ภาพรวมของจุลชีววิทยา

เนื้อหา

• ประเภทของจุลินทรีย์
• การจำแนกจุลินทรีย์ในจุลชีววิทยา
• ประวัติจุลชีววิทยา
• จุลินทรีย์ที่ติดเชื้อ
• จุลินทรีย์ที่มีประโยชน์ต่อมนุษย์
• สาขาจุลชีววิทยา
• อนาคตของจุลชีววิทยา

จุลชีววิทยาหมายถึงการศึกษาจุลินทรีย์โดยคำว่า "จุลภาค" หมายถึงขนาดเล็กและ "ชีววิทยา" หมายถึงการศึกษาสิ่งมีชีวิต จุลินทรีย์ที่ศึกษามีความแตกต่างกันไปและสาขาจุลชีววิทยาแบ่งออกเป็นหลายสาขาย่อยของการศึกษา

สาขาจุลชีววิทยามีความสำคัญต่อมนุษย์ไม่เพียง แต่เกิดจากโรคติดเชื้อที่เกิดจากจุลินทรีย์เหล่านี้เท่านั้น แต่เนื่องจากจุลินทรีย์ "ดี" จำเป็นต่อการดำรงชีวิตบนโลกใบนี้ เมื่อพิจารณาว่าแบคทีเรียในและในร่างกายของเรามีจำนวนมากกว่าเซลล์ของเราเองการศึกษาด้านนี้จึงถือได้ว่าเป็นหนึ่งในสาขาความรู้และการศึกษาที่สำคัญที่สุด

ประเภทของจุลินทรีย์

จุลินทรีย์หรือ "จุลินทรีย์" คือสิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ส่วนใหญ่ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าและจนกว่าจะมีการประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์และทฤษฎีเชื้อโรคเราก็ไม่รู้ว่าพวกมันอุดมสมบูรณ์แค่ไหน

จุลินทรีย์พบได้เกือบทุกที่บนโลก พบได้ในแอ่งน้ำเดือดในเยลโลว์สโตนและในช่องระบายอากาศของภูเขาไฟที่ระดับความลึกต่ำสุดของทะเล พวกมันสามารถอาศัยอยู่ในแฟลตเกลือและบางแห่งเจริญเติบโตได้ในน้ำเค็ม (มากสำหรับการใช้เกลือเป็นสารกันบูด) บางชนิดต้องการออกซิเจนในการเจริญเติบโตและบางชนิดไม่ต้องการออกซิเจน

จุลินทรีย์ที่ "ยากที่สุด" ในโลกคือแบคทีเรียที่เรียกว่า วิทยุ Deinococcus ทรานส์แบคทีเรียที่สามารถทนต่อรังสีได้ในระดับที่น่าอัศจรรย์ตามชื่อของมัน แต่ยังสามารถอยู่รอดได้โดยไม่ต้องใช้น้ำสัมผัสกับกรดแก่และแม้ว่าจะอยู่ในสุญญากาศ

การจำแนกจุลินทรีย์ในจุลชีววิทยา

มีหลายวิธีที่นักวิทยาศาสตร์ได้จำแนกไว้และในการทำเช่นนั้นก็พยายามทำให้เข้าใจถึงจุลินทรีย์นับล้านที่อยู่ท่ามกลางเรา

Multicellular vs Unicellular vs Acellular

วิธีหนึ่งในการจำแนกจุลินทรีย์คือว่ามีเซลล์หรือไม่และถ้าเป็นเช่นนั้นมีกี่เซลล์ จุลินทรีย์อาจเป็น:

• หลายเซลล์ - มีมากกว่าหนึ่งเซลล์
• Unicellular - มีเซลล์เดียว
• Acellular - ขาดเซลล์เช่นไวรัสและพรีออน (โดยปกติแล้วพรีออนจะเรียกว่า "โปรตีนติดเชื้อ" มากกว่าจุลินทรีย์)

ยูคาริโอตกับโปรคาริโอต

อีกวิธีหนึ่งในการจำแนกจุลินทรีย์จะเกี่ยวข้องกับชนิดของเซลล์ ซึ่งรวมถึงยูคาริโอตและโปรคาริโอต:

• ยูคาริโอตเป็นจุลินทรีย์ที่มี "เซลล์ที่ซับซ้อน" ซึ่งมีออร์แกเนลล์ที่ยึดนิวเคลียสและเยื่อหุ้มเซลล์ที่แท้จริง ตัวอย่างของยูคาริโอต ได้แก่ หนอนพยาธิ (หนอน) โปรโตซัวสาหร่ายเชื้อราและยีสต์
• โปรคาริโอตเป็นจุลินทรีย์ที่มี "เซลล์ธรรมดา" ซึ่งไม่มีนิวเคลียสที่แท้จริงและไม่มีออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้ม ตัวอย่าง ได้แก่ แบคทีเรีย

กลุ่มจุลินทรีย์ที่สำคัญ

จุลินทรีย์ประเภทต่างๆยังสามารถแบ่งออกเป็น:

• ปรสิต: บางครั้งปรสิตก็น่ากลัวกว่าจุลินทรีย์อื่น ๆ อย่างน้อยที่สุดก็สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ปรสิต ได้แก่ หนอนพยาธิ (เวิร์ม), flukes, โปรโตซัวและอื่น ๆ ตัวอย่างของการติดเชื้อปรสิต ได้แก่ มาลาเรียไจอาร์เดียและโรคนอนแอฟริกัน Ascariasis (พยาธิตัวกลม) เป็นที่ทราบกันดีว่าติดเชื้อ 1 พันล้านคนทั่วโลก
• เชื้อราและยีสต์: เชื้อราเป็นจุลินทรีย์ที่มีลักษณะคล้ายกับพืชบางชนิด ยีสต์เป็นเชื้อราชนิดหนึ่ง ตัวอย่างเช่นเท้าของนักกีฬาหรือการติดเชื้อยีสต์ประเภทอื่น ๆ ซึ่งทั้งหมดอยู่ภายใต้การติดเชื้อรา หมวดหมู่นี้มีเห็ดและราด้วย เช่นเดียวกับแบคทีเรียเรายังมี "เชื้อราที่ดี" มากมายที่อาศัยอยู่บนร่างกายของเราและไม่ก่อให้เกิดโรค
• แบคทีเรีย: เรามีแบคทีเรียในและในร่างกายมากกว่าเซลล์ของมนุษย์ แต่แบคทีเรียเหล่านี้ส่วนใหญ่เป็น "แบคทีเรียที่ดีต่อสุขภาพ" พวกเขาปกป้องเราจากการติดเชื้อจากแบคทีเรียที่ไม่ดีหรือเป็นโรคและมีบทบาทในการย่อยอาหารของเรา ตัวอย่างของการติดเชื้อที่เกิดจากแบคทีเรีย ได้แก่ วัณโรคและคอหอย Strep
• ไวรัส: ไวรัสมีอยู่มากมายในธรรมชาติแม้ว่าสิ่งที่คนส่วนใหญ่คุ้นเคยคือเชื้อที่ก่อให้เกิดโรคในมนุษย์ ไวรัสยังสามารถติดเชื้อจุลินทรีย์อื่น ๆ เช่นแบคทีเรียและพืช การฉีดวัคซีนช่วยลดความเสี่ยงของโรคที่น่ากลัว แต่โรคอื่น ๆ เช่นอีโบลาและไวรัสซิกาเตือนเราว่าเรายังไม่ได้เริ่มที่จะเอาชนะภัยคุกคามขนาดเล็กเหล่านี้
• พรีออน: นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่ในเวลานี้ไม่ได้จัดประเภทพรีออนเป็นจุลินทรีย์ แต่เป็น "โปรตีนติดเชื้อ" ที่กล่าวว่าพวกเขามักจะได้รับการศึกษาโดยนักไวรัสวิทยา พรีออนเป็นโปรตีนที่พับผิดปกติและอาจไม่ดูน่ากลัวในตอนแรก แต่โรคพรีออนเช่นโรควัวบ้าเป็นโรคติดเชื้อที่น่ากลัวที่สุด

ประวัติจุลชีววิทยา

ตอนนี้สิ่งที่เรารู้เกี่ยวกับจุลินทรีย์และสิ่งที่จะกล่าวถึงต่อไปนี้เป็นเรื่องใหม่ในประวัติศาสตร์ มาดูประวัติจุลชีววิทยาโดยย่อ:

กล้องจุลทรรศน์ตัวแรก / จุลินทรีย์ตัวแรกที่มองเห็น: ขั้นตอนสำคัญขั้นแรกในจุลชีววิทยาเกิดขึ้นเมื่อ Van Leeuwenhoek (1632-1723) สร้างกล้องจุลทรรศน์เลนส์เดี่ยวตัวแรก ด้วยเลนส์ที่มีกำลังขยายประมาณ 300 เท่าเขาสามารถมองเห็นภาพแบคทีเรียได้เป็นครั้งแรก (จากการขูดออกจากฟัน)

การพัฒนาทฤษฎีเชื้อโรค: ร่างกายมนุษย์ได้รับการยอมรับว่าเป็นแหล่งของการติดเชื้อโดยนักวิทยาศาสตร์สามคน:

• ดร. โอลิเวอร์เวนดอลโฮล์มส์ พบว่าผู้หญิงที่คลอดบุตรที่บ้านมีโอกาสติดเชื้อน้อยกว่าผู้ที่คลอดในโรงพยาบาล
• ดร. อิกนาซเซมเมลไวส์ การติดเชื้อที่เชื่อมโยงกับแพทย์ที่เดินตรงจากห้องชันสูตรไปยังหอผู้ป่วยโดยไม่ต้องล้างมือ
• โจเซฟลิสเตอร์ แนะนำเทคนิคปลอดเชื้อซึ่งรวมถึงการซักด้วยมือและการใช้ความร้อนในการฆ่าเชื้อ

ทฤษฎีเชื้อโรค: บุคคลสองคนที่ให้เครดิตมากที่สุดกับการยอมรับทฤษฎีเชื้อโรคคือ Louis Pasteur และ Robert Koch:

• หลุยส์ปาสเตอร์ (พ.ศ. 2365-2438): ปาสเตอร์ให้เครดิตกับทฤษฎีการกำเนิดทางชีวภาพโดยสังเกตว่าสิ่งมีชีวิตทั้งหมดมาจากบางสิ่งบางอย่างมากกว่ามุมมองที่มีอยู่ในช่วงเวลาของการกำเนิดที่เกิดขึ้นเอง เขาอ้างว่าโรคหลายชนิดเกิดจากจุลินทรีย์ (แทนที่จะเป็นบาปความโกรธของพระเจ้าและสาเหตุอื่น ๆ ) เขาแสดงให้เห็นว่าจุลินทรีย์มีหน้าที่ในการหมักและการเน่าเสียและได้พัฒนาวิธีการที่เรียกว่าพาสเจอร์ไรส์ที่ยังคงใช้อยู่ในปัจจุบัน เขายังพัฒนาวัคซีนป้องกันโรคพิษสุนัขบ้าและโรคแอนแทรกซ์
• โรเบิร์ตคอช (2386-2453): Koch เป็นผู้เขียน "Koch's postulate" ชุดขั้นตอนทางวิทยาศาสตร์ที่พิสูจน์ทฤษฎีเชื้อโรคและถูกนำมาใช้ในการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา (มีการแก้ไขบางส่วน) เขาระบุสาเหตุของวัณโรคแอนแทรกซ์และอหิวาตกโรค

ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมาจุดสังเกตบางประการ ได้แก่ :

• 1892 - Dmitri Iosifovich Ivanoski ค้นพบไวรัสตัวแรก
• 1928 - Alexander Fleming ค้นพบเพนิซิลลิน
• 1995 - เผยแพร่ลำดับจีโนมของจุลินทรีย์ครั้งแรก

จุลินทรีย์ที่ติดเชื้อ

เมื่อเรานึกถึงจุลินทรีย์พวกเราส่วนใหญ่มักนึกถึงโรคแม้ว่า "แมลง" เล็ก ๆ น้อย ๆ เหล่านี้มักจะช่วยเราได้มากกว่าทำร้ายเรา (อย่าลืมอ่านเกี่ยวกับ "จุลินทรีย์ที่ดี" ด้านล่าง)

จนกระทั่งไม่ถึงหนึ่งศตวรรษที่ผ่านมาและในปัจจุบันหลายแห่งทั่วโลกการติดเชื้อจุลินทรีย์เป็นสาเหตุการเสียชีวิตอันดับต้น ๆ อายุขัยในสหรัฐอเมริกาดีขึ้นอย่างมากในช่วงศตวรรษที่ผ่านมาไม่เพียงเพราะเรามีอายุยืนยาวขึ้นเท่านั้น แต่ส่วนใหญ่เป็นเพราะเด็กน้อยลงเสียชีวิตในวัยเด็ก

ในสหรัฐอเมริกาปัจจุบันโรคหัวใจและมะเร็งเป็นสาเหตุการเสียชีวิตอันดับแรกและอันดับสอง จากข้อมูลขององค์การอนามัยโลกในประเทศที่มีรายได้น้อยทั่วโลกสาเหตุการเสียชีวิตอันดับต้น ๆ คือการติดเชื้อทางเดินหายใจส่วนล่างตามด้วยโรคอุจจาระร่วง

การถือกำเนิดของการฉีดวัคซีนและยาปฏิชีวนะรวมถึงน้ำสะอาดที่สำคัญยิ่งกว่านั้นได้ช่วยลดความกังวลของเราเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตที่ติดเชื้อ แต่มันก็ไม่น่าจะเป็นเรื่องหยิ่ง ในปัจจุบันเราไม่เพียง แต่เผชิญกับโรคติดเชื้ออุบัติใหม่เท่านั้น แต่ยังรวมถึงการดื้อยาปฏิชีวนะด้วย

จุลินทรีย์ที่มีประโยชน์ต่อมนุษย์

แม้ว่าเราจะไม่ค่อยพูดถึงเรื่องนี้จุลินทรีย์ไม่เพียง แต่มีประโยชน์ แต่จำเป็นในเกือบทุกด้านของชีวิตเรา จุลินทรีย์มีความสำคัญใน:

• ปกป้องร่างกายของเราจากจุลินทรีย์ที่ "ไม่ดี"
• การทำอาหาร: ตั้งแต่โยเกิร์ตไปจนถึงเครื่องดื่มแอลกอฮอล์การหมักเป็นวิธีการที่จุลินทรีย์ใช้ในการสร้างอาหาร นี่เป็นตัวอย่างหนึ่ง แต่จุลินทรีย์เป็นส่วนล่างสุดของห่วงโซ่อาหารสำหรับชีวิตส่วนใหญ่
• การสลายของเสียบนพื้นดินและการรีไซเคิลก๊าซในชั้นบรรยากาศด้านบน แบคทีเรียยังสามารถช่วยในการกำจัดของเสียยาก ๆ เช่นน้ำมันรั่วไหลและกากนิวเคลียร์
• ผลิตวิตามินเช่นวิตามินเคและวิตามินบีบางชนิด แบคทีเรียยังมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการย่อยอาหาร
• การจัดเก็บข้อมูล: สาขาการเข้ารหัสยังมองหาวิธีที่แบคทีเรียสามารถใช้เป็นฮาร์ดไดรฟ์เพื่อจัดเก็บข้อมูลได้

จุลินทรีย์ไม่เพียง แต่ทำหน้าที่หลายอย่าง สำหรับ เรา - พวกเขาเป็นส่วนหนึ่งของเรา คิดว่าแบคทีเรียในและร่างกายของเรามีจำนวนมากกว่าเซลล์ของเราโดยปัจจัย 10 ต่อหนึ่ง

คุณคงเคยได้ยินเรื่องล่าสุดเกี่ยวกับการกินเพื่อสุขภาพ นอกเหนือจากการรับประทานบรอกโคลีและบลูเบอร์รี่ผู้เชี่ยวชาญด้านสุขภาพส่วนใหญ่แนะนำให้รับประทานอาหารหมักดองทุกวันหรืออย่างน้อยที่สุดเท่าที่จะทำได้ หากไม่มีแบคทีเรียก็จะไม่มีการหมัก

เมื่อแรกเกิดทารกไม่มีแบคทีเรียในร่างกาย พวกมันได้รับแบคทีเรียตัวแรกเมื่อผ่านช่องคลอด (บางคนคิดว่าการขาดการสัมผัสเชื้อแบคทีเรียทางช่องคลอดเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดโรคอ้วนและโรคภูมิแพ้ในทารกที่คลอดโดย C-section)

หากคุณอ่านข่าวเมื่อเร็ว ๆ นี้มีการตั้งข้อสันนิษฐานว่าแบคทีเรียในลำไส้ของเรามีส่วนรับผิดชอบต่ออารมณ์ในแต่ละวันของเรา ขณะนี้การศึกษาไมโครไบโอมถูกนำมาใช้เพื่ออธิบายหลายสิ่งหลายอย่างเช่นเหตุใดยาปฏิชีวนะจึงอาจทำให้น้ำหนักเพิ่มขึ้น

สาขาจุลชีววิทยา

มีหลายสาขาในสาขาจุลชีววิทยา ตัวอย่างของฟิลด์เหล่านี้บางส่วนแบ่งตามประเภทของสิ่งมีชีวิต ได้แก่ :

• ปรสิตวิทยา: การศึกษาปรสิตวิทยา
• Mycology: การศึกษาเชื้อรา
• แบคทีเรียวิทยา: การศึกษาแบคทีเรีย
• ไวรัสวิทยา: การศึกษาไวรัส
• โปรโตซัววิทยา: การศึกษาโปรโตซัว
• Phycology: การศึกษาสาหร่าย

สาขาจุลชีววิทยายังสามารถแบ่งออกตามขอบเขตเพื่อรวมหัวข้อต่างๆไว้มากมาย ตัวอย่างบางส่วนจากหลาย ๆ ตัวอย่าง ได้แก่ :

• สรีรวิทยาของจุลินทรีย์ (การเจริญเติบโตการเผาผลาญและโครงสร้างของจุลินทรีย์)
• พันธุศาสตร์จุลินทรีย์
• วิวัฒนาการของจุลินทรีย์
• จุลชีววิทยาสิ่งแวดล้อม
• จุลชีววิทยาอุตสาหกรรม (เช่นการบำบัดน้ำเสีย)
• จุลชีววิทยาอาหาร (การหมัก)
• เทคโนโลยีชีวภาพ
• การบำบัดทางชีวภาพ

อนาคตของจุลชีววิทยา

สาขาจุลชีววิทยาเป็นสิ่งที่น่าสนใจและยังมีอีกมากมายที่เราไม่รู้ สิ่งที่เราอาจได้รับความรู้มากที่สุดในสาขานี้ก็คือมีอะไรให้เรียนรู้อีกมากมาย

จุลินทรีย์ไม่เพียง แต่ทำให้เกิดโรคเท่านั้น แต่ยังสามารถใช้ในการพัฒนายาเพื่อต่อสู้กับจุลินทรีย์อื่น ๆ (เช่นเพนิซิลลิน) ไวรัสบางชนิดดูเหมือนจะก่อให้เกิดมะเร็งในขณะที่บางชนิดได้รับการประเมินว่าเป็นวิธีการต่อสู้กับมะเร็ง

เหตุผลที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งสำหรับผู้คนในการเรียนรู้เกี่ยวกับจุลชีววิทยาคือการเคารพ "สิ่งมีชีวิต" เหล่านี้ซึ่งมีจำนวนมากกว่าเรามาก คิดว่าการดื้อยาปฏิชีวนะเพิ่มขึ้นเนื่องจากการใช้ยาปฏิชีวนะอย่างไม่เหมาะสมไม่เพียง แต่สบู่ต้านเชื้อแบคทีเรีย และนั่นก็ต่อเมื่อมองไปที่จุลินทรีย์ที่เรารู้จักในปัจจุบัน ด้วยโรคติดเชื้อที่กำลังเกิดขึ้นและด้วยความสามารถของเราในการเดินทางไปเกือบทุกที่ในโลกด้วยเที่ยวบินสามเที่ยวบินจึงมีความจำเป็นอย่างยิ่งที่นักจุลชีววิทยาจะต้องได้รับการศึกษาและเตรียมพร้อม