Microbiologie

Elemente de microbiologie

Microbiologia (din grecescul μῑκρος, mīkros , „mic”; βίος, bios , „viața” λογία, studiu Logia ) este o ramură a biologiei care studiază structura și funcțiile microorganismelor , adică a tuturor celor unicelulare , multicelulare sau celulare, nu vizibile cu ochiul liber: aceasta include bacterii , arhee , unele tipuri de ciuperci , drojdii , alge și protozoare ; microbiologia studiază și virușii și prionii , deși aceștia nu sunt clasificați ca ființe vii în sens strict.

Microbiologia rămâne un domeniu de studiu deschis și în expansiune activă; De fapt, estimările fiabile indică faptul că doar 1% din toate microorganismele prezente în cele mai variate habitate au fost identificate sau studiate, la mai mult de trei secole după nașterea microbiologiei ^[1], în ciuda cunoștințelor considerabile dobândite până acum cu privire la studiul microorganismelor , în special în ceea ce privește acele microorganisme capabile să aibă efecte semnificative asupra oamenilor sau benigne, sau indispensabile sau patogene, cum ar fi bacteriile responsabile de boli ,

Istorie

Nașterea microbiologiei este urmărită în prima jumătate a secolului al XIX-lea , în consecință, la teoria microbiană a bolilor formulată de Robert Koch . Cu toate acestea, existența microorganismelor era cunoscută încă din secolul al XVII-lea , ca urmare a invenției primului microscop de către Robert Hooke . Începând cu această dată, este posibil să urmărim o scurtă cronologie a evenimentelor care au condus la dezvoltarea microbiologiei ca știință:

1664 - Robert Hooke cu microscopul său optic observă corpurile fructifere ale unor forme .
1684 - Antoni van Leeuwenhoek folosind un microscop al invenției sale, descoperă existența bacteriilor (pe care le definește ca animalucoli ) și descrie morfologia unora dintre ele.
1864 - Louis Pasteur pune capăt controversei generării spontane demonstrând științific că microorganismele sunt incapabile să se genereze spontan într-un mediu sterilizat anterior și protejat de contaminarea externă.
1876 - Ferdinand Cohn studiază în detaliu ciclul de viață al bacteriei Bacillus , descriind, printre altele, mecanismul de producție a sporilor endo bacterieni.
1881 - Robert Koch dezvoltă un sistem științific pentru studierea bacteriilor, bazat pe medii de cultură bacteriană , și dezvoltă conceptul de cultură pură .
1882 - Robert Koch descoperă bacteria responsabilă de tuberculoză , Mycobacterium tuberculosis , cea mai gravă boală a vremii.
1884 - Robert Koch întocmește postulatele lui Koch, folosite și astăzi pentru a stabili dacă un microorganism este sau nu responsabil pentru o anumită boală . Această dată este făcută în mod tradițional să coincidă cu nașterea microbiologiei ca știință .
1884 - Hans Christian Gram dezvoltă metoda de colorare Gram , care permite colorarea bacteriilor pentru a le face mai ușor vizibile - și de distins - la microscopul optic.
1889 - Martinus Beijerinck descoperă existența virușilor , particule subcelulare capabile să se reproducă prin infectarea unei celule gazdă.
1911 - Francis Rous descoperă primul virus oncogen .
1929 - Alexander Fleming descoperă penicilina , progenitorul antibioticelor moderne.
1943 - Max Delbrück și Salvador Luria studiază moștenirea caracterelor genetice ale bacteriilor.
1946 - Edward Tatum și Joshua Lederberg descriu mecanismul conjugării bacteriene .
1957 - La Institutul Central de Restaurare din Roma se înființează un laborator experimental unde, sub îndrumarea lui Clelia Giacobini , microbiologia va începe să fie utilizată și aplicată conservării patrimoniului cultural.
1960 - Jacques Monod și François Jacob descriu existența și funcționarea operonului , un complex de transcripție fundamental pentru controlul metabolismului bacterian .
1967 - Thomas Brock descoperă bacteriile care prosperă în izvoarele termale de gheizer , la temperaturi (peste 90 ° C ) până atunci considerat prohibitiv pe viață.
1969 - Howard Temin , David Baltimore și Renato Dulbecco descoperă retrovirusurile și transcriptaza inversă .
1977 - Carl Woese și George Fox descoperă existența Archea , microorganisme procariote, altele decât bacteriile.
1981 - Stanley Prusiner izolează pentru prima dată un prion , un element proteic capabil să provoace infecții.
1981 - Luc Montagnier descrie virusul HIV , considerat responsabil pentru SIDA .
2002 - Craig Venter și Hamilton Smith finalizează secvențierea unui genom

Branche

Microorganismele, obiect de studiu al microbiologiei, sunt ființe care aparțin practic tuturor regatelor : de la procariote (cum ar fi bacteriile și arheile) la eucariote (cum ar fi drojdii, ciuperci, alge, protiști) și includ, de asemenea, elemente precum viruși care nu sunt considerate, strict vorbind, ființe vii. Odată cu progresul cunoașterii în acest domeniu, s-au născut, prin urmare, ramuri ale microbiologiei care se ocupă cu studiul specific al anumitor tipuri de microorganisme. Printre acestea, cele mai de remarcat sunt:

virologie , care studiază virușii
bacteriologia , care, pe lângă studierea bacteriilor, își extinde și câmpul de studiu la Archea, ființe procariote considerate mult timp similare cu bacteriile în sine.
micologie , care studiază micetele, adică ciupercile, sub formă unicelulară (drojdii) sau multicelulare (mucegaiuri)
protozoologie , care studiază protozoarele.

Există, de asemenea, ramuri ale microbiologiei care studiază diferite aspecte ale vieții microbiene, cum ar fi:

fiziologia microbiană, care studiază fiziologia și biochimia celulelor microorganismelor. Include studiul creșterii microbiene , metabolismului și structurii celulare a microorganismelor.
genetica microbiană, care studiază genetica microorganismelor și explorează modul în care genele sunt organizate și reglate în microorganisme, în raport cu funcțiile celulare.
microbiologie evolutivă, care studiază evoluția microorganismelor. Include studiul taxonomiei și sistematicii bacteriene.

Microbiologie aplicată

Rezervoare de fermentare a malțului , utilizate pentru producția industrială de bere .

Deși este și o știință de bază , microbiologia a găsit nenumărate aplicații practice în multe activități umane, ca o consecință a faptului că microorganismele, ființe capabile să se adapteze la cele mai disparate habitate , au o importanță considerabilă în multe domenii umane. Pe lângă faptul că sunt legate de sănătatea umană ca cauză a bolilor, microorganismele sunt responsabile și de procesele capabile să îmbunătățească semnificativ calitatea vieții ființelor umane: sunt utilizate în mod activ pentru a produce antibiotice , pentru a efectua fermentația industrială, pentru a îmbunătăți culturile . Oamenii de știință sunt acum capabili să folosească microorganismele ca vectori de clonare pentru a produce hibrizi și OMG-uri , în special în plante , sau să le manipuleze pentru a crea enzime importante , cum ar fi Taq polimeraza . Câteva exemple importante de microbiologie aplicată sunt:

Microbiologia medicală : un domeniu important al medicinei care studiază rolul pe care îl joacă microorganismele în boli și, în general, în sănătatea umană. Include studiul patogenității microbiene și este legat de studiul imunologiei .
Microbiologie farmaceutică : studiul atât a microorganismelor capabile să contamineze și să facă drogurile toxice, cât și a acelor microorganisme capabile să producă substanțe - precum proteine sau antibiotice - care pot fi utilizate în farmacii .
Microbiologia veterinară : studiul rolului microorganismelor în domeniul veterinar .
Microbiologia mediului: studiul diversității microbiotice în diferite ecosisteme și efectul acestora asupra mediului . Include studiul ecologiei microbiene, ciclurilor biogeochimice mediate de microorganisme, biodiversitatea microorganismelor și utilizarea acestora în procesele de bioremediere .
Microbiologia agricolă : studiul utilizării microorganismelor în mecanismele de producție agricolă , de exemplu pentru a îmbunătăți fertilitatea solului .
Microbiologia industrială : studiul utilizării și exploatării microorganismelor în procesele industriale . Câteva exemple pot fi fermentația industrială pentru produse alimentare sau tratamentele de curățare a apelor uzate. Este strâns legată de biotehnologie .
Microbiologia alimentară : studiul microorganismelor care provoacă alterări ale alimentelor și deteriorarea produselor alimentare .
Microbiologie oenologică care studiază formele de viață responsabile de producția vinului și modificările acestuia, precum și tehnicile de selecție pentru a izola și a îmbunătăți caracteristicile sale tehnologice.
Microbiologia conservării patrimoniului cultural : studiul fenomenologiei bioalterărilor patrimoniului cultural și identificarea intervențiilor de recuperare și conservare.

Notă

^ (EN) Lindsey Solden, Karen Lloyd, Kelly Wrighton, Partea strălucitoare a materiei întunecate microbiene: lecții învățate de la majoritatea necultivată , în Current Opinion in Microbiology, vol. 31, 2016, pp. 217-226, DOI : https://doi.org/10.1016/j.mib.2016.04.020 .

Bibliografie

Michael T. Madigan, John M. Martinko, Jack Peter, Brock, Biologia microorganismelor (Vol.1) , Milano, Editura Ambrosiana, 2003. ISBN 88-408-1259-8 .