Mikrobiell økologi historie, objekt av studier og applikasjoner



den mikrobiell økologi er en disiplin av miljømikrobiologi som oppstår ved anvendelse av økologiske prinsipper til mikrobiologi (Mikros: liten, bios: livet, logoer: studien).

Denne disiplinen studerer mangfoldet av mikroorganismer (mikroskopiske encellede organismer fra 1 til 30 μm), forholdet mellom disse med resten av levende vesener og med miljøet.

Siden mikroorganismer representerer den største terrestriske biomassen, påvirker deres aktiviteter og økologiske funksjoner dypt alle økosystemene.

Den tidlige fotosyntetiske aktiviteten av cyanobakterier og den resulterende akkumulering av oksygen (O2) i den primitive atmosfæren, representerer et av de klareste eksemplene på mikrobiell påvirkning i livets evolusjonære historie på planeten Jorden.

Dette, gitt at tilstedeværelsen av oksygen i atmosfæren tillot utseendet og utviklingen av alle eksisterende aerobiske livsformer.

Mikroorganismer opprettholder en kontinuerlig og viktig aktivitet for livet på jorden. Mekanismene som opprettholder biosfærens mikrobielle mangfold er grunnlaget for dynamikken til jordbaserte, akvatiske og luft-økosystemer.

Gitt sin betydning, vil den mulige utryddelsen av de mikrobielle samfunnene (på grunn av forurensning av deres habitater med industrielle toksiske stoffer) føre til at økosystemene forsvinner avhengig av deres funksjoner.

index

  • 1 Historie om mikrobiell økologi
    • 1.1 Økologiske prinsipper
    • 1.2 Mikrobiologi
    • 1.3 Mikrobiell økologi
  • 2 Metoder i mikrobiell økologi
  • 3 delfag
  • 4 studieområder
  • 5 applikasjoner
  • 6 Referanser

Historie om mikrobiell økologi

Prinsipper for økologi

I første halvdel av 1900-tallet ble prinsippene for generell økologi utviklet med tanke på studiet av "overlegne" planter og dyr i sitt naturlige miljø.

Det er da opplagt mikroorganismer og deres økosystemfunksjoner, til tross for sin store betydning i den økologiske historien til planeten, og dermed representerer den største terrestriske biomasse, som kroppene eldste i den evolusjonære historien om livet på jorda.

På den tiden ble bare mikroorganismer betraktet som nedbrytere, mineraliseringsstoffer av organisk materiale og mellomprodukter i enkelte næringssykluser.

mikrobiologi

Det anses at forskere Louis Pasteur og Robert Koch grunnla disiplin mikrobiologi, for å utvikle teknikken for axenic mikrobiell kultur, som inneholder en enkelt celletype, stammer fra en enkelt celle.

Imidlertid kunne ikke vekselvirkninger mellom mikrobielle populasjoner i økiske kulturer studeres. Det var nødvendig utvikling av metoder som tillot å studere mikrobielle biologiske samspill i deres naturlige habitater (essensen av de økologiske relasjonene).

De første mikrobiologer å undersøke vekselvirkninger mellom mikroorganismene i jorden og plante interaksjoner var Sergei Winogradsky og Martinus Beijerinck, mens de fleste fokusert på å studere axenic relaterte sykdommer eller gjæringsprosesser av kommersiell interesse mikroorganismer.

Beijerinck Winogradsky og studert spesielt mikrobielle biotransformasjon av uorganisk nitrogen og svovel i jord.

Mikrobiell økologi

På begynnelsen av 1960-tallet, i en tid med bekymring miljøkvalitet og forurensende virkningen av industrivirksomhet, mikrobiell økologi som en disiplin dukket opp. Den amerikanske forskeren Thomas D. Brock, var den første forfatteren av en tekst om emnet i 1966.

Men det var på slutten av 1970-tallet da mikrobiell økologi som tverrfaglig spesialisert område konsolidert, siden det avhenger av andre grener av vitenskapen, som økologi, cellulær og molekylær biologi, biogeokjemiske, blant annet.

Utviklingen av mikrobiell økologi er nært knyttet til metodologiske fremskritt som tillater oss å studere samspillet mellom mikroorganismer og de biotiske og abiotiske faktorene i deres miljø.

På 1990-tallet ble molekylærbiologiteknikker inkorporert i studien inkludert in situ mikrobiell økologi, og tilbyr muligheten til å utforske det store biologiske mangfoldet i den mikrobielle verden og vet også sine metabolske aktiviteter i miljøer under ekstreme forhold.

Deretter tillod teknologien for rekombinant DNA viktige framskritt i eliminering av miljøforurensninger, så vel som i bekjempelse av skadedyr av kommersiell betydning.

Metoder i mikrobiologisk økologi

Blant metodene som har tillatt studien in situ av mikroorganismer og deres metabolske aktivitet er:

  • Konfokal mikroskopi med laser.
  • Molekylære verktøy som fluorescerende genprober, som har gjort det mulig å studere komplekse mikrobielle samfunn.
  • Polymerasekjedereaksjonen eller PCR (for akronym på engelsk: Polymerase Chain Reaction).
  • Radioaktive markører og kjemiske analyser, som tillater blant annet å måle mikrobiell metabolsk aktivitet.

underdisipliner

Mikrobiel økologi er ofte delt inn i underdisipliner, for eksempel:

  • Autoøkologi eller økologi av genetisk relaterte populasjoner.
  • Økologien til mikrobielle økosystemer, som studerer mikrobielle samfunn i et bestemt økosystem (terrestrisk, luft- eller vannbasert).
  • Den mikrobielle biogeokjemiske økologien, som studerer de biogeokjemiske prosessene.
  • Økologi av forholdet mellom verten og mikroorganismer.
  • Mikrobiell økologi brukes på problemer med miljøforurensning og i restaurering av økologisk balanse i intervenerte systemer.

Studierom

Mellom områdene for studier av mikrobiell økologi er de:

  • Mikrobiel evolusjon og dens fysiologiske mangfold, vurderer de tre domenene i livet; Bakterier, Archaea og Eucaria.
  • Rekonstruksjonen av mikrobielle fylogenetiske relasjoner.
  • Kvantitative målinger av antall, biomasse og aktivitet av mikroorganismer i deres miljø (inkludert ikke-dyrkbare).
  • Positive og negative interaksjoner i en mikrobiell populasjon.
  • Interaksjoner mellom ulike mikrobielle populasjoner (neutralismo, kommensal, synergisme, mutuality, konkurranse amensalismo, byttedyr og på parasittisme).
  • Interaksjoner mellom mikroorganismer og planter: i rhizosfæren (med nitrogenfiksjonsmikroorganismer og mykorrhizalsvamp) og i anleggsantenner.
  • Fytopathogenene; bakteriell, sopp og virus.
  • Samspillet mellom mikroorganismer og dyr (gjensidig og commensal intestinal symbiose, predasjon, blant andre).
  • Sammensetning, drift og suksess prosesser i mikrobielle samfunn.
  • Mikrobielle tilpasninger til ekstreme miljøforhold (studie av ekstremofile mikroorganismer).
  • Typer av mikrobielle habitater (atmo-øosfære, hydroøkosfæren, litosøkosfæren og ekstreme habitater).
  • De biogeokjemiske syklusene påvirkes av mikrobielle samfunn (sykluser av karbon, hydrogen, oksygen, nitrogen, svovel, fosfor, jern, blant andre).
  • Diverse bioteknologiske anvendelser i miljøproblemer og økonomisk interesse.

søknader

Mikroorganismer er essensielle i globale prosesser som tillater vedlikehold av miljø og menneskers helse. I tillegg tjener de som en modell i studien av en rekke befolkningsinteraksjoner (for eksempel predasjon).

Forstå grunnleggende økologi av mikroorganismer og deres virkninger på miljøet, har bioteknologi identifisert metabolske evner som gjelder for ulike områder av økonomisk interesse. Noen av disse områdene er nevnt nedenfor:

  • Kontroll av biologisk nedbrytning av korrosive biofilmer av metalliske strukturer (som rørledninger, blant annet radioaktivt avfall).
  • Kontroll av skadedyr og patogener.
  • Restaurering av jordbruksområder degradert av over utnyttelse.
  • Biotreatment av fast avfall i kompostering og deponier.
  • Biotreatment av avløp gjennom renseanlegg (for eksempel gjennom immobiliserte biofilmer).
  • Biologisk rensing av jord, forurenset med xenobiotika og uorganiske stoffer (for eksempel tungmetaller), eller (giftige syntetiske produkter som ikke er generert av naturlige biosyntetiske prosesser) vann. Blant disse xenobiotiske forbindelser er halogenkarboner, nitroaromater, polyklorerte bifenyler, dioksiner, alquilbencílicos sulfonater, petroleumhydrokarboner og pesticider.
  • Bioremediering av mineraler gjennom bioleaching (for eksempel gull og kobber).
  • Produksjon av biodrivstoff (etanol, metan, blant annet hydrokarboner) og mikrobiell biomasse.

referanser

  1. Kim, M-B. (2008). Fremgang i miljømikrobiologi. Myung-Bo Kim Editor. s. 275.
  2. Madigan, M. T., Martinko J. M., Bender, K. S., Buckley, D. H. Stahl, A. og D. Brock, T. (2015). Brockbiologi av mikroorganismer. 14 ed. Benjamin Cummings. s. 1041.
  3. Madsen, E. L. (2008). Miljø Mikrobiologi: Fra Genom til Biogeokemi. Wiley-Blackwell. s. 490.
  4. McKinney, R. E. (2004). Miljøforurensningskontroll Mikrobiologi. M. Dekker s. 453.
  5. Prescott, L. M. (2002). Mikrobiologi. Femte utgave, McGraw-Hill Science / Engineering / Math. s. 1147.
  6. Van den Burg, B. (2003). Extremophiles som kilde til nye enzymer. Nåværende mening i mikrobiologi, 6 (3), 213-218. doi: 10,1016 / s1369-5274 (03) 00060-2.
  7. Wilson, S.C., og Jones, K.C. (1993). Bioremediering av jord forurenset med polynukleære aromatiske hydrokarboner (PAH): En gjennomgang. Miljøforurensning, 81 (3), 229-249. doi: 10,1016 / 0269-7491 (93) 90206-4.