จุลชีววิทยาคืออะไร

จุลชีววิทยาศึกษาการระบุ วิถีชีวิต สรีรวิทยา และเมแทบอลิซึมของจุลินทรีย์

จุลชีววิทยา

ภาพ: CDC บน Unsplash

จุลชีววิทยาเป็นสาขาวิชาชีววิทยาที่ศึกษาจุลินทรีย์ คำนี้มาจากภาษากรีก microsซึ่งหมายความว่าเล็กและ ไบออส และ โลโก้, ศาสตร์แห่งชีวิต ดังนั้นการศึกษาจึงครอบคลุมถึงการระบุ วิถีชีวิต สรีรวิทยา และเมแทบอลิซึมของจุลินทรีย์ นอกเหนือจากความสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อมและสายพันธุ์อื่นๆ

การเกิดขึ้นของจุลชีววิทยา

จุลชีววิทยาเกิดขึ้นจากการสร้างกล้องจุลทรรศน์ซึ่งคิดค้นโดย Antony Van Leeuwenhoek ชาวดัตช์ในปี 1674 เขาใช้อุปกรณ์เพื่อสังเกตสิ่งมีชีวิตด้วยกล้องจุลทรรศน์ในตัวอย่างดิน น้ำลาย และอุจจาระ โดยเรียกพวกมันว่า "สัตว์" การค้นพบของ Leeuwenhoek ทำให้เกิดการถกเถียงที่สำคัญเกี่ยวกับต้นกำเนิดของการเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิตบนโลก

ทฤษฎี abiogenesis หรือทฤษฎีการกำเนิดที่เกิดขึ้นเองมีอริสโตเติลเป็นผู้พิทักษ์ที่มีชื่อเสียงที่สุดและถือว่าใช้ได้จนถึงศตวรรษที่ 19 ตามทฤษฎีนี้ “สัตว์” จะเป็นผลมาจากการสลายตัวของพืชและเนื้อเยื่อของสัตว์ ผู้เสนอโรงเรียนนี้เชื่อว่าชีวิตเกิดขึ้นจากวัตถุที่ไม่มีชีวิต

การค้นพบกล้องจุลทรรศน์และการศึกษาด้านจุลชีววิทยาอื่นๆ ทำให้เกิดทฤษฎีไบโอเจเนซิสขึ้น ซึ่งเริ่มต่อต้านแนวคิดที่ว่าวัตถุดิบสามารถก่อให้เกิดสิ่งมีชีวิตใหม่ได้ ตามทฤษฎีนี้ สิ่งมีชีวิตทั้งหมดเกิดขึ้นจากสิ่งมีชีวิตอื่นที่มีอยู่ก่อนแล้ว นั่นคือ "สัตว์" ที่มีอยู่แล้วจะก่อให้เกิด "สัตว์" ใหม่ การศึกษาที่น่าทึ่งที่สุดที่ดำเนินการเพื่ออธิบายทฤษฎีนี้จัดทำโดย Francesco Redi ในปี 1668 และโดย Louis Pasteur ในปี 1862 ได้ละทิ้งทฤษฎีของ abiogenesis อย่างถาวร

  • การย่อยสลายทางชีวภาพคืออะไร

จุลินทรีย์คืออะไร

จุลินทรีย์ที่เรียกกันทั่วไปว่า "เชื้อโรค" และ "จุลินทรีย์" เป็นสิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก ส่วนใหญ่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า และนำเสนอโครงสร้างและวิถีชีวิตที่หลากหลายอย่างน่าประหลาดใจ แบคทีเรีย เชื้อรา โปรโตซัว ไวรัส และสาหร่ายเป็นส่วนหนึ่งของชุดจุลินทรีย์

  • ร่างกายของเรามากกว่าครึ่งไม่ใช่มนุษย์

ด้วยความหลากหลายของสปีชีส์นี้ จุลชีพเป็นสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวที่ปรับตัวเข้ากับทุกสถานที่บนโลกใบนี้ พวกมันอยู่ในอากาศ ใต้ท้องทะเล ใต้ดิน และแม้แต่ในตัวเรา Jacyr Pasternak นักจุลชีววิทยาจากโรงพยาบาล Albert Einstein ในเซาเปาโลกล่าวว่า "ร่างกายของเรามีเซลล์แบคทีเรียมากกว่าเซลล์ของมนุษย์"

ความสำคัญของจุลินทรีย์

แม้ว่าพวกมันจะเป็นสิ่งมีชีวิตที่เล็กที่สุด แต่จุลชีพประกอบขึ้นเป็นชีวมวลส่วนใหญ่ของโลกและทำปฏิกิริยาเคมีหลายอย่างที่จำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิตอื่นๆ นอกจากนี้ มนุษย์ พืช และสัตว์ยังต้องพึ่งพากิจกรรมของจุลินทรีย์อย่างใกล้ชิดสำหรับการรีไซเคิลสารอาหารและการย่อยสลายอินทรียวัตถุ ดังนั้นจุลินทรีย์จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการดำรงชีวิต

  • ปุ๋ยอินทรีย์: มันคืออะไรและหน้าที่ของดินคืออะไร

สาขาจุลชีววิทยา

จุลชีววิทยาเป็นสาขาวิชาที่กว้างขวาง ซึ่งช่วยให้สามารถดำเนินการวิจัยต่างๆ ได้ สาขาของกิจกรรมทางจุลชีววิทยาคือ: จุลชีววิทยาทางการแพทย์, จุลชีววิทยาเภสัช, จุลชีววิทยาสิ่งแวดล้อม, จุลชีววิทยาอาหารและจุลชีววิทยาของจุลินทรีย์

จุลชีววิทยาทางการแพทย์

จุลชีววิทยาทางการแพทย์มุ่งเน้นไปที่จุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรค ประสิทธิภาพเกี่ยวข้องกับการควบคุมและป้องกันโรคติดเชื้อ

  • Zoonoses คืออะไร?

จุลชีววิทยาทางเภสัชกรรม

จุลชีววิทยาทางเภสัชกรรมมุ่งเน้นไปที่การศึกษาจุลินทรีย์ที่มีส่วนร่วมในการทำยาโดยเฉพาะยาปฏิชีวนะ

  • ยาปฏิชีวนะที่ถูกทิ้งในธรรมชาติทำให้เกิด superbugs, UN alert

จุลชีววิทยาสิ่งแวดล้อม

จุลชีววิทยาสิ่งแวดล้อมที่เกี่ยวข้องกับวัฏจักรชีวภาพเคมี มุ่งเน้นไปที่แบคทีเรียและเชื้อราที่ทำหน้าที่ในการสลายตัวของสารอินทรีย์และสารเคมีที่พบในธรรมชาติ

จุลชีววิทยาอาหาร

จุลชีววิทยาอาหารมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาจุลินทรีย์ที่ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร โดยเน้นที่ความปลอดภัยของอาหารและอายุการเก็บรักษา การแปรรูปผลิตภัณฑ์แบบดั้งเดิม และการพัฒนาผลิตภัณฑ์อาหารใหม่ โดยมีลักษณะทางประสาทสัมผัสที่เหมาะสมกับผู้บริโภคที่แตกต่างกัน

จุลชีววิทยา จุลชีววิทยา

จุลชีววิทยา จุลชีววิทยาเน้นการศึกษาเกี่ยวกับการจัดการทางพันธุกรรมและโมเลกุลของจุลินทรีย์

การจำแนกจุลินทรีย์

ตามลักษณะเฉพาะ จุลินทรีย์สามารถจำแนกได้เป็น: โปรคาริโอตหรือยูคาริโอต ออโตโทรฟหรือเฮเทอโรโทรฟ และเซลล์เดียวหรือหลายเซลล์

โปรคาริโอตหรือยูคาริโอต

สิ่งมีชีวิตยูคาริโอตมีโครงสร้างที่ซับซ้อนซึ่งเกิดจากเยื่อหุ้มชั้นใน โครงร่างโครงร่างและนิวเคลียส ในทางกลับกัน โปรคาริโอตไม่มีนิวเคลียสและออร์แกเนลล์ที่จับกับเมมเบรน

ออโตโทรฟหรือเฮเทอโรโทรฟส์

ในขณะที่ autotrophs ผลิตอาหารของตัวเองโดยใช้แสงหรือปฏิกิริยาเคมีอนินทรีย์ heterotrophs ขึ้นอยู่กับโมเลกุลอินทรีย์ที่ทำโดย autotrophs เพื่อเป็นพลังงานและทำให้เก้าอี้หายใจสมบูรณ์

เซลล์เดียวหรือหลายเซลล์

สิ่งมีชีวิตที่มีเซลล์เดียวเกิดขึ้นจากเซลล์เดียวและหลายเซลล์โดยเซลล์ต่างๆ

ตัวอย่าง

  • แบคทีเรียเป็นจุลินทรีย์ที่มียูคาริโอตและเซลล์เดียว แม้ว่าจะมีแบคทีเรีย autotrophic แต่ส่วนใหญ่เป็น heterotrophic และกินสารที่ผลิตโดยสิ่งมีชีวิตอื่น
  • เชื้อราเป็นจุลินทรีย์ยูคาริโอต เฮเทอโรโทรฟ และสามารถมีเซลล์เดียว เช่น ยีสต์ หรือหลายเซลล์ เช่น เห็ด
  • สาหร่ายเป็นสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่มียูคาริโอต ออโตโทรฟสังเคราะห์แสงและสามารถเป็นเซลล์เดียวหรือหลายเซลล์
  • โปรโตซัวเป็นจุลินทรีย์ยูคาริโอต heterotrophic และเซลล์เดียว
  • ไวรัสเป็นจุลินทรีย์ที่ไม่มีเซลล์ซึ่งไม่มีการเผาผลาญของตัวเอง ดังนั้นกิจกรรมทั้งหมดจึงดำเนินการภายในสิ่งมีชีวิตอื่น

ไลฟ์สไตล์

จุลินทรีย์แบ่งออกเป็นกลุ่มต่าง ๆ ตามวิถีชีวิตซึ่งอาจเป็น saprobes ปรสิตหรือ symbionts

saprobes

saprobes หรือที่รู้จักในชื่อจุลินทรีย์รีไซเคิล saprobes เป็นตัวย่อยสลายสารอินทรีย์ที่ตายแล้ว และผู้ที่รับประทานเข้าไป กล่าวคือ พวกมันยังคงรักษาความสัมพันธ์ไว้โดยไม่มีประโยชน์หรืออันตรายที่ตรวจพบได้

  • เชื้อราและแบคทีเรียเป็นจุลินทรีย์หลักที่ย่อยสลายอินทรียวัตถุ
  • ตัวอย่างของ commensalism สามารถสังเกตได้ในดินระหว่างเชื้อราและแบคทีเรีย แบคทีเรียบางชนิดใช้กลูโคสซึ่งเกิดจากการย่อยสลายเซลลูโลสโดยเชื้อรา

ปรสิต

ปรสิตเป็นจุลชีพที่สร้างความเสียหายต่อเซลล์ของสิ่งมีชีวิตอื่นๆ และอาจแสดงออกในระดับที่แตกต่างกัน ที่พวกเขา:

  • ปรสิตที่บังคับ: มีการพึ่งพาอาศัยอย่างสมบูรณ์ในการอยู่รอดของมัน
  • ปรสิตหลายตัว: จุลินทรีย์มีหลายโฮสต์
  • ปรสิตที่เป็นทางเลือก: พวกมันมีนิสัยการใช้ชีวิตได้สองแบบ อยู่รอดได้ทั้งภายในโฮสต์ (นิสัยการใช้ชีวิตแบบปรสิต) และภายนอก (นิสัยการใช้ชีวิตแบบอิสระ);
  • Hyperparasitism: ภาวะที่ปรสิตตัวที่สองพัฒนาเป็นปรสิตตัวแรก

symbionts

จุลินทรีย์ที่สัมพันธ์กันในระยะยาวซึ่งสามารถเป็นความสัมพันธ์ที่เป็นประโยชน์ต่อบุคคลทั้งสองได้หรือไม่ การเชื่อมโยงเหล่านี้สามารถร่วมกันหรือเป็นปฏิปักษ์ได้

การพึ่งพาซึ่งกันและกัน

Mutualistic symbiosis เป็นความสัมพันธ์ที่เป็นประโยชน์ซึ่งมีปฏิสัมพันธ์ทางสัณฐานวิทยาและทางกายภาพระหว่างจุลินทรีย์ ไลเคนเป็นตัวอย่างหนึ่งของความสัมพันธ์นี้ ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างเชื้อราและสาหร่าย หรือไซยาโนแบคทีเรียและเชื้อรา แม้ว่าสาหร่ายและไซยาโนแบคทีเรียจะให้สารประกอบอินทรีย์แก่เชื้อรา แต่ก็รับประกันว่าสภาพแวดล้อมจะเอื้อต่อการอยู่รอดมากขึ้น เนื่องจากพวกมันให้การปกป้อง

การพึ่งพาอาศัยกันที่เป็นปฏิปักษ์

symbiosis ที่เป็นปฏิปักษ์คือความสัมพันธ์ที่จุลินทรีย์ตัวใดตัวหนึ่งได้รับอันตรายจากค่าใช้จ่ายของจุลินทรีย์อีกตัวหนึ่ง เชื้อราที่ผลิตสารปฏิชีวนะยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรียเป็นตัวอย่างของความสัมพันธ์นี้

จุลินทรีย์ก่อโรค

พวกเขาเป็นจุลินทรีย์ที่สามารถผลิตโรคติดเชื้อในโฮสต์ภายใต้สภาวะที่เอื้อต่อการอยู่รอดและการพัฒนา มีแบคทีเรีย เชื้อรา ไวรัส โปรโตซัว และสาหร่ายที่จัดอยู่ในกลุ่มนี้

  • เชื้อราคืออะไรและเหตุใดจึงเป็นอันตราย

จุลินทรีย์ที่ไม่ก่อให้เกิดโรค

เหล่านี้เป็นจุลินทรีย์ที่อยู่รอบตัวเรามีส่วนร่วมในกระบวนการต่างๆของธรรมชาติและไม่ก่อให้เกิดปัญหาสุขภาพ ในบางกรณีมีประโยชน์ด้วยซ้ำ โปรไบโอติกเช่น แลคโตบาซิลลัส เป็นตัวอย่างของคลาสนี้ เนื่องจากการบริโภคจุลินทรีย์ที่มีชีวิตเหล่านี้ช่วยเพิ่มความสมดุลของจุลินทรีย์ในทางเดินอาหารของเรา

  • อาหารโปรไบโอติกคืออะไร?

บทสรุป

จุลชีววิทยามีความสำคัญอย่างยิ่งในฐานะวิทยาศาสตร์พื้นฐานและประยุกต์ วิทยาศาสตร์พื้นฐานเน้นย้ำถึงการศึกษาทางสรีรวิทยา ชีวเคมี และโมเลกุลของจุลินทรีย์ ในทางกลับกัน วิทยาศาสตร์ประยุกต์เน้นการศึกษาด้านอุตสาหกรรม อาหารและโรคหรือกระบวนการควบคุมศัตรูพืช

แม้จะมีความก้าวหน้าทางจุลชีววิทยาในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แต่คาดว่ามีเพียงร้อยละหนึ่งของจุลินทรีย์ทั้งหมดบนโลกที่ได้รับการจัดหมวดหมู่ แม้ว่าจะได้รับการศึกษามานานกว่าสามศตวรรษแล้ว แต่ก็ยังมีช่องว่างอีกมากสำหรับการพัฒนาสาขาที่สำคัญมากนี้