Що таке Виноградська колона і для чого вона?



The Виноградская колона Це апарат, що використовується для вирощування різних типів мікроорганізмів. Його створив російський мікробіолог Сергій Виноградський. Зростання мікроорганізмів буде у стратифікованій формі вздовж колони.

Стратифікація здійснюється на основі поживних та екологічних вимог кожної групи організмів. Для цього в пристрій надходять різні типи поживних речовин і джерел енергії.

Колонка являє собою збагачену культуральне середовище, де ростуть мікроорганізми різних груп. Після періоду дозрівання, який може тривати від декількох тижнів до декількох місяців, ці мікроорганізми будуть поміщені в певні мікрорайони.

Створені мікрорайони залежатимуть від використовуваного матеріалу та взаємозв'язків між організмами, що розвиваються.

Індекс

  • 1 Хто був Сергій Виноградський?
  • 2 Що таке Виноградська колона??
  • 3 Що відбувається в колонці?
  • 4 Зональність колони Виноградського
    • 4.1 Анаеробна зона
    • 4.2 Аеробна зона
  • 5 Використання
  • 6 Посилання

Хто був Сергієм Виноградським?

Сергій Виноградський (1856-1953), творець колони, що носить його ім'я, був російським мікробіологом, народженим у Києві, нинішній столиці України. Окрім мікробіолога, він також був експертом з екології та грунтознавства.

Його робота з мікроорганізмами, залежними від сірки і біогеохімічними процесами азоту, давала йому велику популярність. Він описав численні нові мікроорганізми, серед них, пологи Нітросомони і Nitrobacter. Він також був першовідкривачем хемосинтезу.

Серед численних визнань, отриманих цим мікробіологом, називають почесним членом Московського товариства природничих наук.

Він також був членом Французької академії наук. У 1935 році він отримав медаль Левенгука, визнану Королівською голландською академією мистецтв і наук. Він був запрошений самим Луї Пастером, щоб стати начальником мікробіології Інституту Пастера.

Що таке Виноградська колона??

Цей пристрій є не чим іншим, як циліндром зі скла або пластику, що містить різні матеріали. Циліндр заповнюється до однієї третини його ємності грязьовим або брудною багатою органічною речовиною.

Потім додають целюлозу та будь-які інші органічні речовини, які служать джерелом органічного вуглецю. Сульфат кальцію додають в якості джерела сірки і додають карбонат кальцію для підтримки рН-балансу. Колонка комплектується водою з річки, озера, колодязя і т.д..

Потім пристрій повинен визрівати або інкубувати при сонячному або штучному освітленні протягом декількох тижнів до декількох місяців. Після цього стовпчик стабілізується і встановлюються чітко визначені мікрооточення. У кожному мікрообласті будуть розроблені специфічні мікроорганізми відповідно до їх конкретних вимог.

Що відбувається в колонці?

Перші мікроорганізми, що колонізують колону, почнуть використовувати елементи колони і викидати гази та інші речовини, які будуть гальмувати або сприяти розвитку інших видів.

З плином часу активність мікроорганізмів і абіотичних процесів буде виробляти хімічні та екологічні градієнти вздовж колони. Завдяки цьому будуть генеруватися різні ніші для росту мікроорганізмів.

Дозволяючи цю колонку дозрівати або інкубувати під сонячним світлом або штучним освітленням протягом декількох тижнів або місяців, утворюються градієнти кисню та сульфіду.

Це дозволяє розвивати структуровану мікробіологічну екосистему з великою різноманітністю мікроселищ. Таким чином у колоні виробляються всі процеси, які дозволяють підтримувати цикли живлення.

Верхня частина колони, що контактує з повітрям, буде найбагатшою в кисні, яка повільно дифундує вниз.

Паралельно, продукти, що утворюються в нижній частині колони, продукт деструкції целюлози і сірководню, дифундують вертикально вгору.

Виноградская колона зонування

Анаеробна зона

Генерування та дифузія мікробних метаболітів, обумовлених різними хімічними градієнтами, породжує розподіл груп організмів відповідно до їх вимог.

Цей розподіл подібний до того, що встановлено в природі. Таким чином, Виноградська колона імітує вертикальне мікробне поширення, що зустрічається в озерах, лагунах, серед інших.

Нижня частина колони повністю вільна від кисню і, навпаки, багата сірководнем. У цій області такі анаеробні бактерії, як Клостридій Деградують целюлозу. Отримано продукт цієї деградації органічних кислот, спиртів і водню.

Метаболіти продукуються Клостридій наприклад, служать субстратом для відновлювальних сульфатів видів Desulfovibrio. Ці, у свою чергу, використовують сульфати або інші форми частково окисленої сірки.

В якості кінцевого продукту вони вивільняють сірководень і несуть відповідальність за високі концентрації цього газу в основі колони.

Присутність сульфатредукуючих бактерій в колонці показано як темні ділянки в основі колони. Над базальною смугою з'являються дві смуги невеликої глибини, у яких використовуються сірководень, що утворюється в нижній смузі. У цих двох смугах переважають анаеробні фотосинтетичні бактерії.

Найбільш базальні з цих смуг містять зелені бактерії сірки (Хлорбій). У наступній смузі переважають фіолетові сірчані бактерії роду Cromatium. Поруч з цими смугами з'являються бактерії, які знижують кількість заліза, наприклад Gallionella,  Bacillus o Pseudomonas.

Аеробна зона

Трохи далі в колонці починає з'являтися кисень, але в дуже низьких концентраціях. Ця область називається мікроаерофільною.

Тут бактерії люблять Rhodospirillum і Rhodopseudomonas скористайтеся наявним дефіцитом кисню. Сірководень пригнічує розвиток цих мікроаерофільних бактерій.

Аеробна зона розділена на два шари:

  • Найбільш базальні з них, представлені грязьовими водами.
  • Зовнішня зона формується стовпом води.

У грязьовій воді взаємодіють такі бактерії, як Beggiatoa і Тіотрікс. Ці бактерії можуть окислювати сірку з нижчих шарів.

Водний стовп, з іншого боку, колонізується великою різноманітністю організмів, включаючи ціанобактерії, гриби та діатоми.

Використання

-Колона Виноградського має декілька застосувань, серед яких найчастіше:

-Досліджують мікробне метаболічне різноманіття.

-Вивчення екологічних сукцесій.

-Збагачення або виділення нових бактерій.

-Аналізи біоремедіації.

-Генерація біоводню.

-Вивчення впливу факторів навколишнього середовища на структуру мікробів та динаміку співтовариства та пов'язані з ними бактеріофаги.

Список літератури

  1. D.C. Андерсон, Р.В. Hairston (1999). Виноградская колонка і біоплівки: моделі для навчання циклічності поживних речовин і послідовності в екосистемі. Американський вчитель біології.
  2. D.J. Esteban, B. Hysa, C. Bartow-McKenney (2015). Тимчасовий і просторовий розподіл мікробного співтовариства виноградських колон. PLOS ONE.
  3. J.P. Лопес (2008). Виноградська колона. Приклад базової мікробіології в лабораторії середньої школи. Журнал «Еврика» з питань викладання та розповсюдження наук.
  4. Сергій Виноградський У Вікіпедії. Отримано з en.wikipedia.org.
  5. М.Л. від Sousa, P.B. de Moraes, P.R.M. Лопес, Р.Н. Montagnolli, D.F. de Angelis, E.D. Bidoia (2012). Текстильний барвник обробляють фотоэлектролитически і контролюють за допомогою виноградських колонок. Інженерна наука про навколишнє середовище.
  6. Виноградская колона. У Вікіпедії. Отримано з en.wikipedia.org.