Τι είναι η στήλη Winogradsky και για ποιο λόγο;

Το Winogradsky στήλη Πρόκειται για μια συσκευή που χρησιμοποιείται για την καλλιέργεια διαφόρων τύπων μικροοργανισμών. Δημιουργήθηκε από το ρωσικό μικροβιολόγο Σεργκέι Winogrodsky. Η ανάπτυξη μικροοργανισμών θα έχει διαστρωματωμένη μορφή κατά μήκος της στήλης.

Η διαστρωμάτωση πραγματοποιείται με βάση τις διατροφικές και περιβαλλοντικές απαιτήσεις κάθε ομάδας οργανισμών. Για το σκοπό αυτό, παρέχονται στη συσκευή διαφορετικοί τύποι θρεπτικών ουσιών και πηγών ενέργειας.

Η στήλη είναι ένα εμπλουτισμένο μέσο καλλιέργειας, όπου θα αναπτυχθούν μικροοργανισμοί διαφορετικών ομάδων. Μετά από μια περίοδο ωρίμανσης που μπορεί να διαρκέσει μεταξύ αρκετών εβδομάδων και μερικών μηνών, αυτοί οι μικροοργανισμοί θα τοποθετηθούν σε συγκεκριμένα μικροοτόρια.

Τα μικροβιότοπα που δημιουργούνται θα εξαρτηθούν από το χρησιμοποιούμενο υλικό και τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των οργανισμών που αναπτύσσονται.

Ευρετήριο

• 1 Ποιος ήταν ο Σεργκέι Winogrodsky?
• 2 Τι είναι η στήλη Winogradsky;?
• 3 Τι συμβαίνει στη στήλη?
• 4 Ζώνωση της στήλης του Winogordsky
  • 4.1 Αναερόβια ζώνη
  • 4.2 Αερόβια ζώνη
• 5 Χρήσεις
• 6 Αναφορές

Ποιος ήταν ο Σεργκέι Winogrodsky?

Σεργκέι Winogradsky (1856-1953), ο δημιουργός της στήλης που φέρει το όνομά του, ήταν ένας Ρώσος μικροβιολόγος γεννήθηκε στο Κίεβο, πρωτεύουσα της Ουκρανίας. Εκτός από τον μικροβιολόγο, ήταν επίσης ειδικός στην οικολογία και τη μελέτη του εδάφους.

Το έργο του με μικροοργανισμούς που εξαρτώνται από το θείο και τις βιογεωχημικές διεργασίες αζώτου του έδωσε μεγάλη φήμη. Περιέγραψε πολυάριθμους νέους μικροοργανισμούς, μεταξύ των οποίων και τα γένη Νιτροζομόνη και Nitrobacter. Ήταν επίσης ο ανακαλύπτης της χημειοσύνθεσης.

Ανάμεσα στις πολυάριθμες αναγνωρίσεις που έλαβε ο μικροβιολόγος αυτός ονομάζεται επίτιμο μέλος της Μόσχας της Φυσικής Επιστήμης της Μόσχας.

Ήταν επίσης μέλος της Γαλλικής Ακαδημίας Επιστημών. Έλαβε το 1935 το μετάλλιο Leeuwenhoek, αναγνωρισμένο από την Royal Dutch Academy of Arts and Sciences. Προσκλήθηκε από τον ίδιο τον Louis Pasteur να είναι αρχηγός της Μικροβιολογίας του Ινστιτούτου Pasteur.

Τι είναι η στήλη Winogradsky;?

Αυτή η συσκευή δεν είναι παρά ένας κύλιντρο από γυαλί ή πλαστικό που περιέχει διαφορετικά υλικά. Ο κύλινδρος γεμίζει στο ένα τρίτο της χωρητικότητάς του με λάσπη ή λάσπη πλούσια σε οργανική ύλη.

Στη συνέχεια προστίθενται κυτταρίνη και οποιαδήποτε άλλη οργανική ύλη, η οποία θα χρησιμεύσει ως πηγή οργανικού άνθρακα. Προστίθεται θειικό ασβέστιο ως πηγή θείου και προστίθεται ανθρακικό ασβέστιο για να διατηρηθεί η ισορροπία του ρΗ. Η στήλη συμπληρώνεται με νερό από ποταμό, λίμνη, πηγάδι κ.α..

Η συσκευή πρέπει στη συνέχεια να ωριμάσει ή να επωαστεί κάτω από το ηλιακό φως ή το τεχνητό φως για περίοδο μερικών εβδομάδων έως μερικών μηνών. Μετά από αυτό το χρονικό διάστημα σταθεροποιείται η στήλη και δημιουργούνται καλά καθορισμένα μικρο-ενδιαιτήματα. Σε κάθε μικροφυή, θα αναπτυχθούν ειδικοί μικροοργανισμοί σύμφωνα με τις ιδιαίτερες απαιτήσεις τους.

Τι συμβαίνει στη στήλη?

Η πρώτη στήλη αποικίζουν μικροοργανισμών αρχίζουν χρησιμοποιώντας τα στοιχεία της στήλης και η εξαέρωση και άλλες ουσίες οι οποίες αναστέλλουν ή προάγουν την ανάπτυξη άλλων ειδών.

Καθώς ο χρόνος περνά, η δραστηριότητα των μικροοργανισμών και των αβιοτικών διεργασιών θα παράγει χημικές και περιβαλλοντικές κλίσεις κατά μήκος της στήλης. Χάρη σε αυτό, θα δημιουργηθούν διάφορες θέσεις για μικροβιακή ανάπτυξη.

Επιτρέποντας σε αυτή τη στήλη να ωριμάσει ή να επωαστεί κάτω από το ηλιακό φως ή το τεχνητό φως για εβδομάδες ή μήνες, σχηματίζονται κλίσεις οξυγόνου και σουλφιδίου.

Αυτό επιτρέπει την ανάπτυξη ενός δομημένου μικροβιακού οικοσυστήματος με μεγάλη ποικιλία μικροοικονοτήτων. Με αυτόν τον τρόπο, όλες οι διαδικασίες που επιτρέπουν τη διατήρηση των θρεπτικών κύκλων παράγονται στη στήλη.

Το άνω μέρος της στήλης, σε επαφή με τον αέρα, θα είναι το πλουσιότερο σε οξυγόνο, το οποίο θα διαχέεται αργά προς τα κάτω.

Ομοίως, τα προϊόντα που παράγονται στο κατώτερο τμήμα του προϊόντος της αποικοδόμησης της κυτταρίνης και υδροθείου, η στήλη θα διαχυθεί κατακόρυφα προς τα άνω.

Ζώνωση στήλης Winogradsky

Αναερόβια ζώνη

Η παραγωγή και η διάχυση των μικροβιακών μεταβολιτών, λόγω των διαφόρων χημικών κλίσεις, προκαλεί μια κατανομή των ομάδων των οργανισμών σύμφωνα με τις απαιτήσεις τους.

Αυτή η κατανομή είναι παρόμοια με εκείνη που έχει καθοριστεί στη φύση. Με αυτόν τον τρόπο, η στήλη Winogradsky προσομοιώνει την κάθετη μικροβιακή διανομή που βρίσκεται σε λίμνες, λιμνοθάλασσες, μεταξύ άλλων.

Το κατώτερο τμήμα της στήλης είναι πλήρως απαλλαγμένο από οξυγόνο και, αντίθετα, είναι πλούσιο σε υδρόθειο. Σε αυτή την περιοχή, αναερόβια βακτήρια όπως Clostridium Βελτίωση της κυτταρίνης. Παρασκευάζεται προϊόν αυτής της αποικοδόμησης οργανικών οξέων, αλκοολών και υδρογόνου.

Οι μεταβολίτες που παράγονται από Clostridium χρησιμεύουν ως υπόστρωμα για είδη που μειώνουν τα θειικά άλατα, για παράδειγμα Desulfovibrio. Αυτοί, με τη σειρά τους, χρησιμοποιούν θειικά ή άλλες μορφές μερικώς οξειδωμένου θείου.

Ως τελικό προϊόν απελευθερώνουν υδρόθειο και ευθύνονται για τις υψηλές συγκεντρώσεις αυτού του αερίου στη βάση της στήλης.

Η παρουσία βακτηρίων που μειώνουν τα θειικά στη στήλη παρουσιάζεται ως σκοτεινές περιοχές στη βάση της στήλης. Πάνω από τη βασική ζώνη εμφανίζονται δύο ζώνες μικρού βάθους, με είδη που χρησιμοποιούν το υδρόθειο που παράγεται στην κάτω ζώνη. Αυτές οι δύο ζώνες κυριαρχούνται από αναερόβια φωτοσυνθετικά βακτήρια.

Η βασικότερη από αυτές τις ζώνες περιέχει τα πράσινα βακτήρια θείου (Χλωρώδιο). Η επόμενη μπάντα κυριαρχείται από τα μοβ βακτήρια θείου του γένους Cromatium. Κοντά σε αυτές τις ζώνες, εμφανίζονται βακτήρια που μειώνουν το σίδηρο, όπως Gallionella,  Bacillus o Ψευδομονάδα.

Αερόβια περιοχή

Λίγο πιο ψηλά στη στήλη, αρχίζει να εμφανίζεται οξυγόνο, αλλά σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις. Αυτή η περιοχή ονομάζεται μικροαερόφιλη.

Εδώ, βακτήρια όπως Rhodospirillum και Ροδόπηδες επωφεληθείτε από το σπάνιο διαθέσιμο οξυγόνο. Το σουλφίδιο του υδρογόνου αναστέλλει την ανάπτυξη αυτών των μικροαερόφιλων βακτηρίων.

Η αερόβια ζώνη χωρίζεται σε δύο επίπεδα:

• Το πιο βασικό από αυτά, που αντιπροσωπεύεται από τη διεπαφή λάσπη-νερό.
• Η εξώτατη ζώνη σχηματίζεται από τη στήλη νερού.

Στη διασύνδεση λάσπη-νερό, τα βακτήρια των γενών όπως Beggiatoa και Thiothrix. Αυτά τα βακτήρια μπορούν να οξειδώσουν το θείο από τα χαμηλότερα στρώματα.

Η στήλη νερού, από την άλλη πλευρά, αποικίζεται από μια μεγάλη ποικιλία οργανισμών, συμπεριλαμβανομένων των κυανοβακτηρίων, των μυκήτων και των διατόμων.

Χρησιμοποιεί

-Η στήλη του Winogradsky έχει διάφορες χρήσεις, μεταξύ των πιο συχνών είναι:

-Διερευνήστε τη μικροβιακή μεταβολική ποικιλομορφία.

-Μελετήστε τις οικολογικές διαδοχές.

-Εμπλουτισμός ή απομόνωση νέων βακτηρίων.

-Δοκιμασίες βιοανάδρασης.

-Παραγωγή βιοϋδρογόνου.

-Μελετήστε τις επιδράσεις των περιβαλλοντικών παραγόντων στη μικροβιακή δομή και τη δυναμική της κοινότητας και τους συναφείς βακτηριοφάγους.

Αναφορές

1. D.C. Anderson, R.V. Hairston (1999). Η στήλη Winogradsky & biofilms: μοντέλα για τη διδασκαλία της διατροφής και της διαδοχής σε ένα οικοσύστημα. Ο Αμερικανός Διδάσκαλος της Βιολογίας.
2. D.J. Esteban, Β. Hysa, C. Bartow-McKenney (2015). Χρονική και χωρική κατανομή της μικροβιακής κοινότητας των κτιρίων Winogrodsky. PLOS ONE.
3. J.P. López (2008). Η στήλη Winogradsky. Παράδειγμα βασικής μικροβιολογίας σε εργαστήριο δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης. Το περιοδικό Eureka για τη διδασκαλία και τη διάδοση των επιστημών.
4. Σεργκέι Winogordsky Στη Βικιπαίδεια. Ανακτήθηκε από en.wikipedia.org.
5. M.L. από την Sousa, Ρ.Β. de Moraes, Ρ.Ρ.Μ. Lopes, R.N. Montagnolli, D.F. de Angelis, Ε.ϋ. Bidoia (2012). Η βαφή κλωστοϋφαντουργίας υποβλήθηκε σε φωτοηλεκτρολυτική επεξεργασία και παρακολουθήθηκε από στήλες Winogradsky. Επιστήμη Περιβαλλοντικής Μηχανικής.
6. Winogradsky στήλη. Στη Βικιπαίδεια. Ανακτήθηκε από en.wikipedia.org.