Таза дақылдар 20 ғасырдағы микробиологияның негізгі догмасы болып табылады. Бұл ұғымның мәнін түсіну үшін бактериялардың өте кішкентай және морфологиялық тұрғыдан ажырату қиын екенін есте ұстаған жөн. Бірақ олар биохимиялық процестерде ерекшеленеді және бұл олардың негізгі түр ерекшелігі. Бірақ қалыпты ортада біз бактериялардың бір түрімен емес, тұтас биомамен - бір-біріне әсер ететін қауымдастықпен айналысамыз және бір микроорганизмнің рөлін бөліп көрсету мүмкін емес. Мұнда бізге белгілі бір түрдің таза мәдениеті немесе штаммы қажет.
Микроб аңшылары және агар-агар
Микробтардың таза дақылдарын бөліп алудың тамаша идеясы медициналық микробиолог Генрих Герман Роберт Кохқа (1843-1910) тиесілі. Сібір жарасының, тырысқақ пен туберкулездің қоздырғышын ашқан және лайықты түрде бактериология мен эпидемиологияның негізін салушы болып саналады.
Ол солмикробтардың сұйылтылған культурасын агар-агар полисахаридіне негізделген қоректік ортаға қолданып, бір жасушадан толығымен бірдей организмдердің колониясы өсіп шығатын таза дақылдар әдісін ойлап тапты. Ол жай көзге анық көрінеді және әр түрге тән.
Оның өнертабысы микроорганизмдер микробиологиясы мен таксономиясының дамуына серпін берді. Өйткені, кез келген микробты таза күйінде өсіруге және жүз миллион жасушаны бір зат ретінде зерттеуге болатын.
Кохтың жетістіктерін кемітпей
Бұл өнертабысқа Кохтың серіктестері мен студенттері үлес қосқанын атап өткен жөн. Сонымен, агар-агарды қолдану идеясы Кохтың көмекшісі У. Гессенің әйелі Фанни Ангелина Гессеге тиесілі.
Кохтың тағы бір көмекшісі, бактериолог Юлиус Ричард Петри (1852-1921) жалпақ шыны ыдыстарда бактериялар колонияларын өсіруді ұсынды. Петри табақшалары туралы бүгінде мектеп оқушылары да біледі.
Микробиология догмасы
Таза (асценикалық) дақыл – морфологиялық және биохимиялық қасиеттері бірдей және бір жасушаның ұрпағы болып табылатын микроорганизмдердің жиынтығы (популяция немесе штамм).
Таза мәдениетті оқшаулау үш кезеңді жүзеге асыруды қамтиды:
- Микроорганизмдер культурасын алу және жинақтау.
- Таза мәдениетті оқшаулау.
- Мәдениет тазалығын анықтау және тексеру.
Таза мәдениетті оқшаулау әдістері
Микробиологияда аксендік культураны алу үшін келесі әдістер қолданыладыағзалар:
- Механикалық әдістер (шпательмен немесе ілмекпен Петри табақшаларына егу, агарды сұйылту арқылы егу - пластиналық спрейлер, микроорганизмдердің қозғалғыштығына негізделген бөлу әдісі).
- Биологиялық - қоздырғышқа сезімтал зертханалық жануарларды жұқтыратын әдіс. Осылайша тышқандардың денесінен бактериялардың таза дақылдары бөлінеді (мысалы, пневмококктар және туляремия таяқшалары).
- Микроорганизмдердің белгілі бір факторларға селективті төзімділігіне негізделген әдістер. Қыздырған кезде, мысалы, спора түзетін бактериялардың барлығы өледі, ал спора түзбейтін бактериялар таза дақылда қалады. Қышқылдар әсер еткенде оларға сезімтал бактериялар өледі, ал қышқылға төзімді бактериялар (мысалы, туберкулез таяқшалары) аман қалады. Антибиотиктердің әсері ортада оған сезімтал емес микроорганизмдердің таза дақылын қалдырады. Оттегісіз орта жасау аэробтарды анаэробтардан ажыратады.
Бұл не үшін
Таза мәдениеттер қолданылады:
- Ғылыми таксономияда микроорганизмдерді жіктеу (жүйедегі филогенетикалық орнын анықтау) кезінде.
- Ағзалардың тұқымқуалаушылық пен өзгергіштігін зерттеуде.
- Инфекциялық диагностикада және қоздырғыштарды анықтауда.
- Тағамның бұзылуына әкелетін бактериялардың таза дақылын бөліп алу кезінде.
- Дәрумендер, ферменттер, антибиотиктер, сарысулар және вакциналар өндірісінде.
- Тамақ өнеркәсібінде (нан, шарап өндіру,квас және сыра (сірке бактериялары және бір жасушалы саңырауқұлақ ашытқылары), сүт қышқылы өнімдері (лактобактериялар және сүт қышқылы бактериялары)).
- Биотехнологияда және вирустарды зерттеуде.
Табиғатта бәрі мүлде басқа
Өткен ғасырдың 90-жылдары таза мәдениеттерге қатысты бәрі кенет өзгерді. Екі таза штаммның микроорганизмдері бір пробиркаға біріктірілгенде, олар өздеріне қарағанда мүлдем басқаша әрекет ететіні белгілі болды. Олардың тіршілік әрекетінің биохимиялық процестері бір-біріне әсер етеді (басады немесе ынталандырады). Бұл табиғи биомдарда дәл солай болады.
Қорытынды қарапайым: зертханадағы таза дақылдың қасиеттерін табиғи биомаларға экстраполяциялау мүмкін емес.
Геномдық революция
Тағы бір соққы микроорганизмдердің геномдық идентификациясы болды. Бастапқыда микроорганизмдердің геномдық талдауы үшін молекулалық генетиктер барлық бактерияларға ортақ рибосомалық РНҚ аймағын таңдады. Осы нуклеин қышқылының нуклеотидтер тізбегіндегі айырмашылықтарға сәйкес, барлық бактериялар филогенетикалық қатынас негізінде бөлінді.
Сол кезде біз зерттеген өсірілген штаммдар мен сол бактериялар планетамызды мекендейтін барлық бактериялардың шамамен 5%-ын құрайтыны белгілі болды. Ал, мәдени штаммдардан айырмашылығы, біз олардың қасиеттері мен биохимиясы туралы ештеңе білмейміз.
Табиғи штаммның геномындағы сәйкес тізбекті тапқаннан кейін, біз оны тек филогенетикалық ағашқа орналастыра аламыз жәнетабиғатта ол таза сызықтың ең жақын штаммымен бірдей қасиеттерге ие деп есептейік.
Ал енді не болады?
Бір жасушадан бактерия геномының реттілігі әлі болашақта. Бүгінде бұл қымбат және өте қиын болғанымен. Осылайша таза сызықтар микробиологияның «алтын қоры» болып қалады.
Қиындықтар әлі де болса. Мысалы, жақында мұхит түбінде орналасқан «қара түтіншілердің» бактериялары зерттелді. Микроорганизм сипатталды және оның геномы таза дақылды оқшауламай-ақ реттелген.
Ұқсас жағдай алтын кеніштерінің тереңдігінде өмір сүретін бактерияларда да бар. Бұл микроорганизмдердің таза линиясы - бір бактерияның ұрпақтары екені белгілі болды.
Алайда бұл организмдер қоректік ортада өспейді, сондықтан әзірге ешкім таза штаммның колониясын өсіре алмады.
Биотехнология жаңалықтары
Адамзат қолданбалы білімнің осы саласын дамытуда көптеген сұрақтарға тап болады. Және тек биологиялық емес, сонымен қатар этикалық. Адам қоршаған әлемді қаншалықты өзгерте алады және оған зиян тигізбейді? Сұрақ ашық қалды.
Бірақ бүгін биотехнология біздің өмірімізге енгізілуде. Сонымен, пластмассамен қоректенетін және оны ыдырататын бактериялардың штамдары қазірдің өзінде өсірілді. Олар мұны баяу жасағанша. Бірақ ғалымдар олардың геномымен айналысуда. Адам инсулинінің барлығы генетикалық түрлендірілген E. coli бактериялары арқылы «жасалғанына» ешкім таң қалмайды.
Жасанды биосинтезқазірдің өзінде бізді биогазды және табиғи текті жоғары молекулалық көмірсулар түріндегі биоотынмен қамтамасыз етеді (бактериялардың қалдықтары, біздің қалдықтардың биомассасын отынға, энергияға, химиялық заттарға өңдейтін қарапайым саңырауқұлақтар).
Егістік жерлер мен тұщы су бүгінде шектеулі табиғи ресурстардың ең маңызды құрамдас бөлігі болып табылады. Жаңа биотехнологиялар (биоремедиация) микроорганизмдердің әлеуетін қалпына келтіру және ластаушы заттарды жою үшін пайдалану мүмкіндігін ұсынады.
Міне, болашақ қазірдің өзінде бар.
