Mikroorganismus -
Microorganism

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Eine Ansammlung von Escherichia coli- Bakterien in 10.000-facher Vergrößerung

Ein Mikroorganismus oder Mikrobe , ist ein Organismus von mikroskopischer Größe, die in ihrer existieren können Einzeller Form oder als eine Kolonie von Zellen .

Die mögliche Existenz von unsichtbarem mikrobiellem Leben wurde schon in der Antike vermutet, wie in den Jain-Schriften aus dem 6. Jahrhundert v. Chr. Indien. Die wissenschaftliche Erforschung von Mikroorganismen begann mit ihrer Beobachtung unter dem Mikroskop in den 1670er Jahren durch Anton van Leeuwenhoek . In den 1850er Jahren stellte Louis Pasteur fest, dass Mikroorganismen den Verderb von Lebensmitteln verursachten , was die Theorie der spontanen Generation entlarvte . In den 1880er Jahren entdeckte Robert Koch , dass Mikroorganismen die Krankheiten Tuberkulose , Cholera , Diphtherie und Milzbrand verursachen .

Da Mikroorganismen die meisten einzelligen Organismen aus allen drei Lebensbereichen umfassen , können sie äußerst vielfältig sein. Zwei der drei Domänen Archaea und Bacteria enthalten nur Mikroorganismen. Die dritte Domäne Eukaryota umfasst alle vielzelligen Organismen sowie viele einzellige Protisten und Protozoen , die Mikroben sind. Einige Protisten sind mit Tieren verwandt, andere mit grünen Pflanzen . Es gibt auch viele vielzellige Organismen, die mikroskopisch klein sind, nämlich Mikrotiere , einige Pilze und einige Algen , aber diese werden im Allgemeinen nicht als Mikroorganismen betrachtet.

Gesteine ​​einst Mikroorganismen enthielten, der früheste direkte Beweis für das Leben auf der Erde.

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Entdeckung

Als erster anerkannter Mikroskopiker und Mikrobiologe in der Geschichte untersuchte Antonie van Leeuwenhoek als erster mikroskopische Organismen (einschließlich Bakterien , die er „ Animalcules “ nannte) mit einfachen Mikroskopen seiner eigenen Konstruktion.
Lazzaro Spallanzani zeigte, dass das Kochen einer Brühe verhindert, dass sie verfault.

Antike Vorläufer

Die mögliche Existenz mikroskopischer Organismen wurde vor ihrer Entdeckung im 17. Jahrhundert viele Jahrhunderte lang diskutiert. Im fünften Jahrhundert v. Chr. postulierten die Jains des heutigen Indiens die Existenz winziger Organismen, die Nigodas genannt werden . Diese Nigodas sollen in Gruppen geboren werden; sie leben überall, einschließlich der Körper von Pflanzen, Tieren und Menschen; und ihr Leben dauert nur den Bruchteil einer Sekunde. Laut dem Jain-Führer Mahavira zerstören die Menschen diese Nigodas massenhaft, wenn sie essen, atmen, sitzen und sich bewegen. Viele moderne Jains behaupten, dass Mahaviras Lehren die Existenz von Mikroorganismen, wie sie von der modernen Wissenschaft entdeckt wurden, ankündigen.

Die früheste bekannte Idee , um die Möglichkeit von Krankheiten , um anzuzeigen , durch bisher unbekannte Organismen verbreitet war die des römischen Gelehrten Marcus Terentius Varro in einem BC Buch des ersten Jahrhunderts dem Titel über die Landwirtschaft , in dem er die unsichtbaren Kreaturen namens Tierchen , und warnt vor dem Auffinden eines Gehöft in der Nähe von ein Sumpf:

… und weil es bestimmte winzige Lebewesen gibt, die mit den Augen nicht zu sehen sind, die in der Luft schweben und durch Mund und Nase in den Körper gelangen und schwere Krankheiten verursachen.

In The Canon of Medicine (1020) schlug Avicenna vor, dass Tuberkulose und andere Krankheiten ansteckend sein könnten.

Frühe Neuzeit

Meine Arbeit, die ich seit langem verrichte, wurde nicht verfolgt, um mir das Lob zu verschaffen, das ich jetzt geniesse, sondern hauptsächlich aus einem Wissensdrang, der, wie ich merke, mehr in mir steckt als bei den meisten anderen Menschen. Und dabei habe ich es für meine Pflicht gehalten, jedesmal, wenn ich etwas Merkwürdiges erfuhr, meine Entdeckung zu Papier zu bringen, damit alle genialen Leute davon unterrichtet würden.

—  Antonie van Leeuwenhoek, in einem Brief vom 12. Juni 1716.

Antony van Leeuwenhoek bleibt eine der am wenigsten verstandenen Figuren in den Ursprüngen der experimentellen Biologie . Die weit verbreitete Ansicht ist, dass Leeuwenhoek im Wesentlichen grob und undiszipliniert arbeitete und unerprobte Untersuchungsmethoden anwendete, denen es an Raffinesse und Objektivität mangelte. Er wurde oft als „Dilettant“ bezeichnet. Darüber hinaus wurden seine Mikroskope als primitiv beschrieben, und es wurden Zweifel an seiner Fähigkeit geäußert, viele der ihm zugeschriebenen Beobachtungen gemacht zu haben. Neuere Forschungen zeigen, dass diese Ansichten falsch sind. Seine Arbeit wurde gewissenhaft ausgeführt und die Beobachtungen mit größter Sorgfalt aufgezeichnet. Obwohl wir Beweise für sein globulistisches Verständnis von organischem Material sehen können (diese Ansicht wurde häufig als Beweis für seine Beobachtungsunzulänglichkeiten angeführt), kann diese geringfügige Beschäftigung zwei feste Prinzipien, die seiner Arbeit zugrunde liegen, nicht beeinträchtigen: (a) eine klare Fähigkeit, experimentelle Vorgehensweisen, die für ihre Zeit rational und wiederholbar waren, und (b) die Bereitschaft, sich sowohl der gängigen Meinung – etwa in der Frage der spontanen Zeugung – zu widersetzen, als auch die bisherige Überzeugung im Lichte des Neuen aufzugeben Beweis. In seiner Methode zur Analyse eines Problems konnte Leeuwenhoek viele Grundregeln des Experimentierens aufstellen und viel dazu beitragen, nicht nur die Wissenschaft der Mikroskopie , sondern auch die Philosophie des biologischen Experiments zu begründen.

—  Brian J. Ford , Leeuwenhoek-Stipendiat, 1992

Leeuwenhoek gilt allgemein als Vater der Mikrobiologie. Er entdeckte sowohl Protisten als auch Bakterien. Er war mehr als der Erste, der diese ungeahnte Welt der „ Tierchen “ sah, er war der Erste, der auch nur daran dachte, hinzusehen – sicherlich der Erste, der die Macht hatte zu sehen. Mit seinen eigenen, täuschend einfachen, einäugigen Mikroskopen beobachtete er nicht nur, sondern führte ausgeklügelte Experimente durch, erkundete und manipulierte sein mikroskopisches Universum mit einer Neugier, die sein Fehlen einer Karte oder Peilung täuschte. Leeuwenhoek war ein Pionier, ein Wissenschaftler auf höchstem Niveau, doch sein Ruf litt unter denen, die seinen Ruhm beneideten oder seine ungeschulte Herkunft verachteten, sowie durch seine eigene misstrauische Geheimhaltung seiner Methoden, die eine Welt eröffneten, die andere konnten nicht begreifen.

Akshamsaddin (türkischer Wissenschaftler) erwähnte die Mikrobe in seinem Werk Maddat ul-Hayat (Das Material des Lebens) etwa zwei Jahrhunderte vor Antonie van Leeuwenhoeks Entdeckung durch Experimente:

Es ist falsch anzunehmen, dass Krankheiten beim Menschen nacheinander auftreten. Die Krankheit infiziert sich, indem sie sich von einer Person auf eine andere ausbreitet. Diese Infektion tritt durch Samen auf, die so klein sind, dass sie nicht gesehen werden können, aber lebendig sind.

In 1546 , Girolamo Fracastoro vorgeschlagen, epidemische Krankheiten durch übertragbar seedlike Einheiten verursacht wurden , die Infektion durch direkten oder indirekten Kontakt oder auch berührungslos über weite Entfernungen übertragen können.

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19. Jahrhundert

Louis Pasteur zeigte, dass die Ergebnisse von Spallanzani auch dann Bestand haben, wenn Luft durch einen Filter eindringen könnte, der Partikel fernhält.

Louis Pasteur (1822–1895) setzte gekochte Brühen der Luft in Gefäßen aus, die einen Filter enthielten, um zu verhindern, dass Partikel in das Nährmedium gelangen , und auch in Gefäßen ohne Filter, aber mit Luft, die über ein gebogenes Rohr eingelassen wurde, so dass Staub Partikel würden sich absetzen und nicht mit der Brühe in Kontakt kommen. Durch vorheriges Aufkochen der Brühe stellte Pasteur zu Beginn seines Experiments sicher, dass keine Mikroorganismen in den Brühen überlebten. Im Verlauf von Pasteurs Experiment wuchs nichts in den Brühen. Dies bedeutete, dass die lebenden Organismen, die in solchen Brühen wuchsen, von außen kamen, als Sporen auf Staub und nicht spontan innerhalb der Brühe entstanden. So widerlegte Pasteur die Theorie der Spontangeneration und unterstützte die Keimtheorie der Krankheit .

Robert Koch zeigte, dass Mikroorganismen Krankheiten verursachen .

1876 ​​stellte Robert Koch (1843–1910) fest, dass Mikroorganismen Krankheiten verursachen können. Er fand heraus, dass das Blut von Rindern, die mit Milzbrand infiziert waren, immer eine große Anzahl von Bacillus anthracis enthielt . Koch fand heraus, dass er Milzbrand von einem Tier auf ein anderes übertragen konnte, indem er dem infizierten Tier eine kleine Blutprobe entnahm und es einem gesunden injizierte, wodurch das gesunde Tier krank wurde. Er fand auch heraus, dass er die Bakterien in einer Nährbrühe züchten, dann einem gesunden Tier injizieren und Krankheiten verursachen konnte. Basierend auf diesen Experimenten entwickelte er Kriterien für die Herstellung eines kausalen Zusammenhangs zwischen einem Mikroorganismus und einer Krankheit, die heute als Koch-Postulate bekannt sind . Obwohl diese Postulate nicht in allen Fällen anwendbar sind, behalten sie ihre historische Bedeutung für die Entwicklung des wissenschaftlichen Denkens und werden bis heute verwendet.

Die Entdeckung von Mikroorganismen wie Euglena , die weder in das Tier- noch in das Pflanzenreich passten , da sie wie Pflanzen photosynthetische , aber wie Tiere beweglich waren , führte in den 1860er Jahren zur Benennung eines dritten Reiches. 1860 nannte ihn John Hogg den Protoctista und 1866 Ernst Haeckel den Protista .

und war einer der ersten angewandten Mikrobiologen.

Klassifizierung und Struktur

Mikroorganismen sind fast überall auf der Erde zu finden . Bakterien und Archaeen sind fast immer mikroskopisch, während eine Reihe von Eukaryoten ebenfalls mikroskopisch sind, darunter die meisten Protisten , einige Pilze sowie einige Mikrotiere und Pflanzen. Viren werden im Allgemeinen als nicht lebend und daher nicht als Mikroorganismen angesehen, obwohl ein Teilgebiet der Mikrobiologie die Virologie , die Untersuchung von Viren, ist.

Evolution

Bacteria Archaea Eucaryota Aquifex Thermotoga Cytophaga Bacteroides Bacteroides-Cytophaga Planctomyces Cyanobacteria Proteobacteria Spirochetes Gram-positive bacteria Green filantous bacteria Pyrodicticum Thermoproteus Thermococcus celer Methanococcus Methanobacterium Methanosarcina Halophiles Entamoebae Slime mold Animal Fungus Plant Ciliate Flagellate Trichomonad Microsporidia Diplomonad

Einzellige Mikroorganismen waren die ersten Lebensformen , die sich vor etwa 3,5 Milliarden Jahren auf der Erde entwickelten. Weitere Entwicklung war langsam, und für rund 3 Milliarden Jahre in der präkambrischen eon , (viel über die Geschichte des Lebens auf der Erde ), alle Organismen waren Mikroorganismen. Im 220 Millionen Jahre alten Bernstein wurden Bakterien, Algen und Pilze nachgewiesen , was zeigt, dass sich die Morphologie der Mikroorganismen zumindest seit der Trias kaum verändert hat . Die neu entdeckte biologische Rolle von Nickel – insbesondere die durch Vulkanausbrüche aus den Sibirischen Fallen – könnte jedoch die Entwicklung von Methanogenen gegen Ende des Perm-Trias-Aussterbeereignisses beschleunigt haben .

Mikroorganismen neigen dazu, eine relativ schnelle Evolutionsrate zu haben. Die meisten Mikroorganismen können sich schnell vermehren, und Bakterien sind auch in der Lage, Gene durch Konjugation , Transformation und Transduktion frei auszutauschen , sogar zwischen sehr unterschiedlichen Arten. Diese horizontale Genübertragung , verbunden mit einer hohen Mutationsrate und anderen Mitteln der Transformation ermöglicht Mikroorganismen rasch auf Entwickeln (über die natürliche Selektion ) in neuen Umgebungen und darauf zu reagieren , um zu überleben Umweltbelastungen . Diese schnelle Entwicklung ist wichtig , in der Medizin, wie es zur Entwicklung geführt hat mehrfach arzneimittelresistenten pathogene Bakterien , Superbugs , die sind gegen Antibiotika resistent .

Eine mögliche Übergangsform des Mikroorganismus zwischen einem Prokaryoten und einem Eukaryoten wurde 2012 von japanischen Wissenschaftlern entdeckt. Parakaryon myojinensis ist ein einzigartiger Mikroorganismus, der größer ist als ein typischer Prokaryont, aber mit Kernmaterial wie bei einem Eukaryonten in einer Membran eingeschlossen ist und Endosymbionten vorhanden sind. Dies ist die erste plausible evolutionäre Form von Mikroorganismus, die ein Entwicklungsstadium vom Prokaryonten zum Eukaryonten zeigt.

Archaeen

Archaea sind prokaryontische Einzeller, und die erste Domäne des Lebens bilden, in Carl Woese ‚s Drei-Domain - System . Ein Prokaryot ist als nicht definierten Zellkerne oder andere membrangebundene - Organell . Archaea teilen dieses charakteristische Merkmal mit den Bakterien, mit denen sie einst gruppiert wurden. 1990 schlug der Mikrobiologe Woese das Drei-Domänen-System vor, das Lebewesen in Bakterien, Archaeen und Eukaryonten einteilte und dadurch die Prokaryonten-Domäne spaltete.

Archaeen unterscheiden sich von Bakterien sowohl in ihrer Genetik als auch in ihrer Biochemie. Während beispielsweise bakterielle Zellmembranen aus Phosphoglyceriden mit Esterbindungen bestehen , bestehen archaische Membranen aus Etherlipiden . Archaea wurden ursprünglich als Extremophile beschrieben, die in extremen Umgebungen wie heißen Quellen leben , wurden aber seitdem in allen Arten von Lebensräumen gefunden . Erst jetzt beginnen Wissenschaftler zu erkennen, wie verbreitet Archaeen in der Umwelt sind, wobei Crenarchaeota die häufigste Lebensform im Ozean ist und Ökosysteme unter 150 m Tiefe dominiert. Diese Organismen sind auch im Boden verbreitet und spielen eine entscheidende Rolle bei der Ammoniakoxidation .

Die kombinierten Domänen von Archaeen und Bakterien bilden die vielfältigste und am häufigsten vorkommende Gruppe von Organismen auf der Erde und bewohnen praktisch alle Umgebungen, in denen die Temperatur unter +140 °C liegt. Sie finden sich in Wasser , Boden , Luft , als Mikrobiom eines Organismus, in heißen Quellen und sogar tief unter der Erdkruste in Gesteinen . Die Zahl der Prokaryoten wird auf etwa fünf Nichtmillionen oder 5 × 10 30 geschätzt , was mindestens die Hälfte der Biomasse auf der Erde ausmacht .

Die Biodiversität der Prokaryoten ist unbekannt, kann aber sehr groß sein. Eine Schätzung vom Mai 2016, die auf Gesetzen der Skalierung bekannter Artenzahlen gegenüber der Größe des Organismus basiert, ergibt eine Schätzung von vielleicht 1 Billion Arten auf dem Planeten, von denen die meisten Mikroorganismen sind. Derzeit ist nur ein Tausendstel von einem Prozent davon beschrieben. Archaelzellen einiger Arten aggregieren und übertragen DNA durch direkten Kontakt von einer Zelle zur anderen, insbesondere unter stressigen Umweltbedingungen, die DNA-Schäden verursachen .

Bakterien

Staphylococcus aureus- Bakterien etwa 10.000x . vergrößert
Cluster bilden .

Ihr Genom ist normalerweise ein kreisförmiges Bakterienchromosom – eine einzelne DNA- Schleife , obwohl sie auch kleine DNA-Stücke, sogenannte Plasmide, enthalten können . Diese Plasmide können durch bakterielle Konjugation zwischen Zellen übertragen werden . Bakterien haben eine umschließende Zellwand , die ihren Zellen Festigkeit und Steifigkeit verleiht. Sie vermehren sich durch binäre Spaltung oder manchmal durch Knospung , durchlaufen jedoch keine meiotische sexuelle Fortpflanzung . Viele Bakterienarten können jedoch DNA zwischen einzelnen Zellen durch einen horizontalen Gentransferprozess , der als natürliche Transformation bezeichnet wird, übertragen . Einige Arten bilden außergewöhnlich widerstandsfähige Sporen , aber für Bakterien ist dies ein Überlebensmechanismus, nicht die Fortpflanzung. Unter optimalen Bedingungen können Bakterien extrem schnell wachsen und ihre Zahl kann sich alle 20 Minuten verdoppeln.

Eukaryoten

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Einzellige Eukaryoten bestehen während ihres gesamten Lebenszyklus aus einer einzigen Zelle . Diese Qualifikation ist von Bedeutung, da die meisten mehrzelligen Eukaryoten nur am Anfang ihres Lebenszyklus aus einer einzigen Zelle bestehen, die als Zygote bezeichnet wird . Mikrobielle Eukaryoten können entweder haploid oder diploid sein , und einige Organismen haben mehrere Zellkerne .

Einzellige Eukaryoten vermehren sich unter günstigen Bedingungen meist ungeschlechtlich durch Mitose . Unter Stressbedingungen wie Nährstoffbeschränkungen und anderen mit DNA-Schäden verbundenen Bedingungen neigen sie jedoch dazu, sich sexuell durch Meiose und Syngamie zu vermehren .

Protisten

haben einzigartige Lebenszyklen , die zwischen Einzeller, Kolonial und vielzelligen Formen beinhalten Schalt. Die Anzahl der Arten von Protisten ist unbekannt, da nur ein kleiner Teil identifiziert wurde. Die Vielfalt der Protisten ist hoch in Ozeanen, Tiefseeschloten, Flusssedimenten und einem sauren Fluss, was darauf hindeutet, dass viele eukaryotische mikrobielle Gemeinschaften noch entdeckt werden könnten.

Pilze

Die Pilze haben mehrere einzellige Arten, wie die Bäckerhefe ( Saccharomyces cerevisiae ) und die Spalthefe ( Schizosaccharomyces pombe ). Einige Pilze, wie die pathogene Hefe Candida albicans , können eine phänotypische Umstellung durchlaufen und in einigen Umgebungen als einzelne Zellen und in anderen als filamentöse Hyphen wachsen .

Pflanzen

Die Grünalgen sind eine große Gruppe photosynthetischer Eukaryoten, die viele mikroskopische Organismen umfassen. Obwohl einige Grünalgen als Protisten klassifiziert werden , werden andere wie Charophyta zu den Embryophyten- Pflanzen klassifiziert , die die bekannteste Gruppe von Landpflanzen sind. Algen können als einzelne Zellen oder in langen Zellketten wachsen. Zu den Grünalgen gehören einzellige und koloniale Flagellaten , normalerweise, aber nicht immer mit zwei Flagellen pro Zelle, sowie verschiedene koloniale, kokkoide und filamentöse Formen. Bei den Charales , die mit höheren Pflanzen am engsten verwandt sind, differenzieren sich Zellen innerhalb des Organismus in mehrere verschiedene Gewebe. Es gibt etwa 6000 Arten von Grünalgen.

Ökologie

verantwortlich sind .

. Bei Bakterien besteht die Hauptfunktion von Regulationsnetzwerken darin, die Reaktion auf Umweltveränderungen, beispielsweise Ernährungszustand und Umweltstress, zu kontrollieren. Eine komplexe Organisation von Netzwerken ermöglicht es dem Mikroorganismus, mehrere Umweltsignale zu koordinieren und zu integrieren.

Extremophile

.

Pflanzen und Erde

Der Stickstoffkreislauf in Böden hängt von der Fixierung von atmosphärischem Stickstoff ab . Dies wird durch eine Reihe von Diazotrophen erreicht . Dies kann beispielsweise in Wurzelknollen von Hülsenfrüchten vorkommen , die symbiotische Bakterien der Gattungen Rhizobium , Mesorhizobium , Sinorhizobium , Bradyrhizobium und Azorhizobium enthalten .

Die Wurzeln der Pflanzen schaffen einen engen Bereich , wie dem bekannten Rhizosphäre , die viele Mikroorganismen bekannt , wie die Abstützungen root microbiome .

Diese Mikroorganismen in der Wurzel microbiome die Lage sind , miteinander und mit umgebenden Pflanzen durch Signale und Signale zu interagieren. Zum Beispiel Mykorrhizapilzen sind beide kommunizieren können mit den Wurzelsystemen vieler Pflanzen durch chemische Signale zwischen der Pflanze und Pilzen . Daraus ergibt sich eine gegenseitige Symbiose zwischen den beiden. Jedoch können diese Signale , die von anderen Mikroorganismen, wie beispielsweise die abgehört werden , Bodenbakterien , Myxococcus xanthus , der Beute auf andere Bakterien. Das Abhören oder das Abfangen von Signalen von unbeabsichtigten Empfängern wie Pflanzen und Mikroorganismen kann zu weitreichenden, evolutionären Konsequenzen führen. Zum Beispiel können Signalgeber-Empfänger-Paare, wie Pflanzen-Mikroorganismus-Paare, aufgrund der Variabilität bei Lauschern die Fähigkeit verlieren, mit benachbarten Populationen zu kommunizieren. Bei der Anpassung, um lokale Lauscher zu vermeiden, könnte es zu Signaldivergenzen kommen und somit zur Isolierung von Pflanzen und Mikroorganismen von der Unfähigkeit, mit anderen Populationen zu kommunizieren.

Symbiose

Das photosynthetische Cyanobakterium Hyella caespitosa (runde Formen) mit Pilzhyphen (durchscheinende Fäden) in der Flechte Pyrenocollema halodytes

Eine Flechte ist eine Symbiose eines makroskopischen Pilzes mit photosynthetischen mikrobiellen Algen oder Cyanobakterien .

Anwendungen

Mikroorganismen sind nützlich bei der Herstellung von Lebensmitteln, der Behandlung von Abwasser, der Herstellung von Biokraftstoffen und einer Vielzahl von Chemikalien und Enzymen. Als Modellorganismen sind sie für die Forschung von unschätzbarem Wert . Sie wurden als Waffen eingesetzt und manchmal in der Kriegsführung und im Bioterrorismus eingesetzt . Sie sind für die Landwirtschaft von entscheidender Bedeutung, da sie die Bodenfruchtbarkeit erhalten und organische Stoffe zersetzen.

Lebensmittelproduktion

verwendet.

Einige industrielle Anwendungen von Mikroorganismen:

von Alkohol und alkoholischen Geschmack verleiht
Produkt Beitrag von Mikroorganismen
Käse Das Wachstum von Mikroorganismen trägt zur Reifung und zum Geschmack bei. Der Geschmack und das Aussehen eines bestimmten Käses sind zum großen Teil auf die damit verbundenen Mikroorganismen zurückzuführen. Lactobacillus Bulgaricus ist eine der Mikroben, die bei der Herstellung von Milchprodukten verwendet werden
Alkoholische Getränke Hefe wird verwendet, um Zucker, Traubensaft oder mit Malz behandeltes Getreide in Alkohol umzuwandeln. andere Mikroorganismen können ebenfalls verwendet werden; eine Form wandelt Stärke in Zucker um, um den japanischen Reiswein Sake herzustellen. Acetobacter Aceti eine Art Bakterium wird bei der Herstellung von alkoholischen Getränken verwendet
Essig
Zitronensäure Bestimmte Pilze werden zur Herstellung von Zitronensäure verwendet, einem üblichen Bestandteil von Erfrischungsgetränken und anderen Lebensmitteln.
Vitamine Mikroorganismen werden verwendet, um Vitamine herzustellen, einschließlich C, B 2 , B 12.
Antibiotika Mit wenigen Ausnahmen werden Mikroorganismen zur Herstellung von Antibiotika verwendet. Penicillin , Amoxicillin , Tetracyclin und Erythromycin

Wasserversorgung

Kläranlagen sind weitgehend auf Mikroorganismen angewiesen, um organische Stoffe zu oxidieren.

Diese sind in ihrer Fähigkeit, mit organischem Material belastetes Wasser zu reinigen, auf Mikroorganismen angewiesen, die gelöste Stoffe atmen können. Die Atmung kann aerob sein, mit einem gut mit Sauerstoff angereicherten Filterbett wie einem langsamen Sandfilter . Anaerobe Vergärung durch Methanogene erzeugt als Nebenprodukt nützliches Methangas .

Energie

Mikroorganismen werden in der Fermentation zur Herstellung von Ethanol und in Biogasreaktoren zur Herstellung von Methan eingesetzt . Wissenschaftler erforschen die Verwendung von Algen zur Herstellung von flüssigen Brennstoffen und Bakterien zur Umwandlung verschiedener Formen von landwirtschaftlichen und städtischen Abfällen in verwertbare Brennstoffe .

Chemikalien, Enzyme

Mikroorganismen werden verwendet, um viele kommerzielle und industrielle Chemikalien, Enzyme und andere bioaktive Moleküle herzustellen . Zu den durch mikrobielle Fermentation in großem industriellem Maßstab hergestellten organischen Säuren gehören Essigsäure, die von Essigsäurebakterien wie Acetobacter aceti produziert wird , Buttersäure, die von dem Bakterium Clostridium butyricum hergestellt wird , Milchsäure, die von Lactobacillus und anderen Milchsäurebakterien hergestellt wird , und Zitronensäure, die von den Schimmelpilz Aspergillus niger .

Mikroorganismen werden verwendet, um bioaktive Moleküle wie Streptokinase aus dem Bakterium Streptococcus , Cyclosporin A aus dem Ascomyceten-Pilz Tolypocladium inflatum und Statine aus der Hefe Monascus purpureus herzustellen .

Wissenschaft

Mikroorganismen sind unverzichtbare Werkzeuge in der Biotechnologie , Biochemie , Genetik und Molekularbiologie . Die Hefen Saccharomyces cerevisiae und Schizosaccharomyces pombe sind wichtige Modellorganismen in der Wissenschaft, da es sich um einfache Eukaryoten handelt, die schnell in großer Zahl angebaut und leicht manipuliert werden können. Sie sind besonders wertvoll in der Genetik , Genomik und Proteomik . Mikroorganismen können für Anwendungen wie die Herstellung von Steroiden und die Behandlung von Hautkrankheiten genutzt werden. Wissenschaftler erwägen auch die Verwendung von Mikroorganismen für lebende Brennstoffzellen und als Lösung für die Umweltverschmutzung.

Krieg

in Burgen geworfen . Personen in der Nähe der Leichen waren dem Erreger ausgesetzt und konnten diesen Erreger wahrscheinlich auf andere übertragen.

In der Neuzeit umfasst der Bioterrorismus den Bioterror-Anschlag von Rajneeshee von 1984 und die Freilassung von Milzbrand durch Aum Shinrikyo im Jahr 1993 in Tokio.

Boden

zu weniger Pflanzenkrankheiten und einem höheren Ertrag.

Menschliche Gesundheit

Menschliche Darmflora

Mikroorganismen können mit anderen, größeren Organismen eine endosymbiotische Beziehung eingehen. Beispielsweise spielt die mikrobielle Symbiose eine entscheidende Rolle im Immunsystem. Die Mikroorganismen, die die Darmflora im Magen-Darm-Trakt bilden, tragen zur Darmimmunität bei, synthetisieren Vitamine wie Folsäure und Biotin und fermentieren komplexe unverdauliche Kohlenhydrate . Einige Mikroorganismen, die als gesundheitsfördernd angesehen werden, werden als Probiotika bezeichnet und sind als Nahrungsergänzungsmittel oder Lebensmittelzusatzstoffe erhältlich .

Krankheit

Der eukaryotische Parasit Plasmodium falciparum (stachelige blaue Formen), ein Erreger der Malaria , im menschlichen Blut

Mikroorganismen sind die Erreger ( Erreger ) vieler Infektionskrankheiten . Zu den beteiligten Organismen gehören pathogene Bakterien , die Krankheiten wie Pest , Tuberkulose und Milzbrand verursachen ; Protozoen- Parasiten , die Krankheiten wie Malaria , Schlafkrankheit , Ruhr und Toxoplasmose verursachen ; und auch Pilze, die Krankheiten wie Ringelflechte , Candidiasis oder Histoplasmose verursachen . Andere Krankheiten wie Influenza , Gelbfieber oder AIDS werden jedoch durch pathogene Viren verursacht , die in der Regel nicht als lebende Organismen eingestuft werden und daher auch keine Mikroorganismen im Sinne der strengen Definition sind. Es sind keine eindeutigen Beispiele für archaische Krankheitserreger bekannt, obwohl ein Zusammenhang zwischen dem Vorhandensein einiger archaischer Methanogene und menschlicher Parodontitis vorgeschlagen wurde . Zahlreiche mikrobielle Krankheitserreger sind zu sexuellen Prozessen fähig, die ihr Überleben in ihrem infizierten Wirt zu erleichtern scheinen.

Hygiene

verwendet, um Mikroorganismen durch Hitze und Druck abzutöten.

In der Fiktion

  • Osmosis Jones , ein Film aus dem Jahr 2001, und seine Show Ozzy & Drix , die in einer stilisierten Version des menschlichen Körpers spielt, zeigten anthropomorphe Mikroorganismen.

Siehe auch

Anmerkungen

Verweise