Culturas puras são o dogma chave da microbiologia no século XX. Para entender a essência desse conceito, vale lembrar que as bactérias são muito pequenas e morfologicamente difíceis de distinguir. Mas eles diferem em processos bioquímicos, e essa é precisamente a principal característica da espécie. Mas em um ambiente normal, não estamos lidando com um tipo de bactéria, mas com todo um bioma - uma comunidade que se influencia, e é impossível destacar o papel de um microrganismo. E é aqui que precisamos de uma cultura pura ou linhagem de uma espécie particular.
Caçadores de micróbios e ágar-ágar
A brilhante ideia de isolar culturas puras de micróbios pertence ao microbiologista médico Heinrich Hermann Robert Koch (1843-1910). Aquele que descobriu o agente causador do antraz, cólera e tuberculose e é merecidamente considerado o fundador da bacteriologia e da epidemiologia.
Ele é o carainventou o método de culturas puras, quando uma cultura diluída de micróbios é aplicada a um meio nutriente baseado em polissacarídeo de ágar-ágar e uma colônia de organismos completamente idênticos cresce a partir de uma célula. É claramente visível a olho nu e é específico para cada espécie.
Sua invenção deu impulso ao desenvolvimento da microbiologia e taxonomia de microrganismos. Afinal, era possível cultivar qualquer micróbio em sua forma pura e examinar cem milhões de células como uma.
Sem diminuir as realizações de Koch
Vale a pena notar que os associados e alunos de Koch contribuíram para esta invenção. Então, a ideia de usar ágar-ágar pertence a Fanny Angelina Hesse, esposa do assistente de Koch - W. Hesse.
Outro assistente de Koch, o bacteriologista Julius Richard Petri (1852-1921), sugeriu o cultivo de colônias de bactérias em pratos de vidro plano. Hoje, até as crianças em idade escolar conhecem as placas de Petri.
Dogma da microbiologia
Cultura pura (ascênica) - um conjunto (população ou cepa) de microrganismos que possuem propriedades morfológicas e bioquímicas idênticas e são descendentes de uma célula.
O isolamento de uma cultura pura envolve a implementação de três etapas:
- Obtenção e acúmulo de cultura de microrganismos.
- Isolamento de cultura pura.
- Determinação e verificação da pureza da cultura.
Métodos de isolamento de cultura pura
Em microbiologia, os seguintes métodos são usados para obter cultura axênicaorganismos:
- Métodos mecânicos (inoculação em placas de Petri com espátula ou alça, inoculação por diluição em ágar - espalhamento em placas, método de separação baseado na motilidade do microrganismo).
- Biológico - um método no qual os animais de laboratório suscetíveis a um patógeno são infectados. É assim que culturas puras de bactérias são isoladas do corpo de camundongos (por exemplo, pneumococos e bacilos de tularemia).
- Métodos baseados na resistência seletiva de microrganismos a determinados fatores. Quando aquecidas, por exemplo, todas as bactérias formadoras de esporos morrerão, enquanto as bactérias não formadoras de esporos permanecerão em cultura pura. Quando expostas a ácidos, as bactérias sensíveis a eles morrem, enquanto as resistentes a ácidos (por exemplo, bacilos da tuberculose) sobrevivem. O impacto dos antibióticos deixa no meio uma cultura pura de microrganismos que não são sensíveis a ele. A criação de um ambiente livre de oxigênio separará os aeróbios dos anaeróbios.
Para que serve
Culturas puras se aplicam:
- Na taxonomia científica ao classificar (determinar o lugar filogenético no sistema) microorganismos.
- No estudo da hereditariedade e variabilidade dos organismos.
- Em diagnósticos infecciosos e detecção de patógenos.
- Ao isolar uma cultura pura de bactérias que levam à deterioração dos alimentos.
- Na produção de vitaminas, enzimas, antibióticos, soros e vacinas.
- Na indústria alimentar (produção de pão, vinho,kvass e cerveja (bactérias acéticas e leveduras de fungos unicelulares), produtos lácticos (lactobacilos e bactérias lácticas)).
- Em biotecnologia e no estudo de vírus.
Na natureza, tudo é completamente diferente
Nos anos 90 do século passado, tudo mudou de repente em relação às culturas puras. Descobriu-se que quando microorganismos de duas cepas puras são combinados em um tubo de ensaio, eles se comportam de maneira bem diferente do que sozinhos. Os processos bioquímicos de sua atividade vital influenciam (suprimem ou estimulam) uns aos outros. Isso é exatamente o que acontece nos biomas naturais.
A conclusão é simples: as propriedades da cultura pura em laboratório não podem ser extrapoladas para biomas naturais.
Revolução Genômica
Outro golpe foi desferido pela identificação genômica de microrganismos. Inicialmente, para a análise genômica de microrganismos, os geneticistas moleculares escolheram uma região do RNA ribossômico comum a todas as bactérias. De acordo com as diferenças na sequência de nucleotídeos neste ácido nucleico, todas as bactérias foram distribuídas com base na relação filogenética.
Foi quando se descobriu que as cepas cultivadas e as bactérias que estudamos representam cerca de 5% de todas as bactérias que habitam nosso planeta. E, ao contrário das linhagens culturais, não sabemos nada sobre suas propriedades e bioquímica.
Tendo encontrado a sequência correspondente no genoma de uma linhagem natural, só podemos colocá-la na árvore filogenética esuponha que na natureza tenha as mesmas propriedades que a linhagem mais próxima relacionada de uma linha pura.
E o que vem depois?
Sequenciamento do genoma bacteriano de uma única célula ainda está no futuro. Hoje, embora seja caro e muito difícil. E assim as linhas puras permanecem a "reserva de ouro" da microbiologia.
Embora as dificuldades permaneçam. Por exemplo, as bactérias dos "fumantes negros" localizados no fundo do oceano foram recentemente estudadas. O microrganismo foi descrito e seu genoma sequenciado sem isolar uma cultura pura.
Existe uma situação semelhante com bactérias que vivem nas profundezas das minas de ouro. Descobriu-se que esta é uma linha pura de microorganismos - os descendentes de uma bactéria.
No entanto, esses organismos não crescem em meios nutritivos, e até agora ninguém conseguiu cultivar uma colônia de uma linhagem pura.
Notícias de Biotecnologia
A humanidade enfrenta muitas questões no desenvolvimento deste ramo do conhecimento aplicado. E não apenas biológico, mas também ético. Até que ponto uma pessoa pode mudar o mundo ao seu redor e não prejudicá-lo? A questão permanece em aberto.
Mas hoje a biotecnologia está sendo introduzida em nossas vidas. Assim, cepas de bactérias capazes de se alimentar de plástico e decompô-lo já foram criadas. Desde que o façam lentamente. Mas os cientistas estão trabalhando em seu genoma. Ninguém está surpreso que toda a insulina humana seja "fabricada" pela bactéria E. coli geneticamente modificada.
Uma biossíntese artificialjá hoje nos fornece biogás e biocombustíveis na forma de carboidratos de alto teor molecular de origem natural (resíduos de bactérias, fungos protozoários que transformam a biomassa de nossos dejetos em combustível, energia, produtos químicos).
Terra arável e água doce são hoje o componente mais importante dos recursos naturais limitados. Novas biotecnologias (biorremediação) oferecem a possibilidade de utilizar microrganismos para restaurar seu potencial e remover poluentes.
E é isso - o futuro já está aqui.
