میکروبیولوژی: مطالعه ریزاندامگان

میکروبیولوژی، دربرگیرنده چند زیرشاخه همچون: ویروس‌شناسی، باکتری‌شناسی، آغازیان‌شناسی، قارچ‌شناسی، ایمنی‌شناسی و انگل‌شناسی است.

ریزاندامگان یوکاریوتی دارای اندامک‌های غشادارند که شامل قارچ‌ها و آغازیان می‌شوند؛ در حالی که همه پروکاریوتها ریزاندامند؛ اما تمایزشان با دیگر موارد مذکور در نداشتن غشا بوده و جاندارانی همچون باکتری‌ها و باستانیان (آرکی‌ها) را دربرمی‌گیرند. میکروبیولوژیست‌ها به‌طور سنتی به کشت، رنگ‌آمیزی و ریزبینی (میکروسکوپی) در مطالعاتشان تکیه می‌کنند؛ با این حال، کمتر از ۱٪ از ریزاندامگان موجود در محیط‌های معمولی را می‌توان با ابزارهای کنونی به صورت ایزوله (جدا از محیط) کشت کرد. میکروبیولوژیست‌ها اغلب به ابزارهای زیست‌شناسی ملکولی، همچون شناسایی بر اساس توالی یابی DNA تکیه می‌کنند؛ مانند توالی ژنی 16S rRNA که جهت شناسایی باکتریایی به‌کار می‌رود.

ویروسها به‌طور متغیر، به‌عنوان جاندار در نظر گرفته شده‌اند (توافق نظر کلی وجود ندارد) به گونه‌ای که توسط برخی به عنوان جانداران ساده و توسط برخی دیگر به عنوان ملکولهای پیچیده در نظر گرفته شده‌اند. پریونها هرگز به عنوان ریزاندامگان در نظر گرفته نشده، و توسط ویروس‌شناسان مطالعه می‌شوند. در گذشته، اثرات بالینی پریون ناشی از عفونت ویروسی فرض می‌شد؛ اما ویروس‌شناسان پس از پژوهش متوجه شدند که «پروتئین‌های عفونی» دلیل چنین بیماری‌هایی هستند.

وجود ریزاندامگان، قرن‌ها پیش از آنکه برای نخستین بار مشاهده گردند، پیش‌بینی شده بودند؛ برای مثال، جینز در هند و مارکوس ترنتیوس وارو در روم باستان جزو چنین پیش‌بینی‌کنندگانی بودند. نخستین مشاهدات میکروسکوپی ثبت‌شده، اجسام بارورکننده کپک‌ها بودند که توسط رابرت هوک در ۱۶۶۶ ثبت شد؛ اما احتمالاً این کشیش، آتاناسیوس کیرشه بود که به گفته خودش آن‌ها را برای نخستین بار در شیر و مواد فاسد شده در سال ۱۶۵۸ مشاهده کرده بود. آنتونی فان لیوونهوک را «پدر میکروسکوپی» به‌شمار می‌آورند؛ زیرا ریزاندامگان میکروسکپی را در دهه ۱۶۷۰ با استفاده از میکروسکوپی که خودش طراحی کرده بود مشاهده کرد. میکروبیولوژیِ علمی در قرن ۱۹ میلادی از طریق کارهای لویی پاستور در زمینه میکروبیولوژی پزشکی توسعه و تکوین یافت.

 

وجود میکروارگانیسم‌ها (ریزاندامگان)، قرن‌ها پیش از کشفشان فرضیه‌سازی شده بودند. گفته شده که وجود حیات میکروبیولوژیکی غیرقابل رؤیت با چشم غیرمسلح، توسط مکتب جینیسم-که حاصل آموخته‌های مهاویرا بوده-در اوایل قرن ششم پیش از میلاد پیش‌بینی شده بود. پاول دونداس می‌نویسد که ماهاویرا، وجود مخلوقات دیده‌نشده میکروبی را در زمین، آب، هوا و آتش، مسلم می‌انگاشته‌است. جین اسکریپچرز، نیگوداس را توصیف کرده که مخلوقاتی زیر-میکروسکوپی‌اند و عمدتاً در دسته‌جات بزرگی زندگی کرده و زندگی بسیار کوتاهی داشته، و گفته می‌شد که در هر بخش از جهان، شایع بوده حتی در بافت‌های گیاهان و گوشت حیوانات. مارکوس ترنتیوس وارو، از روم باستان، به میکروب‌ها اشاراتی کرد. او هنگامی که قرار بود در مجاورت باتلاقها ساکن شود، در مخالفت با این کار، هشدار می‌داد که «به علت تولیدمثل موجودات کوچکی غیرقابل مشاهده با چشم، با شناوری در هوا، از طریق دهان و بینی وارد بدن شده و ایجاد بیماری‌های جدی می‌کنند.»

در عصر طلایی تمدن اسلامی، دانشمندان ایرانی، وجود میکروارگانیسم‌ها (ریزاندامگان) را مفروض می‌نمودند؛ از جمله، کسانی همچون: ابن سینا در کتابش با عنوان قانون در طب و ابن زهر که هیرههایی به نام جرب را کشف کرد، همچنین زکریای رازی که قدیمی‌ترین توصیف شناخته‌شده از آبله را در کتابش به نام الحاوی ارائه نمود.

در ۱۵۴۶، جیرولامو فراکاستورو پیشنهاد کرد که بیماری همه‌گیری توسط موجودات مستقل بذرمانندِ قابل انتقالی ایجاد می‌شوند که قادرند عفونت را از طریق تماس مستقیم، غیر مستقیم یا ناقلان منتقل نمایند.

 

شاخه‌های میکروبیولوژی را می‌توان به علوم کاربردی تقسیم‌بندی کرد یا براساس تاکسونومی، به این اقسام: باکتریولوژی، میکولوژی، ویرولوژی و فیکولوژی. هم‌پوشانی چشمگیری میان شاخه‌های خاصی از میکروبیولوژی و نیز بین این شاخه‌ها و شاخه‌های دیگر علمی برقرارند، به طوری که جنبه‌های خاصی از این شاخه‌ها را می‌توان فراتر از دیدگاه سنتی میکروبیولوژی توسعه داد. شاخه پژوهشی محض در میکروبیولوژی را، میکروبیولوژی سلولی می‌نامند.

در حالی که برخی افراد از میکروب‌ها به دلیل مشارکتشان در ایجاد بیماری‌های مختلف انسانی، می‌ترسند، بسیاری از میکروب‌ها مسئول فرایندهای متعدد و مفیدی همچون: تخمیر صنعتی (برای مثال در تولید الکل، سرکه و فرآورده لبنی)، تولید آنتی‌بیوتیک و استفاده از آن‌ها به‌عنوان ناقلان مولکولی برای انتقال DNA به موجودات پیچیده‌ای مانند گیاهان و جانوران. همچنین دانشمندان از دانششان در ارتباط با میکروب‌ها، جهت تولید زیست‌فناورانهٔ آنزیمهای مهمی چون تک پلیمراز، ژن‌های گزارشگر برای استفاده در دیگر سامانه‌های ژنتیکی و فنون زیست‌شناسی مولکولی نوین، همچون سامانه مخمر دورَگه، استفاده می‌کنند.

باکتری‌ها را می‌توان برای تولید صنعتی آمینواسیدها مورد استفاده قرار داد. گونه باکتریایی Corynebacterium glutamicum، یکی از مهم‌ترین گونه‌های باکتریایی است که تولید آمینواسیدهای سالانه آن به بیش از دو میلیون تُن می‌رسد که عمدتاً شامل L-گلوتامات و L-لیزین است. از آنجا که برخی از باکتری‌ها قادر به سنتز آنتی‌بیوتیکند، می‌توان از آن‌ها برای مصارف پزشکی بهره برد؛ همچون پیچیده‌قارچ‌ها که از آن‌ها برای تولید آنتی‌بیوتیک‌های آمینوگلیکوزیدی استفاده می‌شود.

• انگل‌شناسی
• قارچ‌شناسی
• ویروس‌شناسی

• مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا. «Microbiology». در دانشنامهٔ ویکی‌پدیای انگلیسی.