Inhalt
- Arten von Mikroorganismen
- Klassifikation von Mikroorganismen in der Mikrobiologie
- Geschichte der Mikrobiologie
- Infektiöse Mikroorganismen
- Mikroorganismen, die für den Menschen hilfreich sind
- Bereiche der Mikrobiologie
- Die Zukunft der Mikrobiologie
Das Gebiet der Mikrobiologie ist für den Menschen von entscheidender Bedeutung, nicht nur aufgrund der durch diese Mikroben verursachten Infektionskrankheiten, sondern auch, weil "gute" Mikroorganismen notwendig sind, damit wir auf dem Planeten leben können. In Anbetracht der Tatsache, dass die Bakterien in und auf unserem Körper unsere eigenen Zellen überwiegen, könnte dieses Forschungsgebiet als eines der wichtigsten Wissens- und Studiengebiete angesehen werden.
Arten von Mikroorganismen
Mikroorganismen oder "Mikroben" sind kleine Lebewesen. Die meisten dieser Organismen können mit bloßem Auge nicht gesehen werden, und bis zur Erfindung des Mikroskops und der Keimtheorie hatten wir keine Ahnung, wie zahlreich sie sind.
Mikroben kommen fast überall auf der Erde vor. Sie kommen in kochenden Wasserbecken in Yellowstone und in Vulkanschloten in den tiefsten Tiefen des Meeres vor. Sie können in Salzwiesen leben und einige gedeihen im Salzwasser (so viel zur Verwendung von Salz als Konservierungsmittel). Einige benötigen Sauerstoff zum Wachsen, andere nicht.
Der "härteste" Mikroorganismus der Welt ist ein Bakterium namens Deinococcus radio trans, ein Bakterium, das Strahlung in phänomenalem Maße standhält, wie der Name schon sagt, aber auch ohne Wasser, starken Säuren und sogar im Vakuum überleben kann.
Klassifikation von Mikroorganismen in der Mikrobiologie
Es gibt viele verschiedene Arten, wie Wissenschaftler die Millionen von Mikroben in unserer Mitte klassifiziert und dabei versucht haben, einen Sinn zu ergeben.
Mehrzellig gegen einzellig gegen azellulär
Mikroben werden unter anderem danach klassifiziert, ob und wie viele Zellen sie haben oder nicht. Mikroorganismen können sein:
- Mehrzellig - Mit mehr als einer Zelle.
- Einzellig - Eine einzelne Zelle haben.
- Azellulär - Fehlende Zellen wie Viren und Prionen. (Prionen werden normalerweise eher als "infektiöse Proteine" als als Mikroben bezeichnet.)
Eukaryoten gegen Prokaryoten
Eine andere Art und Weise, wie Mikroorganismen klassifiziert werden, hat mit dem Zelltyp zu tun. Dazu gehören Eukaryoten und Prokaryoten:
- Eukaryoten sind Mikroben mit "komplexen Zellen", die einen echten Kern und membrangebundene Organellen haben. Beispiele für Eukaryoten sind Helminthen (Würmer), Protozoen, Algen, Pilze und Hefen.
- Prokaryoten sind Mikroben mit "einfachen Zellen", die keinen echten Kern haben und keine membrangebundenen Organellen aufweisen. Beispiele sind Bakterien.
Die Hauptklassen von Mikroorganismen
Die verschiedenen Arten von Mikroben können auch unterteilt werden in:
- Parasiten: Parasiten sind manchmal beängstigender als andere Mikroorganismen, zumindest wenn sie mit bloßem Auge betrachtet werden können. Zu den Parasiten gehören Würmer (Würmer), Egel, Protozoen und andere. Beispiele für parasitäre Infektionen sind Malaria, Giardia und afrikanische Schlafkrankheit. Es ist bekannt, dass Ascariasis (Spulwürmer) weltweit 1 Milliarde Menschen infizieren.
- Pilze und Hefen: Pilze sind Mikroorganismen, die in gewisser Weise Pflanzen ähnlich sind. Hefen sind eine Art Pilz. Beispiele hierfür sind Fußpilz oder andere Arten von Hefeinfektionen, die alle unter die Klasse der Pilzinfektionen fallen. Diese Kategorie umfasst auch Pilze und Schimmelpilze. Wie Bakterien haben auch wir viele "gute Pilze", die auf unserem Körper leben und keine Krankheiten verursachen.
- Bakterien: Wir haben mehr Bakterien in und auf unserem Körper als menschliche Zellen, aber die überwiegende Mehrheit dieser Bakterien sind "gesunde Bakterien". Sie schützen uns vor Infektionen durch schlechte oder pathologische Bakterien und spielen eine Rolle bei der Verdauung unserer Nahrung. Beispiele für durch Bakterien verursachte Infektionen sind Tuberkulose und Halsentzündung.
- Viren: Viren sind in der Natur reichlich vorhanden, obwohl die meisten Menschen mit solchen vertraut sind, die Krankheiten beim Menschen verursachen. Viren können auch andere Mikroorganismen wie Bakterien sowie Pflanzen infizieren. Impfungen haben das Risiko einiger beängstigender Krankheiten verringert, aber andere, wie Ebola und das Zika-Virus, erinnern uns daran, dass wir noch nicht begonnen haben, diese Miniaturbedrohungen zu besiegen.
- Prionen: Die meisten Wissenschaftler klassifizieren Prionen derzeit nicht als Mikroorganismen, sondern als "infektiöse Proteine". Das heißt, sie werden oft von Virologen untersucht. Prionen sind im Wesentlichen ein Stück abnormal gefaltetes Protein und erscheinen auf den ersten Blick möglicherweise nicht erschreckend. Prionkrankheiten wie die Rinderwahnsinnskrankheit gehören jedoch zu den am meisten gefürchteten Infektionskrankheiten.
Geschichte der Mikrobiologie
Was wir jetzt über Mikroorganismen wissen und was weiter unten diskutiert wird, ist relativ neu in der Geschichte. Werfen wir einen kurzen Blick auf die Geschichte der Mikrobiologie:
Erstes sichtbares Mikroskop / erste Mikroorganismen: Der erste große Schritt in der Mikrobiologie erfolgte, als van Leeuwenhoek (1632-1723) das erste Mikroskop mit einer Linse entwickelte. Durch eine Linse mit einer etwa 300-fachen Vergrößerung konnte er erstmals Bakterien sichtbar machen (durch Abkratzen seiner Zähne).
Entwicklung der Keimtheorie: Der menschliche Körper wurde von drei Wissenschaftlern als Infektionsquelle erkannt:
- Dr. Oliver Wendall Holmes fanden heraus, dass Frauen, die zu Hause geboren haben, weniger wahrscheinlich Infektionen entwickeln als Frauen, die in einem Krankenhaus entbunden wurden.
- Dr. Ignaz Semmelweis verbundene Infektionen mit Ärzten, die direkt vom Autopsieraum zur Entbindungsstation gingen, ohne sich die Hände zu waschen.
- Joseph Lister Einführung aseptischer Techniken, einschließlich Händewaschen und Verwendung von Wärme zur Sterilisation.
Keimtheorie: Die beiden Personen, denen die Akzeptanz der Keimtheorie am meisten zugeschrieben wurde, waren Louis Pasteur und Robert Koch:
- Louis Pasteur (1822–1895): Pasteur wird die Theorie der Biogenese zugeschrieben, wobei festgestellt wird, dass alle Lebewesen eher von etwas stammen als von der zum Zeitpunkt der spontanen Erzeugung vorherrschenden Sichtweise. Er behauptete, dass viele Krankheiten durch Mikroben verursacht wurden (und nicht durch Sünde, Gottes Zorn und andere mögliche Ursachen). Er zeigte, dass Mikroorganismen für die Fermentation und den Verderb verantwortlich sind, und entwickelte die heute noch verwendete Methode der Pasteurisierung. Er entwickelte auch Tollwut- und Anthrax-Impfstoffe.
- Robert Koch (1843-1910): Koch ist der Autor von "Kochs Postulaten", der wissenschaftlichen Reihe von Schritten, die die Keimtheorie bewiesen und seitdem (mit einigen Überarbeitungen) in wissenschaftlichen Studien verwendet wurden. Er identifizierte die Ursache für Tuberkulose, Anthrax und Cholera.
Seit dieser Zeit sind einige Sehenswürdigkeiten:
- 1892 - Dmitri Iosifovich Ivanoski entdeckte den ersten Virus.
- 1928 - Alexander Fleming entdeckte Penicillin.
- 1995 - Die erste mikrobielle Genomsequenz wurde veröffentlicht.
Infektiöse Mikroorganismen
Wenn wir an Mikroorganismen denken, denken die meisten von uns an Krankheiten, obwohl diese kleinen "Käfer" uns insgesamt eher helfen als verletzen. (Lesen Sie weiter unten über "gute Mikroben".)
Bis vor weniger als einem Jahrhundert und derzeit an vielen Orten der Welt waren Infektionen mit Mikroorganismen die häufigste Todesursache. Die Lebenserwartung in den Vereinigten Staaten hat sich im letzten Jahrhundert dramatisch verbessert, nicht nur, weil wir länger leben, sondern vor allem, weil weniger Kinder in der Kindheit sterben.
In den Vereinigten Staaten sind Herzkrankheiten und Krebs heute die erste und zweithäufigste Todesursache. Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation sind in Ländern mit niedrigem Einkommen weltweit Infektionen der unteren Atemwege die Haupttodesursache, gefolgt von Durchfallerkrankungen.
Das Aufkommen von Impfungen und Antibiotika sowie vor allem sauberem Wasser hat unsere Besorgnis über infektiöse Organismen verringert, aber es wäre falsch, arrogant zu sein. Gegenwärtig sind wir nicht nur mit neu auftretenden Infektionskrankheiten konfrontiert, sondern auch mit Antibiotikaresistenzen.
Mikroorganismen, die für den Menschen hilfreich sind
Obwohl wir selten darüber sprechen, sind Mikroorganismen in fast allen Bereichen unseres Lebens nicht nur hilfreich, sondern auch notwendig. Mikroben sind wichtig in:
- Schutz unseres Körpers vor "schlechten" Mikroben.
- Zubereitung von Lebensmitteln: Von Joghurt bis zu alkoholischen Getränken ist die Fermentation eine Methode, bei der das Wachstum von Mikroben zur Herstellung von Lebensmitteln verwendet wird. Dies ist ein Beispiel dafür, dass Mikroben für einen Großteil des Lebens das Ende der Nahrungskette bilden.
- Die Aufteilung der Abfälle am Boden und das Recycling der oben genannten atmosphärischen Gase. Bakterien können sogar bei schwierigen Abfällen wie Ölverschmutzungen und Atommüll helfen.
- Produktion von Vitaminen wie Vitamin K und einigen B-Vitaminen. Bakterien sind auch für die Verdauung äußerst wichtig.
- Informationsspeicherung: Auf dem Gebiet der Kryptographie werden sogar Möglichkeiten untersucht, wie Bakterien als Festplatte zum Speichern von Informationen verwendet werden können.
Mikroben erfüllen nicht nur viele Funktionen zum uns - sie sind ein Teil von uns. Es wird angenommen, dass die Bakterien in und auf unserem Körper unsere Zellen um den Faktor 10 zu eins übersteigen.
Sie haben wahrscheinlich das Neueste über gesunde Ernährung gehört. Zusätzlich zum Verzehr von Brokkoli und Blaubeeren empfehlen die meisten Gesundheitsexperten, fermentierte Lebensmittel täglich oder zumindest so oft wie möglich zu essen. Ohne Bakterien würde es keine Fermentation geben.
Bei der Geburt haben Babys keine Bakterien in ihrem Körper. Sie erwerben ihre ersten Bakterien, wenn sie den Geburtskanal passieren. (Das Fehlen einer bakteriellen Exposition über den Geburtskanal wird von einigen als Grund dafür angesehen, dass Fettleibigkeit und Allergien bei Babys mit Kaiserschnitt häufiger auftreten.)
Wenn Sie die Nachrichten in letzter Zeit gelesen haben, wurde sogar postuliert, dass die Bakterien in unserem Darm für unsere täglichen Stimmungen verantwortlich sind. Die Untersuchung des Mikrobioms wird nun verwendet, um viele Dinge zu erklären, beispielsweise warum Antibiotika zu einer Gewichtszunahme führen können.
Bereiche der Mikrobiologie
Auf dem Gebiet der Mikrobiologie gibt es verschiedene Bereiche. Ein Beispiel für einige dieser Felder, die nach Organismusarten unterteilt sind, umfasst:
- Parasitologie: Das Studium der Parasitologie
- Pilzkunde: Die Untersuchung von Pilzen
- Bakteriologie: Das Studium der Bakterien
- Virologie: Das Studium von Viren
- Protozoologie: Das Studium der Protozoen
- Phykologie: Das Studium der Algen
Bereiche der Mikrobiologie können auch nach Umfang unterteilt werden, um eine breite Palette von Themen einzuschließen. Einige Beispiele unter vielen sind:
- Mikrobielle Physiologie (Wachstum, Metabolismus und Struktur von Mikroben)
- Mikrobielle Genetik
- Mikrobielle Evolution
- Umweltmikrobiologie
- Industrielle Mikrobiologie (zum Beispiel Abwasserbehandlung)
- Lebensmittelmikrobiologie (Fermentation)
- Biotechnologie
- Bioremediation
Die Zukunft der Mikrobiologie
Das Gebiet der Mikrobiologie ist faszinierend und es gibt noch mehr, die wir nicht kennen. Was wir vielleicht am meisten an Wissen auf diesem Gebiet gewonnen haben, ist, dass es so viel mehr zu lernen gibt.
Mikroben können nicht nur Krankheiten verursachen, sondern auch Medikamente zur Bekämpfung anderer Mikroben (z. B. Penicillin) entwickeln. Einige Viren scheinen Krebs zu verursachen, während andere als Mittel zur Krebsbekämpfung bewertet werden.
Einer der wichtigsten Gründe für Menschen, etwas über Mikrobiologie zu lernen, ist der Respekt vor diesen "Kreaturen", die uns weit überlegen sind. Es wird angenommen, dass die Antibiotikaresistenz aufgrund der unsachgemäßen Verwendung nicht nur von Antibiotika, sondern auch von antibakteriellen Seifen erhöht wird. Und das nur, wenn wir uns die Mikroben ansehen, die wir derzeit erkennen. Angesichts der aufkommenden Infektionskrankheiten und unserer Fähigkeit, auf drei Flügen fast überall auf der Welt zu reisen, besteht ein großer Bedarf an Schulungen und Vorbereitungen für Mikrobiologen.