میکروبیولوژی چیست؟

در حالی که برخی از میکروب‌ها به دلیل ارتباط برخی از میکروب‌ها با بیماری‌های مختلف انسانی ترس دارند، بسیاری از میکروب‌ها همچنین مسئول بسیاری از فرآیند‌های مفید مانند تخمیر صنعتی (به عنوان مثال تولید الکل، سرکه و لبنیات)، تولید آنتی بیوتیک هستند و به عنوان وسایل نقلیه مولکولی عمل می‌کنند.

کد خبر: ۵۶۶۴۵۰

۰۶ مهر ۱۴۰۰

به گزارش اقتصادآنلاین به نقل از تابناک باتو، میکروبیولوژی (به فرانسوی: Microbiologie) (از یونانی [μῑκρος- [mīkros به‌معنای "کوچک، ریز" و βίος [bios]به‌معنای "زندگی، زیست" و -λογία [logia]به‌معنای "سخن، گفتن" و در علوم به‌معنی مطالعه و شناخت) مطالعه ریزاندامگانی است که تک‌سلولی، چندسلولی یا بی‌سلولی اند. میکروبیولوژی دربرگیرنده چندین زیرشاخه شامل ویروس‌شناسی، باکتری‌شناسی، آغازیان‌شناسی، قارچ‌شناسی، ایمنی‌شناسی و انگل‌شناسی است.

ریزاندامگان یوکاریتوی دارای اندامک‌های غشادارند که شامل قارچ‌ها و آغازیان می‌شوند، در حالی که همه پروکاریوت‌ها ریزاندام اند، اما تمایزشان با دیگر موارد مذکور در نداشتن غشا بوده و جاندارانی، چون باکتری‌ها و باستانیان (آرکی ها) را دربرمی‌گیرند. میکروبیولوژیست‌ها به طور سنتی به کشت، رنگ آمیزی و ریزبینی (میکروسکوپی) در مطالعاتشان تکیه می‌کنند. با این حال، کمتر از ۱٪ از ریزاندامگان موجود در محیط‌های معمولی را با ابزار‌های کنونی می‌توان به صورت ایزوله (جدا از محیط) کشت کرد. میکروبیولوژیست‌ها اغلب به ابزار‌های زیست‌شناسی ملکولی، چون شناسایی بر اساس توالی یابی DNA تکیه می‌کنند، مانند توالی ژنی ۱۶S rRNA که جهت شناسایی باکتریایی به‌کار می‌رود.

ویروس‌ها به‌طور متغیر (یعنی توافق نظر کلی وجود ندارد) به‌عنوان جاندار درنظرگرفته شده‌اند، به گونه‌ای که توسط برخی به عنوان جانداران ساده و توسط برخی دیگر به عنوان ملکول‌های پیچیده در نظر گرفته شده اند. 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 ویروس شناسان پس از تحقیقات متوجه شدند که "پروتئین‌های عفونی" دلیل چنین بیماری‌هایی هستند.

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

تاریخچه

«کاری که من برای مدت‌های مدید انجام داده‌ام، به منظور لذت ناشی از تحسینی که امروز از من می‌شود نبوده است، بلکه مخصوصاً به خاطر هوس پس از کسب دانش بوده. آنگونه که دقت کردم، این هوس در من بیش از دیگران استقرار یافته. ازین رو، هرگاه چیز قابل توجهی پیدا می‌کنم، فکر می‌کنم که وظیفه ام است تا کشفیاتم را روی کاغذ بیاورم، چنان که تمام مردم باهوش از آن آگاهی یابند.»

آنتونی فان لیوونهوک، در نامه‌ای به تاریخ ۱۲ ژوئن ۱۷۱۶. «آنتونی وان لیوونهوک، هنوز یکی از ناشناخته‌ترین شخصیت‌ها در پیدایش زیست‌شناسی تجربی به حساب می‌رود. نگاه رایج این است که لیوونهوک به صورت ناپخته و غیر منظم کار کرد، روش‌های تحقیقاتی آزمون نیافته‌ای را به کار گرفت که از ظرافت و بی‌طرفی برخوردار نبودند. از او شخصیتی تفننی ساخته اند. میکروسکوپ‌هایش پیش پا افتاده توصیف شده و در مورد این که آیا بسیاری از مشاهداتش مربوط به خودش بوده یا نه، تردید ایجاد کرده اند. تحقیقات اخیر نشان می‌دهد که این نگاه‌ها دچار خطا می‌باشند. کار‌های او از روز علاقه فطری و کوشش و پشتکار تحمل رنج‌ها بوده است. گرچه که ممکن است ما شواهدی از فهم قطره‌ای او از ماده آلی را ببینیم (و در حقیقت، اغلب به این نگاه به عنوان مدرکی از بی کفایتی‌های مشاهداتی او یاد می‌شود)، این مشغله فکری نمی‌تواند از دو اصل بنیادی کار‌های او انحراف ایجاد کند: (الف) توانایی واضح در ساخت فرایند‌های آزمایشگاهی که برای زمانه‌اش، منطقی و تکرار پذیر بوده و (ب) اراده برای پرواز در صحنه معضلات زمانه (همچون نظریه خلق‌الساعه) و همزمان با روشنگری مدارک جدید، رها کردن عقایدی که در گذشته رایج بوده‌اند. لوونهوک در روش خود برای تحلیل یک مساله، قادر بود تا بسیاری از قواعد زمینه‌ای آزمایش کردن را چیده، و نه تنها علم میکروسکوپی را، بلکه فلسفه زیست‌شناسی تجربی را نیز پایه ریزی کند.»

برایان جی. فورد، لیوونهوک محقق، ۱۹۹۲ ابن سینا وجود میکروارگانیسم‌ها (ریزاندامگان) را فرضیه‌سازی کرد.

وجود میکروارگانیسم‌ها (ریزاندامگان)، قرن‌ها پیش از کشفشان فرضیه‌سازی شده بودند. گفته شده که وجود حیات میکروبیولوژیکی غیر قابل رؤیت با چشم غیرمسلح، توسط مکتب جینیسم، که حاصل آموخته‌های مهاویرا بوده، در اوایل قرن ششم پیش از میلاد پیش بینی شده بود. پاول دونداس، می‌نویسد که ماهاویرا، وجود مخلوقات دیده نشده میکروبی را در زمین، آب، هوا و آتش، مسلم می‌انگاشته است. جین اسکریپچرز، نیگوداس را توصیف کرده، که مخلوقاتی زیر-میکروسکوپی اند 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 سکنا شود، در مخالفت با این کار هشدار می‌داد که "به علت تولید مثل موجودات کوچکی غیر قابل مشاهده با چشم که با شناوری در هوا، از طریق دهان و بینی وارد بدن شده و ایجاد بیماری‌های جدی می‌کنند. " در عصر طلایی تمدن اسلامی، دانشمندان فارسی، وجود میکروارگانیسم‌ها (ریزاندامگان) را فرض می‌گرفتند، از جمله این افراد: 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 شناخته شده از آبله را در کتابش به نام الحاوی ارائه نمود. در ۱۵۴۶، جیرولامو فراکاستورو پیشنهاد کرد که بیماری همه‌گیری توسط موجودات مستقل بذر مانندِ قابل انتقالی ایجاد می‌شوند که قادرند عفونت را از طریق تماس مستقیم، غیر-مستقیم یا ناقلان منتقل نمایند.

میکروبیولوژی چیست؟

رشته‌ی میکروبیولوژی به مطالعه میکروارگانیسم‌ها می‌پردازد، آن‌هایی که تک سلولی (single cell)، چند سلولی (cell colony) یا فاقد سلول (lacking cells) هستند.

میکروارگانیسم‌های یوکاریوتی دارای اندامک‌های متصل به غشا بوده و شامل قارچ‌ها و پروتیست‌ها هستند، در حالی که ارگانیسم‌های پروکاریوتی – همه آن‌ها میکروارگانیسم هستند – به طور معمول به عنوان فاقد اندامک‌های متصل به غشا طبقه بندی می‌شوند و شامل باکتری‌ها و آرکی‌ها هستند. میکروب شناسان به طور سنتی به فرهنگ، رنگ آمیزی و میکروسکوپ اعتماد می‌کردند. با این حال، کمتر از ۱ ٪ از میکروارگانیسم‌های موجود در محیط‌های مشترک را می‌توان به طور جداگانه با استفاده از وسایل فعلی کشت داد. میکروب شناسان اغلب به ابزار‌های زیست شناسی مولکولی مانند شناسایی مبتنی بر توالی DNA متکی هستند، به عنوان مثال توالی ژن ۱۶S rRNA که برای شناسایی باکتری‌ها استفاده می‌شود.

پیدایش رشته‌ی باکتری شناسی

رشته باکتری شناسی (بعداً زیرشاخه رشته میکروبیولوژی) در قرن نوزدهم توسط فردیناند کوهن، گیاه شناس، تأسیس شد که مطالعات وی بر روی جلبک‌ها و باکتری‌های فتوسنتز باعث شد تا وی چندین باکتری از جمله باسیلوس و بگجیاتو را توصیف کند. کوهن همچنین اولین کسی بود که طرحی را برای طبقه بندی طبقه بندی باکتری‌ها تهیه کرد و اندوسپور‌ها را کشف کرد. لویی پاستور و رابرت کوچ همرزمان کوه بودند و غالباً به ترتیب پدران میکروبیولوژی مدرن و میکروب شناسی پزشکی محسوب می‌شوند. پاستور مشهورترین مجموعه او با آزمایشاتی است که برای نفی نظریه تولید خود به خودی در آن زمان انجام می‌شود و در نتیجه هویت میکروب شناسی را به عنوان یک علم بیولوژیکی تقویت می‌کند. یکی از دانشجویان وی، Adrien Certes، بنیانگذار میکروبیولوژی دریایی محسوب می‌شود. پاستور همچنین روش‌هایی برای نگهداری غذا (پاستوریزاسیون) و واکسن‌ها علیه چندین بیماری مانند سیاه زخم، و با مرغ و هاری طراحی کرد. کوچ بیشتر به خاطر مشارکت در نظریه میکروب بیماری شناخته شده است، ثابت می‌کند که بیماری‌های خاص توسط میکروارگانیسم‌های بیماریزا خاص ایجاد شده اند. او یک سری معیار‌ها را ایجاد کرد که به عنوان فرضیه‌های کوچ شناخته شده اند. کوچ یکی از اولین دانشمندانی بود که بر روی جداسازی باکتری‌ها در کشت خالص تمرکز کرد و در نتیجه چندین باکتری جدید از جمله مایکوباکتریوم توبرکلوزیس، عامل ایجاد کننده سل را توصیف کرد.

در حالی که پاستور از بنیانگذاران رشته میکروب شناسی محسوب می‌شوند، اما کار آن‌ها تنوع واقعی دنیای میکروب‌ها را به دلیل تمرکز انحصاری آن‌ها بر میکروارگانیسم‌ها که دارای ارتباط پزشکی مستقیم هستند، به درستی منعکس نمی‌کند. فقط در اواخر قرن نوزدهم و کار مارتینوس بیجرینک و سرگئی وینوگرادسکی بود که وسعت واقعی رشته‌ی میکروبیولوژی آشکار شد. Beijerinck دو سهم عمده در میکروب شناسی داشت: کشف ویروس‌ها و توسعه تکنیک‌های محیط کشت غنی. در حالی که کار وی بر روی ویروس موزاییک تنباکو اصول اساسی ویروس شناسی را ایجاد کرد، این توسعه محیط کشت غنی بود که با اجازه دادن به پرورش طیف وسیعی از میکروب‌ها با فیزیولوژی‌های بسیار متفاوت، فوری‌ترین تأثیر را در رشته‌ی میکروب شناسی داشت. وینوگرادسکی اولین کسی بود که مفهوم شیمی درمانی را توسعه داد و بدین وسیله نقش اساسی میکروارگانیسم‌ها را در فرآیند‌های ژئوشیمیایی نشان داد. وی مسئول اولین جداسازی و توصیف هر دو باکتری‌های نیتریک کننده و تثبیت کننده نیتروژن بود. Felix d’Herelle میکروبیولوژیست فرانسوی-کانادایی در سال ۱۹۱۷ باکتریوفاژ‌ها را کشف کرد و یکی از اولین میکروبیولوژیست‌های کاربردی بود.

کاربرد‌های رشته‌ی میکروبیولوژی

در حالی که برخی از میکروب‌ها به دلیل ارتباط برخی از میکروب‌ها با بیماری‌های مختلف انسانی ترس دارند، بسیاری از میکروب‌ها همچنین مسئول بسیاری از فرآیند‌های مفید مانند تخمیر صنعتی (به عنوان مثال تولید الکل، سرکه و لبنیات)، تولید آنتی بیوتیک هستند و به عنوان وسایل نقلیه مولکولی عمل می‌کنند. انتقال DNA به ارگانیسم‌های پیچیده مانند گیاهان و حیوانات. دانشمندان همچنین از دانش خود در مورد میکروب‌ها برای تولید آنزیم‌های مهم بیوتکنولوژی مانند Taq polymerase، ژن‌های گزارشگر برای استفاده در سایر سیستم‌های ژنتیکی و تکنیک‌های جدید زیست شناسی مولکولی مانند سیستم دو هیبریدی مخمر استفاده کرده اند.

برای تولید صنعتی اسید‌های آمینه می‌توان از باکتری‌ها استفاده کرد. Corynebacterium glutamicum یکی از مهمترین گونه‌های باکتریایی است که سالانه بیش از دو میلیون تن آمینو اسید تولید می‌کند، عمدتا L- گلوتامات و L- لیزین. از آنجا که برخی از باکتری‌ها توانایی سنتز آنتی بیوتیک‌ها را دارند، برای اهداف دارویی از جمله استرپتومایسس برای ساخت آنتی بیوتیک‌های آمینوگلیکوزید استفاده می‌شود.

ویژگی‌های یک میکروبیولوژیست

داشتن حافظه حفظی خوب

آپدیت بودن علمی

علاقمند به پژوهش

دارا بودن قدرت تجزیه و تحلیل بالا

داشتن ویژگی‌های مدیریتی

صبور بودن

داشتن دقت بالا

داشتن توانمندی کار با نرم افزار‌های آماری و کامپیوتری

انواع گرایش‌های میکروبیولوژی

میکروبیولوژی پزشکی: به بررسی میکروب‌های بیماری زا برای انسان می‌پردازد. ذکر این نکته حائز اهمیت است که تعداد میکروب‌های بیماری زا در مقایسه با میکروب‌های مفید بسیار کم است.

میکروبیولوژی غذایی: به بررسی تولید مواد غذایی با بهره گیری از میکروب‌های مفید می‌پردازد.

میکروبیولوژی صنعتی: به بررسی استفاده از میکروب‌های مفید در تولید مواد صنعتی مانند اسیدها، کودها، در رفع آلودگی‌های محیط زیست، شناخت آفات گیاهی و راه‌های مقابله با آنها، استخراج فلزات سنگین، تصفیه نفت و موارد دیگر می‌پردازد.

وظایف میکروبیولوژیست

انجام آزمایش‌ها و پژوهش‌های مختلف برای کنترل کیفیت مواد غذایی و استفاده بهینه و مناسب از میکروارگانیسم‌ها در تولید مواد غذایی جدید و بهینه کردن مواد غذایی موجود

انجام آزمایشات مختلف در جهت استفاده از میکروارگانیسم‌ها برای کنترل آلودگی‌های محیط زیست و شیوع مواد سمی

فرصت‌های شغلی رشته میکروبیولوژی

فارغ التحصیلان این رشته (میکروبیولوژیست ها) می‌توانند در سازمان‌های حوزه بهداشت و درمان، پژوهشگاه‌های نفت، آزمایشگاه‌های پاتولوژی و میکروب شناسی بیمارستان ها، بخش‌های تحقیقاتی صنایع غذایی و دارویی، کشاورزی، محیط زیست، تهیه لوازم آزمایشگاهی و… مشغول به کار شوند و به عنوان کارشناس آزمایشگاه تشخیص طبی، پژوهشگر، کارشناس آزمایشگاه غذا، دارو و بهداشتی، کارشناس آزمایشگاه واکسن و سرم و کارشناس مواد خوراکی، آشامیدنی، آرایشی و بهداشتی به فعالیت بپردازند.

بخاطر ارتباط زیاد میکروبیولوژی با صنایع مختلف و کاربردش، موقعیت‌های شغلی متنوع و زیادی برای میکروبیولوژیست‌ها وجود دارد.

البته آن‌هایی که تحصیلات عالی داشته باشند، از وضعیت بهتری در این بازار کار برخوردار خواهند بود.

در ایران فارغ التحصیلان رشته میکروبیولوژی با مشکلاتی روبرو هستند که برخی از آن‌ها عبارتند از: ‌عمده کار میکروبیولوژیست‌ها مربوط به آزمایشگاه هاست، اما متاسفانه واحد‌های عملی در دانشگاه به نسبت نیاز این رشته کمتر تدریس می‌شوند و در نتیجه یک فارغ‌التحصیل کارشناسی آمادگی لازم برای ورود به بازار کار را ندارد. در واقع سهم دانشجوی میکروبیولوژی از دانشگاه، دانسته‌های تئوری است و از طرفی فضای کاری فارغ‌التحصیلان میکروبیولوژی با فارغ‌التحصیلان علوم آزمایشگاهی مشترک است و از آنجایی که آن‌ها در طول دوران تحصیل خود واحد‌های عملی بیشتری در مقایسه با دانشجویان رشته میکروبیولوژی می‌گذرانند، به مهارت‌هایی می‌رسند که امکان اشتغال بیشتر و بهتری را برایشان فراهم می‌کند.

از آنجایی که هر سال بر تعداد فارغ‌التحصیلان میکروبیولوژی افزوده می‌شود و همان طور که کار آن با برخی رشته‌های نزدیک به این رشته مانند علوم آزمایشگاهی مشترک است، بهتر است هر فارغ‌التحصیلی تلاش کند تا ارشد قبول شود و بعد از آن وارد مرحله دکترا شود تا بتواند با پایه حقوقی خوب در یک آزمایشگاه فعالیت کند.

برای شرکت در کنکور کارشناسی‌ارشد باید همه جوانب را سنجید، چون فارغ التحصیلان میکروبیولوژِی در چند امتحان کنکور می‌توانند شرکت کنند که یکی وابسته به وزارت علوم و دیگری وزارت بهداشت است؛ یکی هم کنکور دانشگاه آزاد است. تنها کارشناس ارشد با اخذ مدرک از وزارت بهداشت می‌تواند پس از فارغ شدن از درس به همراه ۲ دکتر پاتولوژ، اقدام به تاسیس آزمایشگاه کند و مدارک دانشگاه آزاد و وزارت علوم از این امتیاز بی بهره اند.