Hva er Winogradsky-kolonnen og hva er den til?

2796
Abraham McLaughlin

De Winogradsky-kolonnen Det er et apparat som brukes til dyrking av forskjellige typer mikroorganismer. Den ble opprettet av den russiske mikrobiologen Sergei Winogradsky. Veksten av mikroorganismer vil være stratifisert gjennom hele kolonnen.

Stratifisering utføres basert på ernæringsmessige og miljømessige krav til hver gruppe organismer. For dette tilføres forskjellige typer næringsstoffer og energikilder til enheten..

Winogradsky-kolonnen. Tatt og redigert fra: UPVD-BioEcoL3-2010 [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) eller GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl. html)], fra Wikimedia Commons.

Kolonnen er et beriket kulturmedium, der mikroorganismer fra forskjellige grupper vil vokse. Etter en modningsperiode som kan vare mellom flere uker og flere måneder, vil disse mikroorganismene bli tilgjengelige i spesifikke mikrohabitater.

Mikrohabitatene som er opprettet, vil avhenge av materialet som brukes og innbyrdes forhold mellom organismer som utvikler seg.

Artikkelindeks

  • 1 Hvem var Sergei Winogradsky?
  • 2 Hva er Winogradsky-kolonnen?
  • 3 Hva skjer i kolonnen?
  • 4 Soneinndeling av Winogradsky-spalten
    • 4.1 Anaerob sone
    • 4.2 Aerob sone
  • 5 bruksområder
  • 6 Referanser

Hvem var Sergei Winogradsky?

Sergei Winogradsky (1856-1953), skaperen av kolonnen som bærer navnet hans, var en russisk mikrobiolog født i Kiev, nå hovedstaden i Ukraina. I tillegg til å være mikrobiolog, var han også ekspert på økologi og jordstudier.

Hans arbeid med svovelavhengige mikroorganismer og nitrogenbiogeokjemiske prosesser ga ham stor anseelse. Han beskrev mange nye mikroorganismer, inkludert slektene Nitrosomon Y Nitrobacter. Han var også oppdageren av kjemosyntese.

Blant de mange anerkjennelsene som denne mikrobiologen mottok, blir det kåret til æresmedlem av Moskva samfunn for naturvitenskap..

Han var også medlem av det franske vitenskapsakademiet. I 1935 mottok han Leeuwenhoek-medaljen, en anerkjennelse gitt av Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences. Han ble invitert av Louis Pasteur selv til å være sjef for mikrobiologi ved Pasteur Institute.

Hva er Winogradsky-kolonnen?

Denne enheten er ikke mer enn en glass- eller plastsylinder som inneholder forskjellige materialer. Sylinderen fylles til en tredjedel av sin kapasitet med slam eller gjørme rik på organisk materiale.

Deretter tilsettes cellulose og annet organisk materiale, som vil tjene som kilde til organisk karbon. Som svovelkilde tilsettes kalsiumsulfat og kalsiumkarbonat tilsettes for å opprettholde pH-balansen. Kolonnen er ferdig med vann fra en elv, innsjø, brønn osv..

Enheten må deretter modnes eller ruges i sollys eller kunstig lys i noen få uker til noen måneder. Etter den tiden stabiliserer ryggraden og veldefinerte mikrohabitater etableres. Spesifikke mikroorganismer vil utvikle seg i hvert mikrohabitat i henhold til deres spesielle krav..

Hva skjer i ryggraden?

De første mikroorganismene som koloniserer kolonnen vil begynne å bruke elementene i kolonnen og frigjøre gasser og andre stoffer som vil hemme eller favorisere utviklingen av andre arter..

Etter hvert som tiden går, vil aktiviteten til mikroorganismer og abiotiske prosesser produsere kjemiske og miljømessige gradienter gjennom hele kolonnen. Takket være dette vil forskjellige nisjer bli generert for mikrobiell vekst..

Ved å la denne kolonnen modnes eller ruge under sollys eller kunstig lys i flere uker eller måneder, dannes graderinger av oksygen og sulfider..

Dette tillater utvikling av et strukturert mikrobielt økosystem med et bredt utvalg av mikrohabitater. På denne måten foregår alle prosessene som tillater vedlikehold av næringssykluser i kolonnen..

Det øvre området av kolonnen, i kontakt med luft, vil være det rikeste på oksygen, som sakte vil diffundere nedover..

Samtidig vil produktene som genereres i den nedre delen av kolonnen, produktet av nedbrytningen av cellulose og hydrogensulfid, diffundere vertikalt oppover..

Soneinndeling av Winogradsky-kolonnen

Anaerob sone

Dannelsen og diffusjonen av mikrobielle metabolitter, på grunn av de forskjellige kjemiske gradientene, stammer fra en fordeling av grupper av organismer i henhold til deres behov..

Denne fordelingen er lik den som er etablert i naturen. På denne måten simulerer Winogradsky-kolonnen den vertikale mikrobielle fordelingen som finnes i blant annet innsjøer, laguner..

Den nedre delen av kolonnen er helt uten oksygen og er i stedet rik på hydrogensulfid. I dette området er anaerobe bakterier som Clostridium de nedbryter cellulose. Som et resultat av denne nedbrytningen oppnås organiske syrer, alkoholer og hydrogen..

Metabolittene produsert av Clostridium tjene som et substrat for sulfatreduserende arter, for eksempel Desulfovibrio. Disse bruker i sin tur sulfater eller andre former for delvis oksidert svovel.

Som et sluttprodukt frigjør de hydrogensulfid og er ansvarlige for de høye konsentrasjonene av denne gassen ved bunnen av kolonnen..

Tilstedeværelsen av sulfatreduserende bakterier på kolonnen er vist som mørke områder ved bunnen av kolonnen. Over basalbåndet vises to grunne bånd, med arter som bruker hydrogensulfidet produsert i det nedre båndet. Disse to båndene domineres av anaerobe fotosyntetiske bakterier..

Den mest basale av disse båndene inneholder de grønne svovelbakteriene (Klorobium). Det neste båndet domineres av de lilla svovelbakteriene i slekten Kromatium. I nærheten av disse båndene dukker det opp jernreduserende bakterier, som f.eks Gallionella,  Bacillus eller Pseudomonas.

Svovelgrønne bakterier (Chlorobiaceae) nederst i en Winogradsky-kolonne. Foto fra: kOchstudiO, Mikrobiologie Praktikum Universität Kassel März 2007. Tatt og redigert fra: https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Green_d_winogradsky.jpg.

Aerob sone

Litt høyere opp i søylen begynner oksygen å dukke opp, men i veldig lave konsentrasjoner. Dette området kalles mikroaerofilt.

Her, bakterier som Rhodospirillum Y Rhodopseudomonas de utnytter det knappe oksygenet som er tilgjengelig. Hydrogensulfid hemmer veksten av disse mikroaerofile bakteriene.

Den aerobe sonen er delt inn i to lag:

  • Den mest basale av dem, representert ved gjørme-vann-grensesnittet.
  • Det ytterste området består av vannsøylen.

Ved gjørme-vann-grensesnittet kan bakterier av slekter som Beggiatoa Y Thiothrix. Disse bakteriene kan oksidere svovelet som kommer fra de nedre lagene.

Vannkolonnen er på sin side kolonisert av et stort mangfold av organismer, inkludert cyanobakterier, sopp og kiselalger..

applikasjoner

-Winogradsky-kolonnen har forskjellige bruksområder, blant de hyppigste er:

-Undersøk mikrobielt metabolsk mangfold.

-Studer økologiske sekvenser.

-Berikelse eller isolasjon av nye bakterier.

-Bioremedieringsforsøk.

-Generering av biohydrogen.

-Å studere påvirkning av miljøfaktorer på den mikrobielle samfunnsstrukturen og dynamikken og tilhørende bakteriofager.

Referanser

  1. D.C. Anderson, R.V. Hairston (1999). Winogradsky-kolonnen og biofilmer: modeller for undervisning i næringssyklus og suksess i et økosystem. Den amerikanske biologilæreren.
  2. DJ. Esteban, B. Hysa, C. Bartow-McKenney (2015). Temporal og romlig fordeling av det mikrobielle samfunnet av Winogradsky-kolonner. PLOS ETT.
  3. J.P. López (2008). Winogradsky-søylen. Et eksempel på grunnleggende mikrobiologi i et videregående utdanningslaboratorium. Eureka Magazine on Science Teaching and Dissemination.
  4. Sergei Winogradsky. På Wikipedia. Gjenopprettet fra en.wikipedia.org.
  5. M.L. de Sousa, P.B. de Moraes, P.R.M. Lopes, R.N. Montagnolli, D.F. de Angelis, E.D. Bidoia (2012). Tekstilfargestoff behandlet fotoelektrolytisk og overvåket av Winogradsky-kolonner. Miljøteknikk.
  6. Winogradsky-kolonnen. På Wikipedia. Gjenopprettet fra en.wikipedia.org.

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.