Els cultius purs són el dogma clau de la microbiologia al segle XX. Per entendre l'essència d'aquest concepte, val la pena recordar que els bacteris són molt petits i morfològicament difícils de distingir. Però es diferencien en els processos bioquímics, i aquesta és precisament la seva principal característica d'espècie. Però en un entorn normal, no estem davant d'un tipus de bacteri, sinó d'un bioma sencer: una comunitat que s'influeix mútuament i és impossible destacar el paper d'un microorganisme. I aquí és on necessitem un cultiu o una soca pura d'una espècie concreta.
Caçadors de microbis i agar-agar
La genial idea d'aïllar cultius purs de microbis pertany al microbiòleg mèdic Heinrich Hermann Robert Koch (1843-1910). El que va descobrir l'agent causant de l'àntrax, el còlera i la tuberculosi i és considerat merescudament el fundador de la bacteriologia i l'epidemiologia.
És ellva inventar el mètode dels cultius purs, quan s'aplica un cultiu diluït de microbis a un medi nutritiu basat en polisacàrid d'agar-agar i una colònia d'organismes completament idèntics creix a partir d'una cèl·lula. És clarament visible a ull nu i és específic de cada espècie.
La seva invenció va donar impuls al desenvolupament de la microbiologia i la taxonomia dels microorganismes. Després de tot, era possible cultivar qualsevol microbi en la seva forma pura i examinar cent milions de cèl·lules com una.
Sense disminuir els èxits de Koch
Val la pena assenyalar que els associats i estudiants de Koch van contribuir a aquest invent. Per tant, la idea d'utilitzar agar-agar pertany a Fanny Angelina Hesse, l'esposa de l'assistent de Koch, W. Hesse.
Un altre ajudant de Koch, el bacteriòleg Julius Richard Petri (1852-1921), va suggerir fer créixer colònies de bacteris en plats de vidre plans. Avui, fins i tot els escolars coneixen les plaques de Petri.
Dogma de la microbiologia
Cultiu pur (ascènic): conjunt (població o soca) de microorganismes que tenen propietats morfològiques i bioquímiques idèntiques i són descendents d'una cèl·lula.
L'aïllament d'una cultura pura implica la implementació de tres etapes:
- Obtenció i acumulació del cultiu de microorganismes.
- Aïllament de la cultura pura.
- Determinació i verificació de la puresa del cultiu.
Mètodes d'aïllament de cultiu pur
En microbiologia, s'utilitzen els mètodes següents per obtenir cultiu axènicorganismes:
- Mètodes mecànics (inoculació en plaques de Petri amb una espàtula o bucle, inoculació per dilució d'agar - untar en placa, mètode de separació basat en la motilitat dels microorganismes).
- Biològic: mètode en què s'infecten animals de laboratori susceptibles a un patogen. Així és com s'aïllen cultius purs de bacteris del cos dels ratolins (per exemple, pneumococs i bacils de tularèmia).
- Mètodes basats en la resistència selectiva dels microorganismes a determinats factors. Quan s'escalfa, per exemple, tots els bacteris que formen espores moriran, mentre que els bacteris que no formen espores romandran en cultiu pur. Quan s'exposen als àcids, els bacteris sensibles a ells moren, mentre que els resistents als àcids (per exemple, els bacils de la tuberculosi) sobreviuen. L'impacte dels antibiòtics deixa en el medi un cultiu pur de microorganismes que no hi són sensibles. La creació d'un entorn lliure d'oxigen separarà els aerobis dels anaerobis.
Per a què serveix
S'apliquen cultures pures:
- En taxonomia científica a l'hora de classificar (determinar el lloc filogenètic del sistema) microorganismes.
- En l'estudi de l'herència i la variabilitat dels organismes.
- En diagnòstic infecciós i detecció de patògens.
- Quan s'aïlla un cultiu pur de bacteris que condueixen a la deterioració dels aliments.
- En la producció de vitamines, enzims, antibiòtics, sèrums i vacunes.
- A la indústria alimentària (producció de pa, vi,kvas i cervesa (bacteris acètics i llevats de fongs unicel·lulars), productes d'àcid làctic (lactobacils i bacteris làctics)).
- En biotecnologia i en l'estudi de virus.
A la natura, tot és completament diferent
Als anys 90 del segle passat, tot va canviar de sobte respecte a les cultures pures. Va resultar que quan els microorganismes de dues soques pures es combinen en un tub d'assaig, es comporten de manera molt diferent del que ho fan sols. Els processos bioquímics de la seva activitat vital s'influeixen (suprimeixen o estimulen) mútuament. Això és exactament el que passa als biomes naturals.
La conclusió és senzilla: les propietats del cultiu pur al laboratori no es poden extrapolar als biomes naturals.
Revolució genòmica
La identificació genòmica de microorganismes ha donat un altre cop. Inicialment, per a l'anàlisi genòmica dels microorganismes, els genetistes moleculars van triar una regió d'ARN ribosòmic comuna a tots els bacteris. D'acord amb les diferències en la seqüència de nucleòtids en aquest àcid nucleic, tots els bacteris es van distribuir en funció de la relació filogenètica.
Va ser llavors quan va resultar que les soques cultivades i els bacteris que vam estudiar representen aproximadament el 5% de tots els bacteris que habiten el nostre planeta. I, a diferència de les soques culturals, no sabem res sobre les seves propietats i bioquímica.
Un cop trobat la seqüència corresponent en el genoma d'una soca natural, només la podem situar a l'arbre filogenètic iSuposem que a la natura té les mateixes propietats que la soca més propera d'una línia pura.
I què hi ha després?
La seqüenciació del genoma bacterià d'una sola cèl·lula encara està en el futur. Avui, tot i que és car i molt difícil. Així, les línies pures segueixen sent la "reserva daurada" de la microbiologia.
Tot i que les dificultats continuen. Per exemple, recentment s'han estudiat els bacteris dels "fumadors negres" situats al fons de l'oceà. Es va descriure el microorganisme i es va seqüenciar el seu genoma sense aïllar un cultiu pur.
Una situació similar existeix amb els bacteris que viuen a les profunditats de les mines d'or. Va resultar que aquesta és una línia pura de microorganismes: els descendents d'un bacteri.
No obstant això, aquests organismes no creixen en medis nutritius, i fins ara ningú ha aconseguit fer créixer una colònia d'una soca pura.
Notícies de biotecnologia
La humanitat s'enfronta a moltes preguntes en el desenvolupament d'aquesta branca del coneixement aplicat. I no només biològic, sinó també ètic. Fins a quin punt una persona pot canviar el món que l'envolta i no perjudicar-lo? La pregunta continua oberta.
Però avui la biotecnologia s'està introduint a les nostres vides. Així doncs, ja s'han criat soques de bacteris capaços d'alimentar-se de plàstic i descompondre'l. Sempre que ho facin a poc a poc. Però els científics estan treballant en el seu genoma. Ningú s'estranya que tota la insulina humana sigui "fabricada" per bacteris E. coli modificades genèticament.
Una biosíntesi artificialja avui ens subministra biogàs i biocombustibles en forma d'hidrats de carboni d'origen natural de gran molècula (els productes de rebuig de bacteris, fongs protozous que transformen la biomassa dels nostres residus en combustible, energia, productes químics).
La terra de conreu i l'aigua dolça són avui el component més important dels recursos naturals limitats. Les noves biotecnologies (bioremediació) ofereixen la possibilitat d'utilitzar microorganismes per recuperar el seu potencial i eliminar els contaminants.
I això és tot: el futur ja és aquí.
