우리가 박테리아를 재배 할 수있는 시점에 도달했다면 왜 더 많은 종을 발견하지 못했습니까? 이것은 그레이트 플레이트 수 이상으로 알려져 있습니다.
박테리아는 어디에나 있습니다. 그들은 우리 몸에 있고 내부에 있으며, 수백만 명이 우리 발 아래 토양에 살고 있으며 바다에서 수영하고 공중에 떠 다니고 있습니다.
과학자들은 혜택과 금이 모두이기 때문에 수세기 동안 그들을 연구하려고 노력해 왔습니다. 문제는, 그들은 애매한 작은 버거라는 것입니다. 하나의 박테리아는 보이지 않을 수 있지만 과학자들은 많은 사람들이 함께 자라서 식민지를 형성함으로써 연구해야합니다. 200 년의 미생물학에서, 우리는 30,000 종의 박테리아를 성장 시켰지만, 우리가 생각하는 모든 것의 1%에 불과합니다.
우리가 그들을 키울 수 있다면 왜 더 많은 종을 발견하지 못했습니까? 이 역설은 그레이트 플레이트 수 이상으로 알려져 있습니다.
과거를 살펴보십시오
우리가 외출 할 때마다 손을 씻는 유행병의 시대에, 의사는 부검을하는 것에서 산성화를 일시 중지하지 않고 출산을 돕는 것이 틀릴 수없는 것 같습니다. 그러나 최근에 280 년 전까지는 질병과 그들이 어떻게 퍼져 나간 방법에 대해 거의 알지 못했습니다.
박테리아에 대한 우리의 이해는 질병에서 비롯되었습니다. 1800 년대의 일부 과학자들은 Miasma로 알려진“나쁜 공기”가 콜레라와 같은 질병을 일으켰다 고 생각했습니다. 다른 사람들, 특히 그리스인과 로마인들은 사람의“유머”에 불균형을 비난했습니다. 해독제가 다른 인 질병을 일으킨 음식 에이 독을 추가하십시오. 음식!
그의 작업대에서 미생물 학자 Robert Koch의 구아시 그림 (사진 크레디트 :Wellcome Collection/Creative Commons)
미생물학의 혁명은 Robert Koch와 Louis Pasteur와 함께 제공되었습니다. 루이스 파스퇴르 (Louis Pasteur)는 유명하게“생식 이론”을지지했다.
Robert Koch는 실험실에서 박테리아를 재배 한 최초의 사람이었습니다.
박테리아는 접시에서 분리되어 자란 경우에만 시각화 될 수 있습니다. 판은 박테리아가 자랄 수있는 음식이있는 매체입니다. 식민지로 알려진 한 유형의 박테리아의 덩어리가 형성되면 한 유형의 박테리아를 특징 짓는 것이 훨씬 쉬워지고 박테리아가 육안으로 보입니다. Koch의 접시 버전은 작은 유리 접시로, 굳을 수있는 젤라틴 용액으로 가득 찬 작은 유리 접시로 박테리아가 자라서 먹이를 줄 수있는 층을 형성합니다. 박테리아는 공중에도 존재하므로 접시를 오염으로부터 보호하기 위해 젤라틴으로 가득 찬 유리 판을 뒤집은 종 항아리로 덮을 것입니다.
Koch의 박테리아 성장 기술의 벨 항아리와 접시 (사진 크레디트 :Creative Commons &Shutterstock)
이 방법은 멍청한 곳과는 거리가 멀었습니다. 젤라틴은 유용했지만 쉽게 망치고 변색이 발생하기 쉽습니다. 벨 항아리는 무겁고 협상하기가 어렵습니다. 그것들을 제거하는 데 시간이 걸렸으므로 오염이 발생할 수있었습니다.
Koch의 작품에서 영감을 얻은 Koch의 실험실의 Julius Richard Petri라는 젊은 연구원은 Petri Plate를 혁신했습니다. 페트리는 한 접시를 다른 판으로 덮고 약간 더 큰 판을 덮는 아이디어를 생각해내어 페트리 접시를 발명했습니다.
가벼운 거꾸로 된 플레이트는 벨 항아리보다 움직이기가 훨씬 쉬워 작업을 훨씬 더 빨리 수행하고 오염을 방지 할 수있었습니다. 이 우아하고 단순한 디자인은 향후 100 년 동안 변하지 않았습니다. 지금도 Julius Petri의 판은 동일하지만 가벼운 아크릴 플라스틱이 사용되어 미생물 학자가 한 번에 수십 개의 층을 쌓아서 운반 할 수 있습니다.
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Koch와 그의 박테리아 스케치 (사진 크레디트 :Creative Commons)
젤라틴의 문제는 Koch의 실험실 직원 중 한 사람의 아내 인 Fanny Hesse에 의해 해결되었습니다. 그녀는 당시 가장 일반적으로 Chinagrass로 알려진 한천의 사용을 제안했습니다. 그녀는 잼과 젤리에 그들을 사용했고, 그들이 변색되지 않았다는 것을 알아 차렸다. 한천은 또한 특성을 잃지 않고 젤라틴보다 훨씬 높은 온도로 가열 될 수 있습니다.
한천과 페트리 플레이트로 미생물학의 세계가 혁명을 일으켰습니다. 따라서 박테리아 도금의 현대적인 방법이 탄생했습니다.
그래서 문제는 무엇입니까?
박테리아는 전문가입니다. 수백 종의 종은 수백 개의 특정 조건에 적응했습니다. 한천과 실내 온도를 좋아하는 박테리아를 쉽게 재배하는 것은 쉽습니다. 이 종은 오염되어 다른 것을 성장시키는 것을 어렵게 만들 수 있습니다.
그러나 더 이국적인 조건에 사는 박테리아는 어떻습니까? 심해 열수 통풍구의 박테리아 나 결장의 홈에있는 박테리아는 어떻습니까? 실험실에서 이러한 조건을 어떻게 모방하겠습니까?
이 작업을 수행하는 한 가지 방법은 다른 박테리아를 제외합니다. Mr Staphylococcus aureus와 같은 항생제 내성 박테리아를 재배하고 싶다면 다른 모든 박테리아를 죽인 후 항생제가있는 매체를 넣을 것입니다. 질소를 연료로만 사용하는 박테리아의 경우 질소가없는 배지에서 자랄 수 있습니다. 질소를 사용하지 않는 박테리아는 생존하지 않습니다.
다른 박테리아는 의무적 인 공생으로 알려져 있습니다. 우리의 장내 박테리아를 생각하십시오. 그들은 우리 장의 서식지가 번성하기 위해 요구합니다. 단순히 제거하고 자라는 것은 종종 효과가 없습니다. 이것은 모든 박테리아의 경우입니다.이 박테리아는 공생적으로 결합하는 유기체가 절대적으로 필요합니다.
이 모든 기술은 공부하고자하는 박테리아가 처음으로 판에서 자랄 수 있다고 가정하지만 사실은 아닙니다. 한천 플레이트에서 자라거나 분리 할 수없는 수천 종의 박테리아가 있습니다. 이것은 큰 판 수 이상으로 알려진 것, 우리가 알고있는 박테리아의 수와 실제로 성장할 수있는 수의 차이입니다.
우리는 플레이트에서 자랄 수있는 것보다 현미경에서 관찰 가능한 박테리아가 훨씬 많기 때문에 큰 플레이트 수 이상이 존재한다는 것을 알고 있습니다.
플레이트 카운트 이상은 미생물학 자의 근무이기 때문에 미생물 학자에게 두통입니다. 그것은 특정 박테리아에서 항생제의 효능을 테스트하는 것과 같이 동일한 박테리아를 두 가지 다른 처리에 노출시켜 어떤 일이 발생하는지 확인할 수 있습니다. 새로운 박테리아가 성장하는 것도 항생제 내성 증가에 대한 인종에서 항생제를 발견하는 데 중요합니다. 도금은 또한 박테리아에서 DNA를 분리 할 수있는 핵심 단계입니다. DNA가 없으면 우리는 다른 박테리아가 어떻게 관련되어 있는지 이해할 수 없거나 지구상의 모든 생명의 진화 기원을 추적 할 수 없습니다.
다음에 오는 것?
최근 미생물 기술의 발전에도 불구하고, 그것은 새로운 분야로 남아 있습니다. 점점 더 많은 것을 발견함에 따라 더 자세히 이해할 수 있습니다.
도금의 새로운 기술과 다양한 박테리아 프로파일의 필수 환경을 모방하는 창의적인 방법을 통해 실험실에서 더 많은 다양성을 키울 수 있습니다. 이 세대의 Semelweiss, Koch, Petri 및 Fanny Hesse는 혁신, 학습 및 조용한 혁명을 이끌고 있습니다. 이러한 최종 혁신을 통해 우리는 새로운 항생제를 발견하고, 현미경의 삶에 대해 더 많이 배우고, 아마도 존재해야 할 최초의 유기체를 식별 할 수 있습니다!
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