Микробиология – это наука, изучающая строение, систематику, физиологию, генетику и экологию организмов, имеющих малые размеры и невидимых невооруженным глазом. Эти организмы получили название микроорганизмов или микробов. Микроорганизмы представляют собой, по определению, невидимые человеческому глазу без увеличения существа, которые вездесущи и проводят в природе колоссальную работу, заключающуюся прежде всего в минерализации отмершего биологического материала (микробный цикл углерода и связанный с ним цикл кислорода).
Место микробиологии в системе современных биологических наук определяется спецификой ее объектов: во-первых, микробиология — это наука об определенном классе объектов, и в этом смысле она аналогична таким дисциплинам, как ботаника и зоология; во- вторых, микробиология изучает на своих объектах общие фундаментальные законы развития всего живого и таким образом относится к физиолого-биохимической ветви биологических дисциплин. И наконец, микробиология — это наука, исследующая объекты и явления на стыке одно- и многоклеточности.
Исходя из выполняемых задач, микробиология подразделяется на общую, частную (отдельных групп микроорганизмов) и медицинскую.
Общая микробиология занимается изучением неболезнетворных (непатогенных) микроорганизмов, их распространением, систематикой, метаболизмом, экологией и т.д. Поэтому в общей микробиологии выделяют следующие отрасли: - промышленная микробиология (часть общей науки биотехнологии) — исследует микроорганизмы и процессы, приводящие к образованию полезных веществ или продуктов. В этой области знаний, объединяющей фундаментальную науку (получение новых генно-инженерных штаммов высокой производительности) и технологию (крупномасштабное выращивание микроорганизмов). Частная микробиология изучает отдельные группы микроорганизмов, опираясь на их систематику. Медицинская микробиология подобна частной, но имеет дело с патогенными микроорганизмами, вызывающими болезни человека: - санитарная микробиология является частью медицинской микробиологии, объекты исследования которой — эпидемиология и санитарный контроль окружающей среды (вода, воздух, почва) и пищевых продуктов; - ветеринарная микробиология изучает проблемы эпидемиологии и здоровья сельскохозяйственных и диких животных.
Из современных открытий в микробиологии известно, что, несколько лет назад ученые при попытке установить уровень радиоактивного загрязнения в глубине свалки ядерных отходов Саванна-Ривер открыли новый вид микроорганизмов, которые способы жить и размножаться в условиях повышенного радиоактивного загрязнения. Обнаружение этих микроорганизмов стало огромным прорывом в области микробиологии. Микроорганизмы–экстремофилы, как их назвали ученые, способны переносить огромные температуры и высокие дозы радиации. Учитывая их уникальные свойства, ученые планируют использовать микроорганизмы для очистки огромных хранилищ ядерных и химических отходов. Удалось изучить 99% их генетического кода, однако до сих пор не известен механизм их живучести, так как радиация разрушает генетический код любого живо существа. Исследователи надеются найти их аналог в природе, так как очень сложно предсказать, как поведут искусственные бактерии в природе, так как на данный момент известна только 1/100 от общего количества бактерий на нашей планете.
Интересное открытие сделали исследователи Американского микробиологического общества. Микробиологи утверждают, что достаточно известная бактерия Desulfitobacterium hafniense семейства Desulfitobacterium способна очищать сточные воды от нечистот и при этом вырабатывать электричество.
Чарльз Милликена из университета Южной Каролины заявил, что микроорганизмы семейства Desulfitobacterium в состояние производить электрическую энергию, мощность которой достаточна для функционирования не очень большого электрического устройства. Прибор на такой своего рода природной энергии может работать постоянно, лишь бы было «топливо» для бактерии. Бактерия поглощает различные виды растворителей, химикатов и даже может перерабатывать поливинилхлорированный бифенил. Это вещество способно за пару часов разрушить эндокринную и иммунную систему человека. Создан новый генетически модифицированный штамм лактобактерий. Микробиологи университета Гронингена (Германия), работающие под руководством профессора Оскара Куперса, создали новый генетически модифицированный штамм лактобактерий, осуществляющий ферментацию молочного сахара лактозы, но только до глюкозы. Это исключает необходимость добавления в молочную продукцию дополнительных подсластителей, а также значительно снижает содержание в ней лактозы, что делает продукты пригодными для употребления людьми, страдающими лактозной непереносимостью. Исследования Марка Осборна из университета Шеффилда показали, что взаимодействие микроорганизмов, которые обитают в прибрежных водах морей и океанов, и пластика влечет за собой образование колоний микроорганизмов. Колонии микроорганизмов способны безопасно и быстро разлагать полиэтилен и пластик в океане. Бактерии и микроорганизмы играют огромную роль во всей экосистеме морей и океанов. Именно они способны разлагать токсичные и химические вещества. Именно этого мнения придерживается также ученый Джесси Харрисон. Результаты опытов показали, что некоторые виды микроорганизмов и бактерий могут образовывать на поверхности пластика «биопленку», полностью покрывая его. «Биопленка», образовывающаяся на поверхности пластика, может разлагать не только пластик, но и содержащиеся в нем токсические отходы. Ученые из Института Крейга Вентера в течение последних 10 лет уверенно идут к великой цели — созданию искусственных микроорганизмов с заданными свойствами. Практическое значение этих работ может оказаться огромным. Генеральная идея состоит в том, чтобы установить минимальный набор генов, необходимый для жизнеобеспечения бактерии, добавить туда гены, кодирующие полезные функции (например, синтез водорода), искусственно синтезировать спроектированный геном и внедрить его в живую бактерию, собственный геном которой должен быть каким-то образом удален.
В заключении можно сказать, если многое нашей планеты хорошо изучено зоологами и ботаниками, микробиологам до сих пор известна только небольшая часть невидимого живого мира. Общепринятыми лабораторными методами, по мнению многих ученых, можно обнаружить не более 10-20% микробного населения планеты. Исключительно важное значение приобретают исследования обмена веществ микроорганизмов, работы в области углубленного изучения физиологии, биофизики, биохимии микробов. Они важны для всех отраслей микробиологии. Перед микробиологами стоит большая задача разработки микробиологических методов синтеза многих пищевых и физиологически активных веществ. В настоящее время биологические науки не могут развиваться без изучения генетики, в частности генетики микроорганизмов. Успехи современной генетики в значительной степени зависят от того, насколько широко в генетических исследованиях используются микроорганизмы.
Список использованных источников
1. Беляев, С.А. Микробиология: Учебное пособие / С.А. Беляев. - СПб.: Лань П, 2016. - 496 c.
2. Волина, Е.Г. Частная микробиология: Учебное пособие / Е.Г. Волина, Л.Е. Саруханова. - М.: РУДН, 2016. - 222 c.
3. Мартинчик, А.Н. Микробиология, физиология питания, санитария: Учебник / А.Н. Мартинчик. - М.: Academia, 2017. - 480 c.
4. Рыбальченко, О Микробиология, вирусология и / О Рыбальченко. - СПб.: Спецлит, 2018. - 81 c.