم‌گیری‌های درمانی کمک کند.

در مورد میکروبیولوژی و میکروب‌ها بیشتر بدانیم

هر چند میکروب نمی‌تواند در همه زیستگاه‌ها زنده بماند. هر نوع میکروب برای زندگی در یک محدوده محدود از شرایط تکامل یافته است. در سطح جهانی درک شده است که اثرات میکروارگانیسم‌ها بر محیط آن‌ها می‌تواند مفید باشد. اثرات مفید میکروب‌ها از فعالیت‌های متابولیکی آن‌ها در محیط، ارتباط آن‌ها با گیاهان و حیوانات و استفاده از آن‌ها در تولید مواد غذایی و فرایندهای بیوتکنولوژی ناشی می‌شود.

در مطالعه میکروبیولوژی متوجه می‌شوید که محیط و ناهنجاری‌های اخیر مانند دما نقش مهمی در ایجاد تغییرات در جوامع میکروبی دارند. به عنوان مثال، تصور می‌شود مجموعه‌ای از میکروب‌ها که در سطح آب دریا وجود دارد، از نظر ترکیب، فراوانی، تنوع، در نتیجه گرم شدن سطح دریا که منجر به ایجاد آب و هوای متفاوت می‌شود، دستخوش تغییراتی شده است. تنوع در تعداد میکروب‌ها، آن‌ها را قادر می‌سازد تا در محیط‌های بسیار سرد یا بسیار گرم رشد کنند. همچنین باعث تحمل بسیاری از شرایط دیگر مانند محدود بودن آب، میزان نمک زیاد و سطح اکسیژن پایین می‌شود.

در علم میکروبیولوژی میکروب‌ها هم می‌توانند مفید واقع شوند.

در نهایت برای محققان میکروبیولوژی، مطالعه سازگاری میکروبی با محیط‌های مختلف و عملکرد آن‌ها در آن محیط‌ها برای درک تنوع میکروبی جهانی، محیط‌زیست و تکامل بسیار مهم است. آن‌ها به عوامل خواص فیزیکی و شیمیایی مانند اندازه‌گیری دما، pH و شوری در یک جغرافیای خاص متکی هستند تا مقایسه‌ای را بین جوامع میکروبی و محیطی که گونه‌های مختلف تحمل می‌کنند، تنظیم نمایند. محققان نمونه‌هایی را از مناطق جغرافیایی با شرایط مختلف محیطی و بین فصول جمع‌آوری می‌کنند تا مشخص کنند که چگونه الگوهای پراکندگی جوامع میکروبی را شکل می‌دهند و می‌فهمند که چرا موجودات زنده در آنجا زندگی می‌کنند. به همین ترتیب، اجتماعات میکروبی از اقیانوس‌های ساحلی و آزاد، مناطق قطبی، رودخانه‌ها، دریاچه‌ها، خاک، جو و بدن انسان قابل آزمایش است. در میکروبیولوژی این نمونه‌گیری‌ها نقطه شروع را برای درک چگونگی ارتباط فراوانی و ترکیب جوامع میکروبی با اغتشاشات آب و هوایی، تعامل برای تأثیر فرایندهای اکوسیستم و تأثیر بر سلامت انسان ایجاد می‌کنند. تداخل در زیست توده میکروبی طبیعی تعادل طبیعت و اکوسیستم را بر هم زده و منجر به از بین رفتن تنوع زیستی می‌شود.