Mikrobiológia

A mikrobiológia a biológiának az a szakterülete, amely a mikroorganizmusok (más néven mikrobák) vizsgálatával foglalkozik, olyan mikroszkópikus méretű egyszerű élőlényekkel, amelyek fejlődésük során nem jutottak el a szövetes differenciálódásig.^[1][2] A növény- és állatvilágtól való különválasztásukat és a mikrobiológia tárgykörbe rendezésüket az eltérő méretük, anyagcseréjük, szaporodásuk, tenyésztésük és a bioszférában betöltött speciális szerepük indokolja.^[3] Tudománytörténeti okokból a mikrobiológia tárgykörébe tartozik az immunológia, amely a mikrobákkal támadott, magasabb rendű szervezetek védekezési mechanizmusával foglalkozó tudomány.^[4][5]

Bár a mikrobiológia, mint a biológiatudomány modern ága, nem tekint vissza hosszú múltr, a mikrobák és az ember kapcsolata az ókorig visszaigazolható. A mikrobák végigkísérték az emberiség történelmét és sokszor meg is határozták történelmünk alakulását.

Az ókor embere még nem ismerte a szabad szemmel nem látható mikrovilágot de tapasztalati úton szerzett ismereteivel hasznosította és élete részévé tette azokat. Több, mint 3000 éves archeológiai leletek tanúskodnak arról, hogy a kenyér készítéséhez élesztősejtek voltak segítségünkre. Hasonlóan az ókor embere megismerte az erjesztést, az alkoholos italok előállítását, a különböző tejtermékek készítését, a kovászolást melyek mind élesztőgombák, tejsavbaktériumok, penészek és más mikrobák segítségével készültek – és készülnek mai napig is.^[6] A táplálék mikrobiológiai eredetű romlásának megelőzésére alkalmazta a füstölést, sózást, szárítást anélkül, hogy pontos ismeretei lettek volna a mikrobákról.^[7]   A mikroszkóp felfedezése előtti időszakra úgy általában a mikrobák létezésével és azok funkcióival kapcsolatos vallásos misztikummal kevert spekulációk voltak a jellemzők. A gondolkodó elme azonban a mikrobák létezésére azok környezetre kifejtett hatásából tudott következtetni. A mikrobák létezéséről az indiai születésű Vardhamána (i. e. 599–527) próféta tanításain alapuló dzsainizmus is említést tesz.^[8] Paul Dundas brit indológus szerint Mahávira – a dzsainizmus egyik fő prófétája – szintén említést tett láthatatlan apró élőlények létéről a földön, a vízen, a levegőben és a tűzben.^[8] Az ősi szövegek nigodákról írnak, amelyek szubmikroszkopikus, nagy csoportokban, nagyon rövid ideig élő élőlények, amik mindenhol jelen vannak, beleértve a növényi és állati szöveteket is.^[9]

Az ókori Róma egyik legnagyobb tudósa Marcus Terentius Varro (Kr.e. 116–26) a Disciplinarum libri novem című könyvében megemlíti, hogy a szájon és orron keresztül „láthatatlan állatkák” kerülnek az ember szervezetébe amelyek ott elszaporodnak és betegségeket okozhatnak. A betegséget okozó „elemi részecske” gondolata később Titus Lucretius Carus (Kr.e. 96-55) római költő és filozófus De rerum natura című költeményében is megjelenik. Ő betegséget okozó csírákról, magokról ír amelyek, mint a magról kelt növény fejlődésnek indulnak és szétterjed a szervezetben a betegség.^[10]

Történelmi feljegyzések sora valamint a Biblia, a Talmud és más vallások írásos emlékei pontos képet festenek egyes ma is is ismert és pusztító, járványokat okozó betegség (pestis, kolera, himlő, tuberkulózis) történetéről, pusztításáról. Jellemző, hogy a középkorban a misztifikált, görög eredetű miazma névvel illették a járványokat okozó láthatalan kórokozókat.

Az európai reneszánsz idején Girolamo Fracastoro olasz orvos és természettudós „De contagione et contagionis” című munkájában (1546) a „láthatatlan élőlényeknek” fertőző betegségeket tulajdonított, elhagyva a betegségekre vonatkozó bármilyen misztikus és természetfeletti magyarázatot. Ez nagy előrelépést jelentett a vallás a misztika és az embereket súlytó betegségek okainak elválasztásában.^[11] Fracastorius először alkalmazta a „Contagium vivum” (élő ragályanyag) fogalmát, tehát a fertőzőbetegségek eredetét szabad szemmel nem látható élőlényeknek tulajdonította, amelyek érintkezés útján vagy a levegőben terjedve okoznak fertőzést.^[12] Athanasius Kircher német származású tudós, polihisztor a XVII. század elején pestises betegek vérében már nagyítóval kereste az „apró férgeket" és tévesen látni vélte azokat. Erre a célra alkalmas eszközre azonban még néhány évtizedet várni kellett.^[12]

Ebben az időben a mikrobák létezésének tudományos igényű bizonyítására gondolni sem lehetett, mert ehhez nem volt adott a mikrovilág megismerésére szolgáló mikroszkóp és más segédeszközök.

1590 körül Zacharias Jansen holland szemüvegkészítő készítette el az első összetett nagyítót, vagyis a mikroszkóp ősét, amelynek lencséi még erősen torzítottak, ezért a mikroorganizmusok vizsgálatára az még nem volt alkalmas. A tudományos értelemben vett mikrobiológia megteremtésének nélkülözhetetlen és legfontosabb eszköze a mikroszkóp a 17. században készült el. Jelenlegi tudásunk szerint a legkorábbi – már mikroszkópnak nevezhető – eszközzel végzett megfigyeléseket 1625 és 1630 között az olasz Francesco Stelluti méheken és zsizsikeken, a valószínűleg Galileo által biztosított mikroszkóp segítségével. 1665-ben Robert Hooke angol természettudós Micrographia című könyvében megjelent a mikroorganizmus első rajza is.^[11]

A mikrobiológia a biológiának egy a mikroorganizmusokkal foglalkozó tudományága. Tradicionális megközelítésben voltaképpen három nagy szakterületet foglal magába: a virológiát, bakteriológiát és az immunológiát. A mikrobiológia áthatja a összes élettudományi területet: nincsen olyan része az élettudományoknak, amely alapjaiban nélkülözné a mikrobiológiát mint alaptudományt. Mindemellett mégis egy új keletű tudományról van szó, amelyet a magyar Semmelweis Ignác megfigyelései is megalapoztak, még a 19. század derekán. A mikroszkopikus rendszerek bonyolultsága az egyszerűbb egysejtes mikroorganizmusokig is sokszor modellezhetetlenül komplex struktúrát mutat. A szerves kémia mint társtudomány hídként köti össze a molekuláris biológiával, amely a mikrobiológia tudományával egyetemben az élő anyagi világ építőelemeit tárja fel.

Olyan makromolekulák tartoznak ide, melyek vagy csak fehérjét, vagy csak nukleinsavat tartalmaznak:

• prionok, nukleinsavat nem, csak fehérjét tartalmazó, fertőző vagy fertőzést közvetítő ágensek; bizonyos típusú idegrendszeri sejtek membránját roncsolják például a szarvasmarhák szivacsos agyvelőelfajulása (Bovine Spongioform Encephalopathia, BSE) esetén.
• viroidok, olyan makromolekulák, amelyek csupán egy cirkuláris, egyszálú RNS-ből állnak. Az összes viroid jelen ismereteink szerint növénypatogén, kizárólag kultúrnövényeken fordulnak elő. Viroid okozza például a kókuszpálma cadang-cadang betegségét (satnyaság, elszíneződések).

• vírusok, nukleinsavból és fehérjéből álló, korpuszkuláris méretű, önmagukban életjelenséget nem mutató obligát sejtparaziták.

• baktériumok
• archeák
• nanobaktériumok (a jelen tudomány állása szerint nem tekintjük élőlényeknek)

• algák
• protozoák („állati egysejtűek”)
• gombák, az élővilág rendszertani felosztás szerinti önálló országa, rendszertanuk is jellegzetesen eltér az állatok és a növények országáétól. A gombák egyedi szaporodásuk és jellegzetes genetikájuk és rengeteg feltáratlan tulajdonságaik révén talán a legtöbb meglepetést okozhatják a jövő felfedezői számára.

A mikrobiológián belül számos szakterület létezik:

• Mikrobiális fiziológia: A mikrobiális sejtfunkciók biokémiai vizsgálata. Beletartozik a mikrobák növekedése, anyagcseréje és sejtszerkezetének vizsgálata.
• Mikrobiális genetika: azt vizsgálja, hogy a mikrobák génjei hogyan vannak szervezve és szabályozva a sejtfunkciók tekintetében. Közeli rokona a molekuláris biológiának.
• Humán mikrobiológia: az egészséges emberi szervezet mikrobiótájával foglalkozik.
• Orvosi (klinikai) mikrobiológia: a mikrobák szerepét tanulmányozza az emberi betegségekben. Ide tartozik a mikrobiális patogenezis és kapcsolódik a patológia és az immunológia.
  • Száj-mikrobiológia: a száj mikroorganizmusainak vizsgálata.
• Állatorvosi mikrobiológia: a mikrobák szerepének vizsgálata az állatorvoslásban. Ide tartozik az állatorvosi bakteriológia és az állatorvosi virológia.
• Parazitológia: az élősködő (parazita) életmódot folytató szervezetekkel foglalkozik. Hagyományos okokból három fő élőlénycsoportot tárgyal, amelyekbe paraziták tartoznak: protozoonok, „férgek” (rendszertanilag különböző törzsekbe tartoznak), ízeltlábúak (például atkák, tetvek, kullancsok).
• Környezeti (és környezetvédelmi) mikrobiológia: a mikrobák szerepét és diverzitását vizsgálja természetes környezetükben. Részterületei a mikrobiális ökológia, a mikrobákkal feljavított biogeokémiai körforgás, geomikrobiológia, mikrobiális diverzitás és bioremediáció. A fontos mikrobiális életterek feltárása (rizoszféra, phylloszféra, talaj, talajvíz ökoszisztémái, óceánok, extrém életterek).
• Evolúciós mikrobiológia: a mikroba-evolúció vizsgálata. Ide tartozik a bakteriális rendszertan és taxonómia.
• Ipari mikrobiológia: a mikrobák felhasználása ipari folyamatokban, például ipari fermentáció vagy szennyvízkezelés, sörfőzés vagy gyógyszergyártás. Ide kapcsolódik a biotechnológia-ipar.
• Aeromikrobiológia: a légi mikroorganizmusok vizsgálata.
• Élelmiszer-mikrobiológia: az élelmiszerekben bekövetkező változásokat okozó vagy azok előállításához fontos mikroorganizmusok vizsgálata.
• Gyógyszer-mikrobiológia: a gyógyszer-előállításban és -szennyezésben fontos mikroorganizmusok vizsgálata.
• Mikrobiomika: a mikrobiomokat kutató tudományág.
• Mikropaleontológia: mikrofosszíliákat, fosszíliákból származó DNS-eket stb. vizsgáló tudományág.

• Rosztóczy István: Orvosi mikrobiológia gyakorlati és kiegészítő jegyzet, Szegedi Orvostudományi Egyetem, Általános Orvostudományi Kar, Szeged, 1984.

Ez a biológiai tárgyú lap egyelőre csonk (erősen hiányos). Segíts te is, hogy igazi szócikk lehessen belőle!