- تقنيات عزل الكائنات الحية الدقيقة
- خدوش أو خطوط
- الانصهار مع الوسيط أو الغلاف
- التخفيفات التسلسلية
- إجراء الإثراء
- تقنية فريدة أو حصرية
- تقنيات مخصصة
- أهمية
- المراجع
يتضمن عزل الكائنات الحية الدقيقة مجموعة من التقنيات المستخدمة لاستخراج وفصل أنواع الميكروبات ذات الأهمية من موطنها الطبيعي إلى موطنها المختبر. هذه التقنيات هي مجموعة من العديد من الأدوات الأساسية والضرورية للدراسات الميكروبيولوجية.
معظم الكائنات الحية الدقيقة المعروفة والتي حددها العلم ، هي تلك التي أمكن عزلها وحفظها في حاويات تحاكي ، جزئيًا ، الظروف الجوهرية للأماكن التي تعيش فيها.
صورة نموذجية لمستعمرات كائنات دقيقة تشبه البكتيريا معزولة على وسط صلب داخل طبق بتري (الصورة بواسطة nadya_il على www.pixabay.com)
ربما كان أنطون فان ليوينهوك (1632-1723) من أوائل الرجال الذين مارسوا عزل الكائنات الحية الدقيقة ، حيث جمع وعزل عينات من الميكروبات من عدد كبير من الأماكن والنظم البيئية لمراقبتها بعناية تحت مئات المجاهر التي صممها..
ومع ذلك ، لم يبدأ تنفيذ الممارسات الصارمة التي أدت إلى عزل كائنات دقيقة معينة ، حتى زمن العلماء لويس باستور وروبرت كوخ ، خلال القرن التاسع عشر ، وذلك من أجل التمكن من دراستها بالتفصيل..
على عكس Leeuwenhoek ، ركز هؤلاء الباحثون على عزل الأنواع المحددة من الأنواع الأخرى من الميكروبات في البيئة. بالإضافة إلى ذلك ، كانوا مهتمين بإبقائهم على قيد الحياة لأطول فترة ممكنة خارج بيئتهم الطبيعية.
اليوم ، تم تطوير تقنيات دقيقة لعزل ونمو العديد من الكائنات الحية الدقيقة المختلفة التي تم الحصول عليها من أي بيئة تقريبًا في المحيط الحيوي.
تقنيات عزل الكائنات الحية الدقيقة
تبدأ جميع عزلات الكائنات الحية الدقيقة بجمع عينة في البرية حيث توجد الكائنات الحية الدقيقة ذات الأهمية. يمكن أن تكون هذه الأماكن عبارة عن جروح في الأنسجة الحيوانية أو النباتية أو التربة أو الركائز أو البرك أو البحار أو الأسطح مثل الجلد ، إلخ.
يتم أخذ العينة عن طريق لمس أو دعم حاوية بها وسيط بمتطلبات مناسبة لنمو الكائنات الحية الدقيقة على السطح المطلوب عزله. في هذه الحاوية سوف تحصل على ما يعرف بـ "ثقافة" الميكروبات.
بشكل عام ، فإن أول محصول يتم الحصول عليه من الموائل الطبيعية هو بلا شك "محصول مختلط" ، أي أنه يتكون من عدد كبير من الأنواع المختلفة من الميكروبات.
ومع ذلك ، يمكن عزل معظم أنواع الكائنات الحية الدقيقة عن بعضها البعض في المختبر ، سعياً للحصول على مزارع الكائنات الحية الدقيقة حيث تنمو الأنواع ذات الأهمية فقط ، أو بعبارة أخرى ، الحصول على "ثقافات نقية".
من حيث الجوهر ، فإن العملية التي يتم إجراؤها للحصول على "ثقافات نقية" هي ما يُعرف باسم "عزل الكائنات الحية الدقيقة".
هناك عدد كبير من التقنيات لعزل الكائنات الحية الدقيقة ، وحتى بعض التقنيات الخاصة بنوع معين من الكائنات الحية الدقيقة على وجه الخصوص. في حالات أخرى ، لا يمكن الحصول على ثقافة نقية إلا من خلال جمع العينة من البيئة الطبيعية.
من بين تقنيات العزل الأكثر استخدامًا لفصل الأنواع المهمة الموجودة في وسائط الثقافة المختلطة:
خدوش أو خطوط
ربما تكون هذه هي الطريقة الأكثر استخدامًا لعزل الكائنات الحية الدقيقة. تتكون هذه التقنية من تحضير وسط صلب معقم مع جميع المركبات الغذائية اللازمة لنمو الكائنات الحية الدقيقة في وعاء زجاجي ، مثل طبق بتري.
باستخدام أداة دقيقة ، عادة ما تكون مدببة ، يتم لمس الكائنات الحية الدقيقة المراد عزلها في المزرعة المختلطة ، ثم ، في الوسط الصلب المعقم ، يبدأ طرف الأداة التي تم لمس الكائن الدقيق بها في الانزلاق من جانب إلى آخر في جميع أنحاء الكل لوحة ترخيص.
يتم ذلك بشكل مكثف ذهابًا وإيابًا عبر سطح الوسط الصلب أو الوسيط المتأرجح ، كما لو كان متعرجًا. وعادة ما يتم ذلك حتى يتم تغطية ثلث قطر الأجار الموجود على اللوحة.
الانصهار مع الوسيط أو الغلاف
بالنسبة لهذه الطريقة ، يتم إجراء تخفيف للوسط الذي تعيش فيه الميكروبات المجمعة إلى النقطة التي لا يتبقى فيها سوى بضع مئات من الخلايا لكل مليلتر من الوسط حيث تم تخفيفها.
من هذا التخفيف يتم أخذ بضع مليلتر وخلطها مع الوسط الذي سيتم إضافته إلى الحاوية قبل أن تتصلب. بما أن الخليط يتكون بين الوسيط المُتأرجح والوسط السائل حيث توجد الكائنات الحية الدقيقة ، فإنها تظل مغمورة في الوسط وتكون مرئية فقط حتى تتكاثر كمستعمرة.
مع تطورها كمستعمرة ، يكون من السهل فصلها عن باقي الكائنات الحية الدقيقة بطرق أخرى مثل الخدش ، على سبيل المثال.
التخفيفات التسلسلية
تتكون هذه الطريقة من إجراء تخفيفات متسلسلة للوسط حيث توجد الكائنات الحية الدقيقة. مثال على ذلك هو التخفيفات التي يتم إجراؤها لتنقية Lactococcus lactis أو Lactobacillus acidophilus ، وهي البكتيريا المسؤولة عن إنتاج الجبن والزبادي.
يتم أخذ حوالي 1 مليلتر من أنبوب يحتوي على اللبن الرائب أو اللبن المخمر سابقًا ويتم تلقيح هذا المليلتر في حليب معقم بدون كائنات دقيقة. في وقت لاحق ، يؤخذ ما يقرب من ملي ليتر من الحليب المذكور وتكرر العملية.
يتكرر هذا ما يقرب من ثلاث أو أربع مرات متتالية ، والتي من المحتمل جدًا أن تحصل على Lactococcus lactis أو Lactobacillus acidophilus في وسط معزول عن الملوثات التي قد تمثل الميكروبات الأخرى.
صورة مفصلة للموقع والمواد النموذجية لعزل الكائنات الحية الدقيقة (الصورة بواسطة Sintija Valucka على www.pixabay.com)
إجراء الإثراء
يتم تحقيق هذه المنهجية من خلال تنمية الكائنات الحية الدقيقة في وسط الاستزراع مع ظروف تحفز أو تسهل نمو الأنواع محل الاهتمام ، وفي كثير من الحالات ، في ظل ظروف تمنع نمو الكائنات الحية الدقيقة الملوثة الأخرى.
تنمو البكتيريا من جنس السالمونيلا في وسط الاستزراع المخصب بالسيلينيت ، لأن هذه الكائنات الحية الدقيقة تحول السيلانيت إلى سيلينيوم من أجل استقلابها. يجعل السيلينيت الموجود في الوسط من الصعب استيعاب العناصر الغذائية للكائنات الحية الدقيقة غير السالمونيلا.
تقنية فريدة أو حصرية
ربما تكون هذه هي الطريقة الأكثر صعوبة والأقل فعالية لعزل الميكروبات. وهو ينطوي على وضع قطرة من الوسط (العينة) حيث توجد الكائنات الحية الدقيقة على ساترة معقمة ، ثم وضعها على مرحلة المجهر.
في وقت لاحق ، أثناء الملاحظة ، تتم إزالة خلية واحدة بمساعدة ماصة دقيقة معقمة. يتم وضع القطرة على غطاء آخر معقّم يتم تحضينه عند درجة حرارة مناسبة للكائن الحي. أخيرًا ، لوحظ مرة أخرى تحت المجهر لإظهار النمو.
إذا تم تطوير خلايا جديدة من الخلية الفردية التي تم أخذها عند إعادة الملاحظة ، تتم إضافتها إلى وسط مستنبت معقم للحصول على ثقافة نقية معزولة تمامًا.
تقنيات مخصصة
هناك عدد لا يحصى من الميكروبات المختلفة على كوكب الأرض منتشرة في جميع أنحاء النظم البيئية المعروفة تقريبًا. تُعرف بعض الكائنات الحية الدقيقة باسم Extremophiles وتتطلب ظروفًا فريدة لتطورها ونموها.
تعتبر هذه الظروف القاسية مفيدة وغير مواتية للعزل ، حيث أنه على الرغم من أنها تسمح فقط بنمو هذه الكائنات الدقيقة ، إلا أنه قد يكون من الصعب إعادة إنشائها في المختبر.
أهمية
لقد مثل عزل الكائنات الحية الدقيقة أحد أهم التطورات في مجال العلوم والطب. وقد سمح هذا للبشرية بدراسة وتطوير علاجات فعالة ضد مسببات الأمراض الميكروبية المختلفة.
من المعروف اليوم على وجه اليقين أن الكائنات الحية الدقيقة تشكل جزءًا أساسيًا من جميع النظم البيئية ، لذا فإن تحقيق عزل بعضها ذات الأهمية النسبية للإنسان يسمح للباحثين بدراستها بشكل مكثف ، من أجل فهمها بعمق. دورها في كل نظام بيئي.
المراجع
- دي كريف ، ب. (1996). صيادو الميكروبات. هوتون ميفلين هاركورت.
- لوبيز ، إم جي ، نيكولز ، إن إن ، ديين ، بي إس ، مورينو ، جيه ، وبوثاست ، آر جي (2004). عزل الكائنات الحية الدقيقة لإزالة السموم البيولوجية من التحلل المائي lignocellulosic. علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والتكنولوجيا الحيوية، 64 (1) ، 125-131.
- Spigno ، G. ، Tramelli ، L. ، Galli ، R. ، Pagella ، C. ، & De Faveri ، DM (2005). الترشيح البيولوجي لأبخرة ثنائي كلورو ميثان: عزل الكائنات الحية الدقيقة.
- Tresner ، HD ، & Hayes ، JA (1970). منهجية محسنة لعزل الكائنات الحية الدقيقة في التربة. تطبيق بيئة. ميكروبيول. ، 19 (1) ، 186-187.
- Willey ، JM ، Sherwood ، L. ، & Woolverton ، CJ (2009). مبادئ بريسكوت لعلم الأحياء الدقيقة. بوسطن (ماجستير): ماكجرو هيل للتعليم العالي.