Inhoud
- Soorten micro-organismen
- Classificatie van micro-organismen in de microbiologie
- Geschiedenis van de microbiologie
- Infectieuze micro-organismen
- Micro-organismen die nuttig zijn voor mensen
- Fields of Microbiology
- De toekomst van microbiologie
De microbiologie is van cruciaal belang voor de mens, niet alleen vanwege de infectieziekten die door deze microben worden veroorzaakt, maar ook omdat "goede" micro-organismen nodig zijn om op de planeet te kunnen leven. Aangezien de bacteriën in en op ons lichaam onze eigen cellen overtreffen, kan dit vakgebied worden beschouwd als een van de belangrijkste kennis- en studiegebieden.
Soorten micro-organismen
Micro-organismen, of "microben", zijn kleine levende wezens. De meeste van deze organismen kunnen niet met het blote oog worden gezien, en tot de uitvinding van de microscoop- en kiemtheorie, hadden we geen idee hoe overvloedig ze zijn.
Microben worden bijna overal op aarde aangetroffen. Ze worden gevonden in kokende waterpoelen in Yellowstone en in vulkanische openingen op de laagste diepten van de zee. Ze kunnen in zoutvlakten leven en sommige gedijen goed in zout water (zozeer omdat ze zout als conserveermiddel gebruiken.) Sommige hebben zuurstof nodig om te groeien en andere niet.
Het 'sterkste' micro-organisme ter wereld wordt een bacterie genoemd Deinococcus radio trans, een bacterie die, zoals de naam al aangeeft, straling in een fenomenale mate kan weerstaan, maar ook kan overleven zonder water, blootstelling aan sterke zuren en zelfs wanneer deze in een vacuüm wordt geplaatst.
Classificatie van micro-organismen in de microbiologie
Er zijn veel verschillende manieren waarop wetenschappers de miljoenen microben in ons midden hebben geclassificeerd en daarmee hebben geprobeerd te begrijpen.
Meercellig versus eencellig versus acellulair
Een van de manieren waarop microben worden geclassificeerd, is door te bepalen of ze al dan niet cellen hebben, en zo ja, hoeveel. Micro-organismen kunnen zijn:
- Meercellig - met meer dan één cel.
- Eencellig - Een enkele cel hebben.
- Acellulair - Ontbrekende cellen, zoals virussen en prionen. (Prionen worden meestal 'infectieuze eiwitten' genoemd in plaats van microben.)
Eukaryoten versus prokaryoten
Een andere manier waarop micro-organismen worden geclassificeerd, heeft te maken met het type cel. Deze omvatten eukaryoten en prokaryoten:
- Eukaryoten zijn microben met "complexe cellen" die een echte kern en membraangebonden organellen hebben. Voorbeelden van eukaryoten zijn wormen (wormen), protozoa, algen, schimmels en gisten.
- Prokaryoten zijn microben met "eenvoudige cellen" die geen echte kern hebben en geen membraangebonden organellen. Voorbeelden zijn onder meer bacteriën.
De belangrijkste klassen van micro-organismen
De verschillende soorten microben kunnen ook worden onderverdeeld in:
- Parasieten: Parasieten zijn soms angstaanjagender dan andere micro-organismen, althans als ze met het blote oog kunnen worden bekeken. Parasieten omvatten wormen (wormen), staartvinnen, protozoa en andere. Voorbeelden van parasitaire infecties zijn onder meer malaria, Giardia en Afrikaanse slaapziekte. Ascariasis (rondwormen) staan erom bekend 1 miljard mensen wereldwijd te infecteren.
- Schimmels en gisten: Schimmels zijn micro-organismen die in sommige opzichten op planten lijken. Gisten zijn een soort schimmel. Voorbeelden zijn voetschimmel of andere soorten schimmelinfecties, die allemaal onder de klasse van schimmelinfecties vallen. Deze categorie omvat ook paddenstoelen en schimmels. Net als bacteriën hebben we ook veel "goede schimmels" die op ons lichaam leven en geen ziekten veroorzaken.
- Bacteriën: We hebben meer bacteriën in en op ons lichaam dan menselijke cellen, maar de overgrote meerderheid van deze bacteriën zijn 'gezonde bacteriën'. Ze beschermen ons tegen infectie door slechte of pathologische bacteriën en spelen een rol bij het verteren van ons voedsel. Voorbeelden van door bacteriën veroorzaakte infecties zijn tuberculose en keelontsteking.
- Virussen: Virussen zijn er in overvloed in de natuur, hoewel de meeste mensen bekend zijn met de virussen die ziekten bij de mens veroorzaken. Virussen kunnen ook andere micro-organismen infecteren, zoals bacteriën, maar ook planten. Vaccinaties hebben het risico op sommige angstaanjagende ziekten verkleind, maar andere, zoals ebola en het zikavirus, herinneren ons eraan dat we nog niet begonnen zijn deze miniatuurdreigingen te overwinnen.
- Prionen: De meeste wetenschappers classificeren prionen op dit moment niet als micro-organismen, maar eerder als 'infectieuze eiwitten'. Dat gezegd hebbende, ze worden vaak bestudeerd door virologen. Prionen zijn in wezen een stuk abnormaal gevouwen proteïne en lijken in eerste instantie niet beangstigend. Toch zijn prionziekten zoals de gekkekoeienziekte enkele van de meest gevreesde infectieziekten.
Geschiedenis van de microbiologie
Wat we nu weten over micro-organismen en dat hieronder verder zal worden besproken, is relatief nieuw in de geschiedenis. Laten we een korte blik werpen op de geschiedenis van de microbiologie:
Eerste microscoop / eerste micro-organismen gevisualiseerd: De eerste grote stap in de microbiologie kwam tot stand toen van Leeuwenhoek (1632-1723) de eerste microscoop met enkele lens creëerde. Door een lens met een vergroting van ongeveer 300x, kon hij voor het eerst bacteriën visualiseren (door schrapen van zijn tanden).
Ontwikkeling van kiemtheorie: Het menselijk lichaam werd door drie wetenschappers erkend als een bron van infectie:
- Dr. Oliver Wendall Holmes ontdekte dat vrouwen die thuis bevielen, minder kans hadden op infecties dan vrouwen die in een ziekenhuis bevielen.
- Dr. Ignaz Semmelweis verband met infecties met artsen die rechtstreeks van de autopsieruimte naar de kraamafdeling gingen zonder hun handen te wassen.
- Joseph Lister introduceerde aseptische technieken, waaronder zowel handen wassen als het gebruik van warmte voor sterilisatie.
Germ theorie: De twee mensen die het meest werden gecrediteerd voor de acceptatie van de kiemtheorie waren Louis Pasteur en Robert Koch:
- Louis Pasteur (1822-1895): Pasteur wordt gecrediteerd voor de theorie van biogenese, waarbij hij opmerkt dat alle levende wezens ergens vandaan komen in plaats van de heersende opvatting ten tijde van spontane generatie. Hij beweerde dat veel ziekten werden veroorzaakt door microben (in plaats van door zonde, Gods woede en andere mogelijke oorzaken). Hij toonde aan dat micro-organismen verantwoordelijk zijn voor fermentatie en bederf en ontwikkelde de methode die pasteurisatie wordt genoemd en die nog steeds wordt gebruikt. Hij ontwikkelde ook vaccins tegen hondsdolheid en miltvuur.
- Robert Koch (1843-1910): Koch is de auteur van "Koch's postulaten", de wetenschappelijke reeks stappen die de kiemtheorie bewezen en die in wetenschappelijke studies is gebruikt sinds hij (met enkele herzieningen) de oorzaak van tuberculose, miltvuur en cholera identificeerde.
Sinds die tijd zijn er enkele herkenningspunten:
- 1892 - Dmitri Iosifovich Ivanoski ontdekte het eerste virus.
- 1928 - Alexander Fleming ontdekte penicilline.
- 1995 - De eerste microbiële genomische sequentie werd gepubliceerd.
Infectieuze micro-organismen
Als we aan micro-organismen denken, denken de meesten van ons aan ziekten, hoewel deze kleine "beestjes" ons over het algemeen eerder zullen helpen dan ons pijn te doen. (Lees hieronder zeker over "goede microben".)
Tot minder dan een eeuw geleden, en nu op veel plaatsen in de wereld, waren infecties met micro-organismen de belangrijkste doodsoorzaak. De levensverwachting in de Verenigde Staten is de afgelopen eeuw dramatisch verbeterd, niet alleen omdat we langer leven, maar vooral omdat er minder kinderen overlijden in de kindertijd.
In de Verenigde Staten zijn hartaandoeningen en kanker nu de eerste en tweede belangrijkste doodsoorzaak. Volgens de Wereldgezondheidsorganisatie zijn in lage-inkomenslanden wereldwijd de belangrijkste doodsoorzaak lagere luchtweginfecties, gevolgd door diarreeziekten.
De komst van vaccinaties en antibiotica, plus nog belangrijker schoon water, heeft onze bezorgdheid over besmettelijke organismen doen afnemen, maar het zou verkeerd zijn om arrogant te zijn. Op dit moment hebben we niet alleen te maken met opkomende infectieziekten, maar ook met antibioticaresistentie.
Micro-organismen die nuttig zijn voor mensen
Hoewel we er zelden over praten, zijn micro-organismen niet alleen nuttig, maar ook noodzakelijk in bijna elk aspect van ons leven. Microben zijn belangrijk bij:
- Ons lichaam beschermen tegen "slechte" microben.
- Voedsel maken: van yoghurt tot alcoholische dranken, fermentatie is een methode waarbij de groei van microben wordt gebruikt om voedsel te maken. Dit is een voorbeeld, maar microben vormen een groot deel van het leven de bodem van de voedselketen.
- De afbraak van afval op de grond en recycling van atmosferische gassen hierboven. Bacteriën kunnen zelfs helpen bij moeilijk afval zoals olielozingen en nucleair afval.
- Vitamines produceren zoals vitamine K en sommige B-vitamines. Bacteriën zijn ook buitengewoon belangrijk voor de spijsvertering.
- Informatie opslaan: het vakgebied cryptografie kijkt zelfs naar manieren waarop bacteriën kunnen worden gebruikt als harde schijf om informatie op te slaan.
Microben vervullen niet alleen veel functies voor ons - ze zijn een deel van ons. Er wordt gedacht dat de bacteriën in en op ons lichaam een factor 10 tegen één in aantal groter zijn dan onze cellen.
Je hebt waarschijnlijk het laatste nieuws gehoord over gezond eten. Naast het eten van broccoli en bosbessen, raden de meeste gezondheidsdeskundigen aan om dagelijks gefermenteerd voedsel te eten, of in ieder geval zo vaak mogelijk. Zonder bacteriën zou er geen fermentatie zijn.
Bij de geboorte hebben baby's geen bacteriën in hun lichaam. Ze krijgen hun eerste bacteriën als ze door het geboortekanaal gaan. (Het gebrek aan bacteriële blootstelling via het geboortekanaal wordt door sommigen beschouwd als de reden waarom obesitas en allergieën vaker voorkomen bij baby's die worden afgeleverd door een keizersnede.)
Als je het nieuws de laatste tijd hebt gelezen, wordt er zelfs verondersteld dat de bacteriën in onze ingewanden verantwoordelijk zijn voor onze dagelijkse gemoedstoestand. De studie van het microbioom wordt nu gebruikt om veel dingen te verklaren, zoals waarom antibiotica tot gewichtstoename kunnen leiden.
Fields of Microbiology
Er zijn verschillende velden binnen de microbiologie. Een voorbeeld van enkele van deze velden uitgesplitst naar type organisme omvat:
- Parasitologie: De studie van parasitologie
- Mycologie: De studie van schimmels
- Bacteriologie: De studie van bacteriën
- Virologie: De studie van virussen
- Protozoölogie: De studie van protozoa
- Fycologie: De studie van algen
Velden van de microbiologie kunnen ook worden onderverdeeld naar reikwijdte om een breed scala aan onderwerpen te omvatten. Enkele van de vele voorbeelden zijn:
- Microbiële fysiologie (groei, metabolisme en structuur van microben)
- Microbiële genetica
- Microbiële evolutie
- Milieumicrobiologie
- Industriële microbiologie (bijvoorbeeld afvalwaterzuivering)
- Levensmiddelenmicrobiologie (fermentatie)
- Biotechnologie
- Bioremediatie
De toekomst van microbiologie
Het vakgebied microbiologie is fascinerend en er is meer dat we niet weten. Wat we misschien het meest hebben opgedaan in de kennis in het veld, is dat er zoveel meer te leren is.
Microben kunnen niet alleen ziekten veroorzaken, maar ze kunnen ook worden gebruikt om medicijnen te ontwikkelen om andere microben te bestrijden (bijvoorbeeld penicilline.) Sommige virussen lijken kanker te veroorzaken, terwijl andere worden geëvalueerd als een manier om kanker te bestrijden.
Een van de belangrijkste redenen voor mensen om over microbiologie te leren, is om respect te hebben voor deze "wezens", die veel groter zijn dan wij. Er wordt gedacht dat de antibioticaresistentie toeneemt als gevolg van onjuist gebruik, niet alleen van antibiotica, maar ook van antibacteriële zepen. En dat is alleen als we kijken naar de microben die we momenteel herkennen. Met de opkomst van infectieziekten en met ons vermogen om met drie vluchten bijna overal ter wereld te reizen, is er een grote behoefte aan opleiding en voorbereiding van microbiologen.