- Sergei Winogradsky คือใคร?
- คอลัมน์ Winogradsky คืออะไร?
- เกิดอะไรขึ้นในกระดูกสันหลัง?
- การแบ่งเขตของคอลัมน์ Winogradsky
- โซนไร้อากาศ
- โซนแอโรบิค
- การประยุกต์ใช้งาน
- อ้างอิง
คอลัมน์ Winogradskyเป็นอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับการเพาะปลูกของประเภทที่แตกต่างกันของเชื้อจุลินทรีย์ มันถูกสร้างขึ้นโดยนักจุลชีววิทยาชาวรัสเซีย Sergei Winogradsky การเจริญเติบโตของจุลินทรีย์จะแบ่งชั้นตลอดคอลัมน์
การแบ่งชั้นจะดำเนินการตามข้อกำหนดทางโภชนาการและสิ่งแวดล้อมของสิ่งมีชีวิตแต่ละกลุ่ม สำหรับสิ่งนี้จะมีการจัดหาสารอาหารและแหล่งพลังงานประเภทต่างๆให้กับอุปกรณ์
คอลัมน์ Winogradsky นำมาและแก้ไขจาก: UPVD-BioEcoL3-2010 จาก Wikimedia Commons
คอลัมน์นี้เป็นอาหารเลี้ยงเชื้อที่ได้รับการปรับปรุงซึ่งจุลินทรีย์ในกลุ่มต่างๆจะเจริญเติบโต หลังจากระยะเวลาการเจริญเติบโตที่สามารถอยู่ได้ตั้งแต่หลายสัปดาห์ถึงหลายเดือนจุลินทรีย์เหล่านี้จะมีอยู่ในจุลภาคเฉพาะ
จุลินทรีย์ที่สร้างขึ้นจะขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้และความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตที่พัฒนา
Sergei Winogradsky คือใคร?
Sergey Winogradsky (1856-1953) ผู้สร้างคอลัมน์ที่มีชื่อของเขาเป็นนักจุลชีววิทยาชาวรัสเซียที่เกิดในเคียฟซึ่งเป็นเมืองหลวงของยูเครนในปัจจุบัน นอกจากจะเป็นนักจุลชีววิทยาแล้วเขายังเป็นผู้เชี่ยวชาญด้านนิเวศวิทยาและการศึกษาดินอีกด้วย
การทำงานของเขากับจุลินทรีย์ที่ต้องอาศัยกำมะถันและกระบวนการทางเคมีชีวภาพของไนโตรเจนทำให้เขามีชื่อเสียงมาก เขาอธิบายจุลินทรีย์ใหม่ ๆ จำนวนมากรวมถึงสกุล Nitrosomona และ Nitrobacter เขายังเป็นผู้ค้นพบการสังเคราะห์ทางเคมี
ในบรรดาการยอมรับมากมายที่ได้รับจากนักจุลชีววิทยาคนนี้ได้รับการเสนอชื่อให้เป็นสมาชิกกิตติมศักดิ์ของ Moscow Society of Natural Sciences
เขายังเป็นสมาชิกของ French Academy of Sciences ในปีพ. ศ. 2478 เขาได้รับเหรียญ Leeuwenhoek ซึ่งได้รับการยกย่องจาก Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences เขาได้รับเชิญจากหลุยส์ปาสเตอร์ให้เป็นหัวหน้าฝ่ายจุลชีววิทยาที่สถาบันปาสเตอร์
คอลัมน์ Winogradsky คืออะไร?
อุปกรณ์นี้ไม่มีอะไรมากไปกว่าแก้วหรือกระบอกพลาสติกที่บรรจุวัสดุต่างกัน กระบอกสูบเต็มไปหนึ่งในสามของความจุด้วยตะกอนหรือโคลนที่อุดมไปด้วยอินทรียวัตถุ
ต่อจากนั้นจะมีการเติมเซลลูโลสและอินทรียวัตถุอื่น ๆ ซึ่งจะทำหน้าที่เป็นแหล่งคาร์บอนอินทรีย์ ในฐานะที่เป็นแหล่งของกำมะถันแคลเซียมซัลเฟตจะถูกเพิ่มและเติมแคลเซียมคาร์บอเนตเพื่อรักษาสมดุลของ pH คอลัมน์เสร็จสมบูรณ์ด้วยน้ำจากแม่น้ำทะเลสาบบ่อน้ำ ฯลฯ
จากนั้นอุปกรณ์จะต้องสุกหรือบ่มภายใต้แสงแดดหรือแสงประดิษฐ์เป็นระยะเวลาสองสามสัปดาห์ถึงสองสามเดือน หลังจากนั้นกระดูกสันหลังจะคงตัวและมีการสร้าง microhabitats ที่กำหนดไว้อย่างดี ในแต่ละจุลินทรีย์เฉพาะ microhabitat จะพัฒนาตามความต้องการเฉพาะของมัน
เกิดอะไรขึ้นในกระดูกสันหลัง?
จุลินทรีย์กลุ่มแรกที่ตั้งรกรากในคอลัมน์จะเริ่มใช้องค์ประกอบของคอลัมน์และปล่อยก๊าซและสารอื่น ๆ ที่จะยับยั้งหรือสนับสนุนการพัฒนาสายพันธุ์อื่น ๆ
เมื่อเวลาผ่านไปกิจกรรมของจุลินทรีย์และกระบวนการทางชีวภาพจะผลิตสารเคมีและการไล่ระดับสีตามแนวคอลัมน์ ด้วยเหตุนี้ช่องต่างๆจะถูกสร้างขึ้นเพื่อการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์
การปล่อยให้เสานี้โตเต็มที่หรือฟักตัวภายใต้แสงแดดหรือแสงประดิษฐ์เป็นเวลาหลายสัปดาห์หรือหลายเดือนจะเกิดการไล่ระดับของออกซิเจนและซัลไฟด์
สิ่งนี้ช่วยให้สามารถพัฒนาระบบนิเวศของจุลินทรีย์ที่มีโครงสร้างซึ่งมีจุลินทรีย์หลากหลายชนิด ด้วยวิธีนี้กระบวนการทั้งหมดที่อนุญาตให้มีการบำรุงรักษาวัฏจักรของสารอาหารจะเกิดขึ้นในคอลัมน์
บริเวณด้านบนของเสาที่สัมผัสกับอากาศจะมีออกซิเจนมากที่สุดซึ่งจะกระจายลงด้านล่างอย่างช้าๆ
ในแบบคู่ขนานผลิตภัณฑ์ที่สร้างขึ้นในส่วนล่างของคอลัมน์ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์จากการย่อยสลายของเซลลูโลสและไฮโดรเจนซัลไฟด์จะแพร่กระจายในแนวตั้งขึ้นไป
การแบ่งเขตของคอลัมน์ Winogradsky
โซนไร้อากาศ
การสร้างและการแพร่กระจายของสารจุลินทรีย์เนื่องจากการไล่ระดับสีทางเคมีต่างๆทำให้เกิดการกระจายของกลุ่มสิ่งมีชีวิตตามความต้องการ
การกระจายนี้คล้ายกับการกระจายตัวในธรรมชาติ ด้วยวิธีนี้คอลัมน์ Winogradsky จะจำลองการกระจายของจุลินทรีย์ในแนวตั้งที่พบในทะเลสาบทะเลสาบและอื่น ๆ
ส่วนล่างของคอลัมน์นั้นปราศจากออกซิเจนและอุดมไปด้วยไฮโดรเจนซัลไฟด์แทน ในบริเวณนี้แบคทีเรียที่ไม่ใช้ออกซิเจนเช่น Clostridium จะย่อยสลายเซลลูโลส ได้ผลิตภัณฑ์จากกรดอินทรีย์ที่ย่อยสลายแอลกอฮอล์และไฮโดรเจน
สารที่ผลิตโดย Clostridium ทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นสำหรับซัลเฟตรีดิวซ์เช่น Desulfovibrio ในทางกลับกันเหล่านี้ใช้ซัลเฟตหรือรูปแบบอื่น ๆ ของกำมะถันออกซิไดซ์บางส่วน
ในฐานะที่เป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายพวกเขาจะปล่อยก๊าซไข่เน่าและรับผิดชอบต่อความเข้มข้นสูงของก๊าซนี้ที่ฐานของคอลัมน์
การปรากฏตัวของแบคทีเรียลดซัลเฟตบนคอลัมน์จะแสดงเป็นพื้นที่มืดที่ฐานของคอลัมน์ เหนือแถบฐานสองแถบตื้นปรากฏขึ้นโดยมีสายพันธุ์ที่ใช้ไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่ผลิตในแถบล่าง ทั้งสองแถบนี้ถูกครอบงำโดยแบคทีเรียสังเคราะห์แสงแบบไม่ใช้ออกซิเจน
เบสส่วนใหญ่ของแถบเหล่านี้มีแบคทีเรียกำมะถันสีเขียว (คลอโรฟอร์ม) แถบถัดไปถูกครอบงำโดยแบคทีเรียกำมะถันสีม่วงของสกุล Chromatium ใกล้แถบเหล่านี้แบคทีเรียที่ลดธาตุเหล็กจะปรากฏขึ้นเช่น Gallionella, Bacillus หรือ Pseudomonas
แบคทีเรียสีเขียวกำมะถัน (Chlorobiaceae) ที่ด้านล่างของคอลัมน์ Winogradsky ภาพจาก: kOchstudiO, Mikrobiologie Praktikum Universität Kassel März 2007. ถ่ายและแก้ไขจาก: https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Green_d_winogradsky.jpg
โซนแอโรบิค
ออกซิเจนเริ่มปรากฏขึ้นอีกเล็กน้อย แต่ในความเข้มข้นต่ำมาก บริเวณนี้เรียกว่า microaerophilic
ที่นี่แบคทีเรียเช่น Rhodospirillum และ Rhodopseudomonas ใช้ประโยชน์จากออกซิเจนที่หายาก ไฮโดรเจนซัลไฟด์ยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรียขนาดเล็กเหล่านี้
โซนแอโรบิคแบ่งออกเป็นสองชั้น:
- ฐานส่วนใหญ่แสดงโดยอินเทอร์เฟซโคลนน้ำ
- พื้นที่ด้านนอกสุดประกอบด้วยเสาน้ำ
แบคทีเรียในสกุลเช่น Beggiatoa และ Thiothrix พัฒนาที่ส่วนต่อประสานกับน้ำโคลน แบคทีเรียเหล่านี้สามารถออกซิไดซ์กำมะถันที่มาจากชั้นล่าง
ในส่วนของคอลัมน์น้ำนั้นถูกตั้งรกรากโดยสิ่งมีชีวิตที่หลากหลายรวมถึงไซยาโนแบคทีเรียเชื้อราและไดอะตอม
การประยุกต์ใช้งาน
- คอลัมน์ของ Winogradsky มีการใช้งานที่หลากหลายโดยที่บ่อยที่สุด ได้แก่ :
- ตรวจสอบความหลากหลายของการเผาผลาญของจุลินทรีย์
- ศึกษาการสืบทอดระบบนิเวศ
- การเพิ่มคุณค่าหรือการแยกแบคทีเรียใหม่
-Bioremediation การทดสอบ
- การสร้างไบโอไฮโดรเจน
- ศึกษาอิทธิพลของปัจจัยแวดล้อมที่มีต่อโครงสร้างชุมชนของจุลินทรีย์และพลวัตและแบคทีเรียที่เกี่ยวข้อง
อ้างอิง
- DC Anderson, RV Hairston (1999). คอลัมน์ Winogradsky และฟิล์มชีวภาพ: แบบจำลองสำหรับการเรียนการสอนการหมุนเวียนสารอาหารและการสืบทอดในระบบนิเวศ ครูชีววิทยาชาวอเมริกัน
- DJ Esteban, B.Hysa, C.Bartow-McKenney (2015). การกระจายเชิงพื้นที่และเชิงพื้นที่ของชุมชนจุลินทรีย์ของคอลัมน์ Winogradsky PLOS ONE
- เจพีโลเปซ (2008). คอลัมน์ Winogradsky ตัวอย่างจุลชีววิทยาพื้นฐานในห้องปฏิบัติการมัธยมศึกษา นิตยสารยูเรกาเกี่ยวกับการสอนและการเผยแพร่วิทยาศาสตร์
- Sergei Winogradsky บน Wikipedia สืบค้นจาก en.wikipedia.org.
- ML de Sousa, PB de Moraes, PRM Lopes, RN Montagnolli, DF de Angelis, ED Bidoia (2012) สีย้อมสิ่งทอได้รับการบำบัดด้วยโฟโตอิเล็กโทรไลต์และตรวจสอบโดยคอลัมน์ Winogradsky วิทยาศาสตร์วิศวกรรมสิ่งแวดล้อม.
- คอลัมน์ Winogradsky บน Wikipedia สืบค้นจาก en.wikipedia.org.