Les cultures pures sont le dogme clé de la microbiologie au XXe siècle. Pour comprendre l'essence de ce concept, il convient de rappeler que les bactéries sont très petites et morphologiquement difficiles à distinguer. Mais ils diffèrent par les processus biochimiques, et c'est précisément leur principale caractéristique d'espèce. Mais dans un environnement normal, nous n'avons pas affaire à un type de bactérie, mais à tout un biome - une communauté qui s'influence mutuellement, et il est impossible de distinguer le rôle d'un micro-organisme. Et c'est là que nous avons besoin d'une culture pure ou d'une souche d'une espèce particulière.
Chasseurs de microbes et agar-agar
L'idée géniale d'isoler des cultures pures de microbes appartient au microbiologiste médical Heinrich Hermann Robert Koch (1843-1910). Celui qui a découvert l'agent causal de l'anthrax, du choléra et de la tuberculose et est à juste titre considéré comme le fondateur de la bactériologie et de l'épidémiologie.
C'est luia inventé la méthode des cultures pures, lorsqu'une culture diluée de microbes est appliquée à un milieu nutritif à base de polysaccharide d'agar-agar et qu'une colonie d'organismes complètement identiques se développe à partir d'une cellule. Il est bien visible à l'œil nu et est propre à chaque espèce.
Son invention a donné une impulsion au développement de la microbiologie et de la taxonomie des micro-organismes. Après tout, il était possible de cultiver n'importe quel microbe sous sa forme pure et d'examiner cent millions de cellules comme une seule.
Sans diminuer les réalisations de Koch
Il convient de noter que les associés et les étudiants de Koch ont contribué à cette invention. Ainsi, l'idée d'utiliser l'agar-agar appartient à Fanny Angelina Hesse, l'épouse de l'assistant de Koch - W. Hesse.
Un autre assistant de Koch, le bactériologiste Julius Richard Petri (1852-1921), a suggéré de faire pousser des colonies de bactéries dans des plats en verre plats. Aujourd'hui, même les écoliers connaissent les boîtes de Pétri.
Dogme de la microbiologie
Culture pure (ascénique) - ensemble (population ou souche) de micro-organismes ayant des propriétés morphologiques et biochimiques identiques et descendants d'une cellule.
L'isolement d'une culture pure implique la mise en œuvre de trois étapes:
- Obtenir et accumuler la culture de micro-organismes.
- Isolement de la culture pure.
- Détermination et vérification de la pureté de la culture.
Méthodes d'isolement en culture pure
En microbiologie, les méthodes suivantes sont utilisées pour obtenir une culture axéniqueorganismes:
- Méthodes mécaniques (ensemencement sur boîtes de Pétri à la spatule ou à l'anse, ensemencement par dilution gélosée - étalements sur plaque, méthode de séparation basée sur la motilité des micro-organismes).
- Biologique - une méthode dans laquelle les animaux de laboratoire sensibles à un agent pathogène sont infectés. C'est ainsi que des cultures pures de bactéries sont isolées du corps de souris (par exemple, pneumocoques et bacilles de la tularémie).
- Méthodes basées sur la résistance sélective des micro-organismes à certains facteurs. Lorsqu'elles sont chauffées, par exemple, toutes les bactéries sporulées mourront, tandis que les bactéries non sporulées resteront en culture pure. Lorsqu'elles sont exposées aux acides, les bactéries qui y sont sensibles meurent, tandis que celles qui sont résistantes aux acides (par exemple, les bacilles de la tuberculose) survivent. L'impact des antibiotiques laisse sur le milieu une culture pure de micro-organismes qui n'y sont pas sensibles. La création d'un environnement sans oxygène séparera les aérobies des anaérobies.
À quoi ça sert
Les cultures pures s'appliquent:
- En taxonomie scientifique lors de la classification (détermination de la place phylogénétique dans le système) des micro-organismes.
- Dans l'étude de l'hérédité et de la variabilité des organismes.
- Dans le diagnostic infectieux et la détection d'agents pathogènes.
- Lors de l'isolement d'une culture pure de bactéries qui entraînent la détérioration des aliments.
- Dans la production de vitamines, d'enzymes, d'antibiotiques, de sérums et de vaccins.
- Dans l'agroalimentaire (production de pain, vin,kvas et bière (bactéries acétiques et levure de champignons unicellulaires), produits à base d'acide lactique (lactobacilles et bactéries lactiques)).
- En biotechnologie et dans l'étude des virus.
Dans la nature, tout est complètement différent
Dans les années 90 du siècle dernier, tout a soudainement changé en ce qui concerne les cultures pures. Il s'est avéré que lorsque des micro-organismes de deux souches pures sont combinés dans un tube à essai, ils se comportent tout à fait différemment qu'ils ne le font seuls. Les processus biochimiques de leur activité vitale s'influencent (se suppriment ou se stimulent) les uns les autres. C'est exactement ce qui se passe dans les biomes naturels.
La conclusion est simple: les propriétés de la culture pure en laboratoire ne peuvent pas être extrapolées aux biomes naturels.
Révolution génomique
Un autre coup a été porté par l'identification génomique des micro-organismes. Initialement, pour l'analyse génomique des micro-organismes, les généticiens moléculaires ont choisi une région d'ARN ribosomal commune à toutes les bactéries. Conformément aux différences dans la séquence nucléotidique de cet acide nucléique, toutes les bactéries ont été distribuées sur la base de la relation phylogénétique.
C'est alors qu'il s'est avéré que les souches cultivées et les bactéries que nous avons étudiées représentent environ 5 % de toutes les bactéries habitant notre planète. Et, contrairement aux souches cultivées, nous ne savons rien de leurs propriétés et de leur biochimie.
Ayant trouvé la séquence correspondante dans le génome d'une souche naturelle, on ne peut que la placer sur l'arbre phylogénétique etsupposons que dans la nature, il a les mêmes propriétés que la souche apparentée la plus proche d'une lignée pure.
Et la suite ?
Le séquençage du génome bactérien à partir d'une seule cellule est encore dans le futur. Aujourd'hui, alors que c'est cher et très difficile. Ainsi les lignées pures restent la "réserve dorée" de la microbiologie.
Bien que les difficultés demeurent. Par exemple, les bactéries des « fumeurs noirs » situées au fond de l'océan ont récemment été étudiées. Le micro-organisme a été décrit et son génome séquencé sans isoler de culture pure.
Une situation similaire existe avec des bactéries vivant dans les profondeurs des mines d'or. Il s'est avéré qu'il s'agissait d'une lignée pure de micro-organismes - les descendants d'une bactérie.
Cependant, ces organismes ne poussent pas sur des milieux nutritifs, et jusqu'à présent, personne n'a réussi à faire pousser une colonie d'une souche pure.
Nouvelles de la biotechnologie
L'humanité est confrontée à de nombreuses questions dans le développement de cette branche de la connaissance appliquée. Et pas seulement biologique, mais aussi éthique. Dans quelle mesure une personne peut-elle changer le monde qui l'entoure sans lui nuire ? La question reste ouverte.
Mais aujourd'hui, la biotechnologie fait son entrée dans nos vies. Ainsi, des souches de bactéries capables de se nourrir de plastique et de le décomposer ont déjà été sélectionnées. Tant qu'ils le font lentement. Mais les scientifiques travaillent sur leur génome. Personne n'est surpris que toute l'insuline humaine soit "fabriquée" par des bactéries E. coli génétiquement modifiées.
Une biosynthèse artificiellenous fournit déjà aujourd'hui du biogaz et des biocarburants sous forme de glucides à haut poids moléculaire d'origine naturelle (les déchets des bactéries, des champignons protozoaires qui transforment la biomasse de nos déchets en carburant, énergie, produits chimiques).
Les terres arables et l'eau douce sont aujourd'hui la composante la plus importante des ressources naturelles limitées. Les nouvelles biotechnologies (bioremédiation) offrent la possibilité d'utiliser des micro-organismes pour restaurer leur potentiel et éliminer les polluants.
Et c'est tout - le futur est déjà là.
