Mitä mikrobiologia on?
Keskeisesti ottaen mikrobiologia on sellaisten biologisten organismien tutkimista, jotka ovat liian pieniä, jotta niitä voitaisiin nähdä paljain silmin (käyttämättä sellaisia välineitä kuin suurennuslasi tai mikroskooppi jne.). Mikrobiologia on siis omistettu tutkimaan monenlaisten organismien elämää ja ominaisuuksia bakteereista ja arkeoista loismatoihin ympäristöissään.
Tässä tieteenalassa tutkitaan kaikkia organismeihin liittyviä näkökohtia sen määrittämiseksi, miten ne elävät ympäristössään, mutta myös sen selvittämiseksi, miten ne vaikuttavat kulloiseenkin ympäristöönsä ja näin ollen myös muihin niitä ympäröiviin organismeihin (ihmisiin, eläimiin jne.).
Mikrobiologia on osoittautunut yhdeksi biologian tärkeimmistä tieteenaloista, sillä sen avulla on pystytty selvittämään, miten jotkin näistä organismeista aiheuttavat sairauksia, löytämään parannuskeinoja tällaisiin sairauksiin ja jopa käyttämään joitakin mikrobeja teollisiin tarkoituksiin jne.
Joitakin aloja, joihin mikrobiologit voivat erikoistua, ovat mm. seuraavat:
- Immunologia
- Maaperäbiologia
- Teollinen mikrobiologia
- Bioteknologia
- Biogeokemia
- Mikrobigeenitutkimus
- Vesiympäristön mikrobiologiaa
* Tosin mikrobiologian, suurimmaksi osaksi kuvataan mikro-organismien (sellaisten, joita ei voi nähdä paljain silmin) tutkimukseksi, sellaiset ryhmät kuten levät ja sienet sisältävät organismeja, joiden havainnointiin ei välttämättä tarvita erityisiä välineitä. Siksi mikrobiologiaan kuuluu myös joukko organismeja, jotka jäävät perinteisen määritelmän ulkopuolelle.
Mikrobiologian osa-alueet
Mikrobiologian eri osa-alueet jaetaan puhtaisiin ja soveltaviin tieteisiin sekä taksonomiaan.
Bakteriologia
Bakteriologia on mikrobiologian osa-alue, joka käsittelee bakteerien tutkimusta. Tämä haara jakautuu edelleen useisiin erikoisaloihin, joita ovat muun muassa meribakteriologia, terveysbakteriologia, teollisuusbakteriologia, maatalousbakteriologia ja systemaattinen bakteriologia.
Tässä mikrobiologian haarassa keskitytään muun muassa bakteerityyppeihin ja niiden ominaisuuksiin, tauteihin ja sovelluksiin.
Mykologia
Toisin kuin bakteriologia, joka tutkii bakteereja, jotka ovat prokaryoottisia organismeja, mykologia käsittelee sienten tutkimusta, jotka ovat luonteeltaan eukaryoottisia. Erilaisia sieniä (homeet ja hiivat) esiintyy monenlaisissa ympäristöissä, ja ne voivat olla erittäin hyödyllisiä tai haitallisia.
Mykologiassa keskitytään näiden organismien erilaisiin ominaisuuksiin (ominaispiirteet, taksonomia jne.), mikä puolestaan on mahdollistanut niiden käytön eri teollisuudenaloilla panimoista elintarvikkeisiin ja lääketieteeseen.
Mykologiaan erikoistuneita kutsutaan mykologeiksi.
Protozoologia
Protozoologia on yksi uudemmista taksonomiaan perustuvista mikrobiologian haaroista. Se on alatutkimusala, joka käsittelee alkueläinten tutkimusta. Kuten sienet, nämä ovat eukaryoottisia organismeja, joihin kuuluvat sellaiset ryhmät kuin amoeboidit, sädesienet, sporosaanit , ja flagellaatit.
Kun otetaan huomioon, että suuri osa näistä organismeista on yhdistetty eläimiin ja ihmisten sairauksiin, prototsoolologit keskittyvät niiden taksonomian ja morfologisten näkökohtien lisäksi niiden luokitteluun luokittelutarkoituksessa, mutta myös lääketieteelliseen merkitykseen.
Joitakin yleisiä esimerkkejä alkueläinten aiheuttamista taudeista ovat malaria, unitauti sekä ameebaperäinen punatauti.
Fykologia
Fykologia on mykologian tavoin yksi mikrobiologian osa-alueista, joka käsittelee monisoluisten eliöiden tutkimusta. Toisin kuin mykologia, fykologia käsittelee kuitenkin erityyppisten levien tutkimista, joita esiintyy erityyppisissä ympäristöissä.
Vaikka ne voivat olla olemassa pieninä mikro-organismeina, joita esiintyy kellumassa meressä, jotkut levät kasvavat muodostaen suuria leviä, joita esiintyy vesiympäristöissä.
Sen lisäksi, että levät ovat osa ravintoketjua, ne osallistuvat myös hapen tuotantoon, minkä vuoksi ne ovat tärkeitä mikrobiologiassa.
Fykologiaa tutkivia henkilöitä (esim. Carl Adolph Agardh) kutsutaan fykologeiksi.
Parasiitologia
Parasiitologia on laaja mikrobiologian osa-alue, joka käsittelee loisten tutkimusta. Suurimmaksi osaksi parasitologia käsittelee organismeja, joita esiintyy kolmessa pääryhmässä, joihin kuuluvat alkueläimet, helmintit (madot) ja niveljalkaiset.
Koska parasitologia käsittelee tauteja aiheuttavia organismeja (sekä vektoreita), siihen ovat vaikuttaneet useat muut tieteenalat, kuten muun muassa immunologia ja biokemia.
Mykologian ja fykologian tavoin parasitologia käsittää sekä yksisoluisten että monisoluisten organismien tutkimisen.
Parasitologiaa tutkivia kutsutaan parasitologeiksi.
Immunologia
Immunologia on tieteenala, joka käsittelee immuunijärjestelmän tutkimusta. Se on ollut 1700-luvulta lähtien yksi tärkeimmistä tutkimusaloista, jonka pyrkimykset on suunnattu immuunijärjestelmän tehostamiseen, jotta se voisi suojella elimistöä sairauksilta.
On syytä huomata, että vaikka sairaudet johtuvat erilaisista organismeista ja vieraista aineista, ne voivat johtua myös immuunijärjestelmästä itsestään autoimmuniteettitapauksissa.
Kehon, taudinaiheuttajien ja immuunijärjestelmän välistä suhdetta tutkimalla tutkijat ovat saavuttaneet merkittäviä edistysaskeleita ja läpimurtoja, jotka ovat mahdollistaneet aikoinaan yhteiskunnassa yleistyneiden sairauksien hävittämisen.
Nämä ponnistelut näkyvät edelleen tutkimuksissa, jotka koskevat muun muassa tällaisia tauteja ja Ebolaa eri puolilla maailmaa havaittujen taudinpurkausten joukossa.
Immunologiaa tutkivaa henkilöä kutsutaan immunologiksi.
Virologia
Virologia on mikrobiologian haara, joka käsittelee virusten tutkimusta. Toisin kuin useimmat muut organismit, joita kuvataan joko yksisoluisiksi tai monisoluisiksi, virukset ovat akellulaarisia mikrobeja, joilla on yksinkertaiset rakenteet ja jotka tarvitsevat isäntäsoluja lisääntyäkseen.
Koska virukset tarvitsevat isäntäsoluja lisääntyäkseen, ne myös päätyvät vaikuttamaan soluihin ja näin ollen aiheuttamaan sairauksia.
Virologiassa tutkijat keskittyvät myös sellaisiin näkökohtiin kuten biokemiaan, levinneisyyteen, molekyylibiologiaan sekä virusten evoluutioon, minkä ansiosta
on mahdollista paitsi ymmärtää niitä myös kehittää parannuskeinoja joihinkin näiden loisten aiheuttamiin vakavimpiin tauteihin (aids jne.).
Lisää viruksista.
Nematologia
Nematologia on monisoluisten sukkulamatojen tutkimusta käsittelevä tieteenala. Nematodit tunnetaan myös nimellä pyöreämadot, ja niihin kuuluu erilaisia organismeja (matoja), joita esiintyy maapallon eri ympäristöissä (niitä löytyy maaperästä, mudasta, hiekasta, vuorista jne.).
Tutkimusten mukaan nematodit kuuluvat planeettamme runsaimpiin eliöihin. Nematologia mikrobiologian haarana on mahdollistanut näiden matojen luokittelun niiden yleisen morfologian, elinympäristöjen sekä sen perusteella, aiheuttavatko ne sairauksia jne.
Nematologiaa tutkivia kutsutaan nematologeiksi.
Taksonomian lisäksi mikrobiologia luokitellaan myös puhtaisiin tieteisiin.
Joitakin yleisimpiä luokkia ovat mm. seuraavat:
– Mikrobisytologia – käsittelee eliöiden rakennetta ja toimintaa
– Mikrobifysiologia – on mikrobiologian haara, joka käsittelee eliöiden eri osia ja normaaleja toimintoja (eliön eri osien toiminta)
– Mikrobiologian ekologia – haara, joka käsittelee eliön ympäristöä/elinympäristöä. Näin voidaan ymmärtää, miten organismi on vuorovaikutuksessa ja vaikuttaa ympäristöönsä
– Mikrobigenetiikka – käsittelee organismin geneettistä rakennetta. Sitä käytetään organismin eri kantojen ja fenotyyppien tunnistamiseen ja organismien luokitteluun sellaisenaan
Sovellettu mikrobiologia
Mikäli taksonomian luokittelussa keskitytään organismiin ja sen yleisiin ominaisuuksiin, soveltavassa mikrobiologiassa keskitytään siihen, miten eri organismeja voidaan käyttää (soveltaa) tietyissä prosesseissa tai millaisia vaikutuksia niillä voi olla eri teollisuudenaloilla.
Joitakin tärkeimpiä sovellukseen perustuvia mikrobiologian osa-alueita ovat:
Elintarvikemikrobiologia
Tutkimuksissa keskitytään erilaisiin elintarvikkeita saastuttaviin/vaurioittaneisiin mikro-organismeihin ja sellaisiin, joita voidaan käyttää mm. elintarvikkeiden käsittelyyn/muokkaukseen. Mikrobiologiassa kiinnitetään erityistä huomiota muun muassa sellaisiin mikro-organismeihin kuin homeet, hiivat ja bakteerit, jotka joko hyödyttävät tai vaikuttavat kielteisesti elintarvikemateriaalin laatuun kansanterveydelliset huolenaiheet huomioon ottaen.
* Elintarvikemikrobiologia liittyy useisiin muihin aloihin (immunologiaan ja molekyylibiologiaan jne.), ja se käsittää muun muassa elintarvikkeiden jalostukseen ja säilöntään, elintarvikkeiden ainesosiin, tuotantoon ja käymiseen liittyviä näkökohtia.
lääketieteellinen mikrobiologia
Tämä on mikrobiologian osa-alue, joka käsittelee erityyppisten organismien (infektion aiheuttajien) aiheuttamien sairauksien diagnosointia, ehkäisyä ja hoitoa. Tämä tieteenala liittyy siis moniin muihin aloihin, kuten virologiaan, bakteriologiaan, immunologiaan ja itämikrobiologiaan.
Teollinen mikrobiologia
Tämä mikrobiologian osa-alue käsittelee tiettyjen mikro-organismien käyttöä teollisessa tuotannossa. Täällä tutkimukset kohdistuvat näiden organismien käyttöön tuottojen lisäämiseksi ja maksimoimiseksi muun muassa polttoaine-, lääke- ja kemianteollisuudessa. Täällä mikro-organismien käyttö mahdollistaa massatuotannon suuria markkinoita varten.
Viljelymikrobiologia
Viljelymikrobiologia käsittelee mikrobeja, jotka liittyvät kasvi- ja eläintauteihin ja tuotantoon. Sinänsä se ei keskity ainoastaan näiden organismien lääketieteelliseen merkitykseen, vaan myös niiden taloudelliseen merkitykseen maanviljelijöille ja koko teollisuudelle. Maatalousmikrobiologian tavoitteena on ratkaista maatalouskäytännöissä havaittuja ongelmia ja auttaa samalla lisäämään viljelijöiden satoja.
Joitakin muita mikrobiologian aloja, jotka perustuvat sovelluksiin, ovat mm. seuraavat:
– Maaperän mikrobiologia – Tämä on mikrobiologian haara, joka käsittelee maaperän mikro-organismien tutkimista ja sitä, miten ne vaikuttavat maaperän ominaisuuksiin
– Farmaseuttinen mikrobiologia. Koskee mikro-organismien käyttöä saastumisen estämiseen sekä lääkkeiden kehittämiseen
– Eläinlääketieteellinen mikrobiologia – Keskittyy tauteja aiheuttaviin mikrobeihin
– Mikrobiologinen biotekniikka – Mikrobiologian ja biotekniikan osa-alue, jonka tavoitteena on mikrobien käyttäminen hyödyllisiin tarkoituksiin: Sen tavoitteena on tehostaa mikrobien käyttöä jokapäiväisessä elämässä. Hyvä esimerkki tästä on Gates-säätiön parhaillaan (tätä kirjoitettaessa) tekemä tutkimus, jossa pyritään käyttämään annettuja bakteereja perinteisten jätevesijärjestelmien korvaamiseksi.
Vrt. myös: Solubiologia
Lue tarkemmin erityisesti:
Mikro-organismit
Unosoluiset organismit
Monisoluiset organismit
Miten bakteerit aiheuttavat sairauksia?
Katso mikrobiologian ja biokemian erot
Palaa mikrobiologian pääsivulta MicroscopeMasterin kotisivulle
P. D. Sharma. (2010). Mikrobiologia. Google books.
Robert A. Samson. (2016). Solukonstituutio, veden ja ravinnon tarve sekä sekundaarimetaboliitit. Environmental Mycology in Public Health.
Stuart Hogg. (2005). Essential Microbiology. Glamorganin yliopisto, Yhdistynyt kuningaskunta.
Linkit
.