Budaya murni adalah dogma kunci mikrobiologi di abad ke-20. Untuk memahami esensi konsep ini, perlu diingat bahwa bakteri sangat kecil dan secara morfologis sulit dibedakan. Tetapi mereka berbeda dalam proses biokimia, dan inilah fitur spesies utama mereka. Tetapi dalam lingkungan normal, kita tidak berurusan dengan satu jenis bakteri, tetapi dengan seluruh bioma - komunitas yang saling mempengaruhi, dan tidak mungkin untuk memilih peran satu mikroorganisme. Dan di sinilah kita membutuhkan kultur murni atau galur dari spesies tertentu.
Pemburu Mikroba dan agar-agar
Gagasan brilian untuk mengisolasi biakan murni mikroba adalah milik ahli mikrobiologi medis Heinrich Hermann Robert Koch (1843-1910). Orang yang menemukan agen penyebab antraks, kolera dan tuberkulosis dan pantas dianggap sebagai pendiri bakteriologi dan epidemiologi.
Dia orangnyamenemukan metode kultur murni, ketika kultur mikroba yang diencerkan diterapkan ke media nutrisi berdasarkan polisakarida agar-agar dan koloni organisme yang benar-benar identik tumbuh dari satu sel. Ini terlihat jelas dengan mata telanjang dan spesifik untuk setiap spesies.
Penemuannya mendorong perkembangan mikrobiologi dan taksonomi mikroorganisme. Bagaimanapun, adalah mungkin untuk membudidayakan mikroba apa pun dalam bentuknya yang murni dan memeriksa seratus juta sel sebagai satu.
Tanpa mengurangi prestasi Koch
Perlu dicatat bahwa rekan dan siswa Koch berkontribusi pada penemuan ini. Jadi, ide untuk menggunakan agar-agar adalah milik Fanny Angelina Hesse, istri asisten Koch - W. Hesse.
Asisten lain untuk Koch, ahli bakteriologi Julius Richard Petri (1852-1921), menyarankan agar koloni bakteri tumbuh di piring kaca datar. Hari ini, bahkan anak sekolah tahu tentang cawan petri.
Dogma mikrobiologi
Kultur murni (ascenic) - satu set (populasi atau strain) mikroorganisme yang memiliki sifat morfologi dan biokimia yang identik dan merupakan keturunan dari satu sel.
Isolasi kultur murni melibatkan penerapan tiga tahap:
- Memperoleh dan mengakumulasi biakan mikroorganisme.
- Isolasi budaya murni.
- Penetapan dan verifikasi kemurnian kultur.
Metode isolasi kultur murni
Dalam mikrobiologi, metode berikut digunakan untuk mendapatkan kultur axenikorganisme:
- Metode mekanis (inokulasi pada cawan Petri dengan spatula atau loop, inokulasi dengan pengenceran agar - spread plate, metode pemisahan berdasarkan motilitas mikroorganisme).
- Biologis - metode di mana hewan laboratorium yang rentan terhadap patogen terinfeksi. Beginilah cara kultur murni bakteri diisolasi dari tubuh tikus (misalnya, pneumokokus dan basil tularemia).
- Metode berdasarkan resistensi selektif mikroorganisme terhadap faktor-faktor tertentu. Jika dipanaskan, misalnya, semua bakteri pembentuk spora akan mati, sedangkan bakteri yang tidak membentuk spora akan tetap berada dalam kultur murni. Ketika terkena asam, bakteri yang sensitif terhadapnya mati, sedangkan yang tahan asam (misalnya, basil tuberkulosis) bertahan. Dampak antibiotik daun pada media biakan murni mikroorganisme yang tidak sensitif terhadapnya. Menciptakan lingkungan bebas oksigen akan memisahkan aerob dari anaerob.
Untuk apa
Budaya murni berlaku:
- Dalam taksonomi ilmiah ketika mengklasifikasikan (menentukan tempat filogenetik dalam sistem) mikroorganisme.
- Dalam studi hereditas dan keragaman organisme.
- Dalam diagnosa infeksi dan deteksi patogen.
- Saat mengisolasi kultur murni bakteri yang menyebabkan pembusukan makanan.
- Dalam produksi vitamin, enzim, antibiotik, serum dan vaksin.
- Dalam industri makanan (produksi roti, anggur,kvass dan bir (bakteri asetat dan ragi jamur uniseluler), produk asam laktat (laktobasilus dan bakteri asam laktat)).
- Dalam bioteknologi dan dalam studi virus.
Di alam, semuanya benar-benar berbeda
Pada tahun 90-an abad terakhir, segalanya tiba-tiba berubah sehubungan dengan budaya murni. Ternyata ketika mikroorganisme dari dua galur murni digabungkan dalam satu tabung reaksi, mereka berperilaku sangat berbeda dari yang mereka lakukan sendiri. Proses biokimia dari aktivitas vital mereka mempengaruhi (menekan atau merangsang) satu sama lain. Inilah yang terjadi pada bioma alami.
Kesimpulannya sederhana: sifat kultur murni di laboratorium tidak dapat diekstrapolasi ke bioma alami.
Revolusi Genomik
Pukulan lain telah ditangani oleh identifikasi genomik mikroorganisme. Awalnya, untuk analisis genom mikroorganisme, ahli genetika molekuler memilih wilayah RNA ribosom yang umum untuk semua bakteri. Sesuai dengan perbedaan urutan nukleotida dalam asam nukleat ini, semua bakteri didistribusikan berdasarkan hubungan filogenetik.
Saat itulah ternyata galur yang dibudidayakan dan bakteri yang kami pelajari membentuk sekitar 5% dari semua bakteri yang menghuni planet kita. Dan, tidak seperti galur budaya, kita tidak tahu apa-apa tentang sifat dan biokimianya.
Setelah menemukan urutan yang sesuai dalam genom galur alami, kami hanya dapat menempatkannya di pohon filogenetik danasumsikan bahwa di alam ia memiliki sifat yang sama dengan regangan terdekat dari garis murni.
Dan apa selanjutnya?
Pengurutan genom bakteri dari satu sel masih dilakukan di masa depan. Hari ini, sementara itu mahal dan sangat sulit. Dan garis murni tetap menjadi "cadangan emas" mikrobiologi.
Meskipun kesulitan tetap ada. Misalnya, bakteri "perokok hitam" yang terletak di dasar laut baru-baru ini dipelajari. Mikroorganisme dideskripsikan dan genomnya diurutkan tanpa mengisolasi biakan murni.
Situasi serupa terjadi pada bakteri yang hidup di kedalaman tambang emas. Ternyata ini adalah garis murni mikroorganisme - keturunan satu bakteri.
Namun, organisme ini tidak tumbuh pada media nutrisi, dan sejauh ini belum ada yang berhasil menumbuhkan koloni galur murni.
Berita Bioteknologi
Manusia menghadapi banyak pertanyaan dalam pengembangan cabang ilmu terapan ini. Dan tidak hanya biologis, tetapi juga etis. Sejauh mana seseorang dapat mengubah dunia di sekitarnya dan tidak merusaknya? Pertanyaannya tetap terbuka.
Tapi hari ini bioteknologi sedang diperkenalkan ke dalam kehidupan kita. Jadi, strain bakteri yang mampu memakan plastik dan menguraikannya telah berkembang biak. Selama mereka melakukannya perlahan. Tetapi para ilmuwan sedang mengerjakan genom mereka. Tidak ada yang terkejut bahwa semua insulin manusia "dibuat" oleh bakteri E. coli yang dimodifikasi secara genetik.
Sebuah biosintesis buatansudah hari ini memasok kita dengan biogas dan biofuel dalam bentuk karbohidrat molekul tinggi yang berasal dari alam (produk limbah bakteri, jamur protozoa yang memproses biomassa limbah kita menjadi bahan bakar, energi, bahan kimia).
Tanah subur dan air tawar saat ini merupakan komponen terpenting dari sumber daya alam yang terbatas. Bioteknologi baru (bioremediasi) menawarkan kemungkinan penggunaan mikroorganisme untuk memulihkan potensinya dan menghilangkan polutan.
Dan hanya itu - masa depan sudah ada di sini.
