Бактериология. Изучение бактерий. Борьба с бактериальными заболеваниями

Бактериология – это наука об одноклеточных организмах, называемых бактериями. Некоторые виды бактерий вызывают серьезные заболевания, такие как проказа и туберкулез. Но другие виды полезны. Например, некоторые бактерии поддерживают чистоту окружающей среды, помогая мертвым организмам разлагаться.

Бактериологи изучают вредные бактерии, чтобы точно определить, как они вызывают заболевание, чтобы можно было разработать более совершенные вакцины. Они изучают полезные бактерии, чтобы научиться их использовать и контролировать.

Изучение бактерий. Чтобы установить, что определенная бактерия вызывает определенное заболевание, бактериологи выполняют четыре основных шага. Эти шаги называются постулатами Коха по имени немецкого врача Роберта Коха, сформулировавшего их в конце 1800-х годов.

Шаги:
(1) Патогенные (болезнетворные) бактерии берутся у больных животных.
(2) Патогенные бактерии выделяют и выращивают в лаборатории.
(3) Выращенные в лаборатории бактерии вводят подопытным животным.
(4) Бактерии выделяют из больных экспериментальных животных, и показано, что они принадлежат к тому же типу, что и исходные бактерии.

Бактерии, выращенные в лаборатории, должны иметь постоянный запас пищи для роста. Бактериологи также должны иметь возможность выращивать один конкретный штамм (разновидность) бактерий за раз. Вещества, используемые для выращивания бактерий в лаборатории, называются питательными средами.

Обычным ингредиентом питательной среды является агар, который получают из стеблей некоторых морских водорослей. Агар растворяется в кипящей воде и затем образует гель (студенистое вещество) при охлаждении примерно до 40°С (104°F).

В агар для выращивания бактерий добавляют такие пищевые вещества, как кровь, мясной экстракт, пептоны, соль, сахар. Отдельные бактерии могут быть нанесены на затвердевший агар путем посева на него материалов, содержащих бактерии. Затем из каждой бактерии могут вырасти миллионы бактерий одного типа.

После выделения и выращивания определенного штамма бактерий бактериологи помещают некоторые бактерии на предметное стекло и изучают их под микроскопом. Они также могут нанести определенные пятна на бактерии на предметном стекле, чтобы их было легче увидеть и идентифицировать. Если бактериологи хотят изучить внутреннюю часть одной бактерии, они могут подготовить образец из культуры для изучения под электронным микроскопом.

Борьба с бактериальными заболеваниями. Многие бактериальные заболевания можно предотвратить с помощью вакцин. Вакцины изготавливаются по-разному, в зависимости от того, какие бактерии вызывают заболевание. Существует три основных типа вакцин. Один тип сделан из живых бактерий, а другой из убитых бактерий. Третий тип производится из инактивированных ядов, вырабатываемых бактериями.

Некоторые патогенные бактерии становятся безвредными после того, как они какое-то время выращиваются в лаборатории. Когда эти безвредные живые бактерии вводятся животным, животные становятся устойчивыми или невосприимчивыми к заболеванию, вызванному этим штаммом бактерий.

В 1980-х годах ученые в Индии разработали вакцину против проказы (болезни Хансена), которая содержит живые, но безвредные бактерии. Убитые бактерии определенных штаммов также могут быть использованы для вакцин. Большинство американцев привиты от коклюша бактериями, убитыми нагреванием или химическими веществами.

Некоторые бактерии вызывают серьезные заболевания, потому что они производят сильные токсины (яды). Вакцины для предотвращения некоторых из этих заболеваний можно приготовить путем выращивания бактерий в лаборатории, выделения токсинов, которые они производят, и инактивации токсинов с помощью тепла или химических веществ. Большинство американцев привиты от дифтерии и столбняка вакцинами, изготовленными из инактивированных токсинов. Ученые также могут производить вакцины, изменяя определенные бактерии с помощью методов генной инженерии (см. Генная инженерия).

Некоторые бактериальные заболевания можно контролировать другими способами, помимо вакцинации. Современные методы очистки сточных вод, консервирования пищевых продуктов и очистки воды значительно сократили распространение некоторых бактериальных заболеваний. Например, брюшной тиф, который обычно распространяется через нечистую воду, почти ликвидирован в Соединенных Штатах. Еще один важный способ борьбы с бактериальными заболеваниями и их лечения — использование препаратов, называемых антибиотиками.

История. Бактерии были впервые замечены в середине 1670-х годов Антоном ван Левенгуком, голландским ученым-любителем. Хотя его микроскопы были грубыми, он точно описал различные бактерии. Его часто называют отцом бактериологии.

Работы Луи Пастера и Роберта Коха помогли развитию бактериологии как науки в конце 1800-х годов. Пастер, французский химик, показал, что бактерии вызывают брожение (химические изменения), такие как скисание молока или превращение вина в уксус. Он также определил бактерии, которые вызывают определенные ферментации. Кох был первым бактериологом, показавшим, что определенные бактерии вызывают определенные заболевания. Он обнаружил, что бактерия Bacillus anthracis вызывает сибирскую язву у крупного рогатого скота и у людей. Кроме того, Кох обнаружил, что палочковидная бактерия Mycobacterium tuberculosis вызывает туберкулез.

Развитие электронного микроскопа в 1930-х годах позволило бактериологам изучать внутреннюю часть бактериальных клеток. Сегодня бактериологи все еще пытаются узнать больше о том, как бактерии вызывают болезни. Они также изучают способы использования бактерий для борьбы с загрязнением воды и очистки сточных вод и промышленных отходов.