სუფთა კულტურები მე-20 საუკუნის მიკრობიოლოგიის მთავარი დოგმაა. ამ კონცეფციის არსის გასაგებად, უნდა გვახსოვდეს, რომ ბაქტერიები ძალიან მცირეა და მორფოლოგიურად ძნელი გასარჩევია. მაგრამ ისინი განსხვავდებიან ბიოქიმიურ პროცესებში და ეს არის ზუსტად მათი ძირითადი სახეობის თვისება. მაგრამ ნორმალურ გარემოში საქმე გვაქვს არა ერთი ტიპის ბაქტერიასთან, არამედ მთელ ბიომთან – ერთმანეთზე ზემოქმედების მქონე საზოგადოებასთან და შეუძლებელია ერთი მიკროორგანიზმის როლის გამოყოფა. და აქ ჩვენ გვჭირდება სუფთა კულტურა ან კონკრეტული სახეობის ჯიში.
მიკრობებზე მონადირეები და აგარ-აგარი
მიკრობების სუფთა კულტურების იზოლირების ბრწყინვალე იდეა ეკუთვნის სამედიცინო მიკრობიოლოგს ჰაინრიხ ჰერმან რობერტ კოხს (1843-1910). ვინც აღმოაჩინა ჯილეხის, ქოლერის და ტუბერკულოზის გამომწვევი აგენტი და დამსახურებულად ითვლება ბაქტერიოლოგიისა და ეპიდემიოლოგიის ფუძემდებლად.
ის არის ერთიგამოიგონა სუფთა კულტურების მეთოდი, როდესაც მიკრობების განზავებული კულტურა გამოიყენება აგარ-აგარის პოლისაქარიდის საფუძველზე მკვებავ გარემოზე და ერთი უჯრედიდან იზრდება სრულიად იდენტური ორგანიზმების კოლონია. ის აშკარად ჩანს შეუიარაღებელი თვალით და სპეციფიკურია თითოეული სახეობისთვის.
მისმა გამოგონებამ ბიძგი მისცა მიკროორგანიზმების მიკრობიოლოგიისა და ტაქსონომიის განვითარებას. ყოველივე ამის შემდეგ, შესაძლებელი იყო ნებისმიერი მიკრობის გაშენება მისი სუფთა სახით და ასი მილიონი უჯრედის გამოკვლევა.
კოხის მიღწევების შემცირების გარეშე
აღსანიშნავია, რომ კოხის თანამოაზრეებმა და სტუდენტებმა წვლილი შეიტანეს ამ გამოგონებაში. ასე რომ, აგარ-აგარის გამოყენების იდეა ეკუთვნის ფანი ანჯელინა ჰესეს, კოხის თანაშემწის - ვ. ჰესეს მეუღლეს..
კოხის კიდევ ერთმა თანაშემწემ, ბაქტერიოლოგმა ჯულიუს რიჩარდ პეტრიმ (1852-1921), შესთავაზა ბაქტერიების კოლონიების გაშენება ბრტყელ მინის ჭურჭელში. პეტრის კერძების შესახებ დღეს სკოლის მოსწავლეებმაც იციან.
მიკრობიოლოგიის დოგმა
სუფთა (ასცენური) კულტურა - მიკროორგანიზმების ერთობლიობა (პოპულაცია ან შტამი), რომლებსაც აქვთ იდენტური მორფოლოგიური და ბიოქიმიური თვისებები და არიან ერთი უჯრედის შთამომავლები.
სუფთა კულტურის იზოლაცია მოიცავს სამი ეტაპის განხორციელებას:
- მიკროორგანიზმების კულტურის მიღება და დაგროვება.
- სუფთა კულტურის იზოლაცია.
- კულტურის სისუფთავის განსაზღვრა და დამოწმება.
სუფთა კულტურის იზოლაციის მეთოდები
მიკრობიოლოგიაში აქსენური კულტურის მისაღებად გამოიყენება შემდეგი მეთოდებიორგანიზმები:
- მექანიკური მეთოდები (ინოკულაცია პეტრის ჭურჭელზე სპატულით ან მარყუჟით, ინოკულაცია აგარის განზავების გზით - ფირფიტების სპრეი, გამოყოფის მეთოდი მიკროორგანიზმების მოძრაობაზე დაყრდნობით).
- ბიოლოგიური - მეთოდი, რომლის დროსაც ინფიცირდება პათოგენის მიმართ მგრძნობიარე ლაბორატორიული ცხოველები. ასე იზოლირებულია ბაქტერიების სუფთა კულტურები თაგვების ორგანიზმიდან (მაგალითად, პნევმოკოკები და ტულარემიის ბაცილები).
- მეთოდები, რომლებიც დაფუძნებულია მიკროორგანიზმების შერჩევით წინააღმდეგობაზე გარკვეული ფაქტორების მიმართ. მაგალითად, გაცხელებისას, ყველა სპორის წარმომქმნელი ბაქტერია იღუპება, ხოლო არასპორის წარმომქმნელი ბაქტერია დარჩება სუფთა კულტურაში. მჟავების ზემოქმედებისას, მათ მიმართ მგრძნობიარე ბაქტერიები იღუპებიან, ხოლო მჟავა რეზისტენტული (მაგალითად, ტუბერკულოზის ბაცილები) გადარჩება. ანტიბიოტიკების გავლენა გარემოზე ტოვებს მიკროორგანიზმების სუფთა კულტურას, რომლებიც არ არიან მგრძნობიარე მის მიმართ. ჟანგბადისგან თავისუფალი გარემოს შექმნა განასხვავებს აერობებს ანაერობებისგან.
რისთვის არის ეს
სუფთა კულტურები გამოიყენება:
- მეცნიერულ ტაქსონომიაში მიკროორგანიზმების კლასიფიკაციის (სისტემაში ფილოგენეტიკური ადგილის განსაზღვრის) დროს.
- ორგანიზმების მემკვიდრეობისა და ცვალებადობის შესწავლისას.
- ინფექციური დიაგნოსტიკისა და პათოგენების გამოვლენაში.
- ბაქტერიების სუფთა კულტურის იზოლირებისას, რომლებიც იწვევს საკვების გაფუჭებას.
- ვიტამინების, ფერმენტების, ანტიბიოტიკების, შრატებისა და ვაქცინების წარმოებაში.
- კვების მრეწველობაში (პურის, ღვინის წარმოება,კვაზი და ლუდი (ძმარვის ბაქტერიები და უჯრედოვანი სოკოების საფუარი), რძემჟავა პროდუქტები (ლაქტობაცილები და რძემჟავა ბაქტერიები)).
- ბიოტექნოლოგიაში და ვირუსების შესწავლაში.
ბუნებაში ყველაფერი სრულიად განსხვავებულია
გასული საუკუნის 90-იან წლებში ყველაფერი უცებ შეიცვალა წმინდა კულტურების მიმართ. აღმოჩნდა, რომ როდესაც ორი სუფთა შტამის მიკროორგანიზმები გაერთიანებულია ერთ სინჯარაში, ისინი სრულიად განსხვავებულად იქცევიან, ვიდრე მარტო. მათი სასიცოცხლო აქტივობის ბიოქიმიური პროცესები გავლენას ახდენს (თრგუნავს ან ასტიმულირებს) ერთმანეთზე. ეს არის ზუსტად ის, რაც ხდება ბუნებრივ ბიომებში.
დასკვნა მარტივია: ლაბორატორიაში სუფთა კულტურის თვისებები არ შეიძლება ექსტრაპოლირებული იყოს ბუნებრივ ბიომებზე.
გენომიური რევოლუცია
კიდევ ერთი დარტყმა მიაყენა მიკროორგანიზმების გენომიურ იდენტიფიკაციას. თავდაპირველად, მიკროორგანიზმების გენომიური ანალიზისთვის, მოლეკულურმა გენეტიკოსებმა აირჩიეს რიბოსომური რნმ-ის რეგიონი, რომელიც საერთოა ყველა ბაქტერიისთვის. ამ ნუკლეინის მჟავაში ნუკლეოტიდების თანმიმდევრობის განსხვავებების შესაბამისად, ყველა ბაქტერია განაწილდა ფილოგენეტიკური ურთიერთობის საფუძველზე.
სწორედ მაშინ გაირკვა, რომ კულტივირებული შტამები და ის ბაქტერიები, რომლებიც ჩვენ შევისწავლეთ, შეადგენს ჩვენს პლანეტაზე მცხოვრები ყველა ბაქტერიის დაახლოებით 5%-ს. და, განსხვავებით კულტურული შტამებისგან, ჩვენ არაფერი ვიცით მათი თვისებებისა და ბიოქიმიის შესახებ.
როდესაც ვიპოვეთ შესაბამისი თანმიმდევრობა ბუნებრივი შტამის გენომში, ჩვენ შეგვიძლია მისი განთავსება მხოლოდ ფილოგენეტიკურ ხეზე დადავუშვათ, რომ ბუნებაში მას აქვს იგივე თვისებები, რაც სუფთა ხაზის უახლოეს დაკავშირებულ შტამს.
და რა არის შემდეგი?
ბაქტერიული გენომის ერთი უჯრედიდან თანმიმდევრობა ჯერ კიდევ მომავალშია. დღეს, მიუხედავად იმისა, რომ ეს არის ძვირი და ძალიან რთული. ასე რომ, სუფთა ხაზები რჩება მიკრობიოლოგიის "ოქროს რეზერვში".
თუმცა სირთულეები რჩება. მაგალითად, ცოტა ხნის წინ შეისწავლეს ოკეანის ფსკერზე მდებარე „შავი მწეველთა“ბაქტერიები. მიკროორგანიზმი იყო აღწერილი და მისი გენომის თანმიმდევრობა სუფთა კულტურის იზოლირების გარეშე.
მსგავსი სიტუაციაა ოქროს მაღაროების სიღრმეში მცხოვრებ ბაქტერიებთან დაკავშირებით. აღმოჩნდა, რომ ეს არის მიკროორგანიზმების სუფთა ხაზი - ერთი ბაქტერიის შთამომავალი.
თუმცა, ეს ორგანიზმები არ იზრდებიან მკვებავ გარემოზე და ჯერჯერობით ვერავინ მოახერხა სუფთა შტამის კოლონიის გაზრდა.
ბიოტექნოლოგიის სიახლე
კაცობრიობა მრავალი კითხვის წინაშე დგას გამოყენებითი ცოდნის ამ დარგის განვითარებაში. და არა მხოლოდ ბიოლოგიური, არამედ ეთიკურიც. რამდენად შეუძლია ადამიანმა შეცვალოს მის გარშემო არსებული სამყარო და ზიანი არ მიაყენოს მას? კითხვა ღია რჩება.
მაგრამ დღეს ბიოტექნოლოგია შემოდის ჩვენს ცხოვრებაში. ასე რომ, უკვე გამოყვანილია ბაქტერიების შტამები, რომლებსაც შეუძლიათ პლასტმასით იკვებება და მისი დაშლა. სანამ ამას ნელა აკეთებენ. მაგრამ მეცნიერები მუშაობენ მათ გენომზე. არავის უკვირს, რომ მთელი ადამიანის ინსულინი "წარმოებულია" გენმოდიფიცირებული E. coli ბაქტერიით.
ხელოვნური ბიოსინთეზიუკვე დღეს გვამარაგებს ბიოგაზით და ბიოსაწვავებით ბუნებრივი წარმოშობის მაღალმოლეკულური ნახშირწყლების სახით (ბაქტერიების ნარჩენები, პროტოზოული სოკოები, რომლებიც ამუშავებენ ჩვენი ნარჩენების ბიომასას საწვავად, ენერგიად, ქიმიკატებად)..
სახნავი მიწა და მტკნარი წყალი დღეს შეზღუდული ბუნებრივი რესურსების ყველაზე მნიშვნელოვანი კომპონენტია. ახალი ბიოტექნოლოგიები (ბიორემედიაცია) გვთავაზობს მიკროორგანიზმების გამოყენების შესაძლებლობას მათი პოტენციალის აღსადგენად და დამაბინძურებლების მოსაშორებლად.
და ეს არის - მომავალი უკვე აქ არის.
