Микроорганизм

Микроорганизм или микроб является микроскопически мелкими существами (организм), который не как индивидуума с невооруженным глазом можно обнаружить. Большинство микроорганизмов одноклеточные , но среди них живые организмы ( грибы , водоросли ) подходящего размера. Такие существа отличаются от остального животного и растительного мира только своими размерами и являются предметом микробиологии . Однако они не образуют единой группы в системе живых существ .

Микроорганизмы включают бактерии (например, молочнокислые бактерии ), многие грибы (например, пекарские дрожжи ), микроскопические водоросли (например, B. chlorella ) и простейшие (например, как парамеций и бактерии малярии, Plasmodium ). Спорный вопрос, следует ли относить вирусы к числу микроорганизмов. По большей части они не рассматриваются как живые существа и, следовательно, не как микроорганизмы. Тем не менее вирусология ( вирусология ) рассматривается как раздел микробиологии.

Микроорганизмы, как правило, важны для материального цикла : с одной стороны, они создают в качестве продуцентов (например, микроводоросли , цианобактерии ) основу многих пищевых цепочек , с другой стороны, они превращают органические вещества в неорганические вещества как разлагатели ( разлагатели ) . Некоторые микроорганизмы имеют особого значение для человека: для питания , для желаемого метаболизма (например , антибиотики производителей ), как паразиты и в качестве возбудителей для инфекционных заболеваний .

На 70 процентов микроорганизмы составляют самую большую долю живого вещества ( биомассы ) на планете Земля .

Другие имена

Микроорганизмы также известны как микробы (ранее также микробы ) или микроорганизмы (включая микроорганизмы в дальнейшем). Слово микроб как общий термин для обозначения мелких организмов (таких как вибрионы , бактерии, «бактеридии», «монады», «микодермы» и инфузории ) был придуман в 1878 году французским врачом Шарлем Эммануэлем Седилло.

Группы микроорганизмов

бактерии

Эти бактерии (бактерия) ( древнегреческий βακτηρἱα bakteria , немецкий , поляк ' ) образует в дополнении к эукариоту и архой одному из трех основных областей , теперь все в жизни вещь , которые разделены.

Особи бактериального вида Escherichia coli . Вторичная электронная микрофотография. Диаметр бактерии 0,6 мкм.

Традиционно термин «бактерии» до сих пор иногда используется в микробиологии почти для всех микроскопических, в основном одноклеточных организмов, которые не имеют реального клеточного ядра и поэтому принадлежат к прокариотам . Однако сюда входят и археи . Отнесение архей и бактерий к отдельным доменам (археи, бактерии) правильно. Чтобы отличить бактерии от архей, иногда говорят о «настоящих бактериях» или «настоящих бактериях». В прошлом их также называли эубактериями с научным названием, чтобы отличить их от архей, которые тогда назывались архебактериями. Это неудачное название, потому что существует еще один род бактерий, называемый Eubacterium .

Бактерии являются прокариоты , что означает , что их ДНК не содержится в ядре клетки, которая отделена от цитоплазмы с помощью двойной мембраной , как это имеет место в случае с эукариотов, но с ними, как и со всеми прокариот, ДНК лежит свободно в цитоплазме , сжатый в узкое пространство, также называется нуклеоидом ( ядерным эквивалентом ).

Бактерии впервые были обнаружены в воде и в человеческой слюне Антони ван Левенгук с помощью самодельных микроскопов и описаны им в отчетах Лондонскому королевскому обществу в 1676 году .

Спустя более трехсот лет после описания первых бактерий и несмотря на бесчисленное количество уже описанных и занесенных в каталог видов, можно предположить, основываясь на текущих знаниях, что подавляющее большинство от 95 до 99% всех видов бактерий, существующих на нашей планете, еще не являются известны и не описаны (статус: 2006 г.). Поэтому неудивительно, что новые и захватывающие открытия делаются снова и снова. В 1999 году была обнаружена самая крупная из известных бактерий: так называемая серная жемчужина Намибии, Thiomargarita namibiensis , - бактерия , видимая невооруженным глазом, диаметром до трех четвертей миллиметра.

Научной дисциплиной, которая занимается изучением бактерий, является бактериология .

Архей

Археи форма одна из трех областей живых существ. Раньше их считали среди бактерий и называли архебактериями, но они отличаются от них несколькими способами (например, стабильностью структур мембран и клеточных стенок, компонентов систем транскрипции и трансляции ).

Археи включают:

  • чрезвычайно галофильные археи. Они живут в среде с очень высокой концентрацией соли.
  • гипертермофильные археи. При оптимальной температуре> 80 ° C они обладают ярко выраженной термостойкостью. Они все еще могут расти при температуре кипения воды, но не ниже 60 ° C. Они встречаются, например, в гидротермальных источниках и в трубах с горячей водой в глубоком море.
  • метаногенные археи. Эти строго анаэробные организмы производят метан . Вы приходите z. B. на болотах , в рубцах крупного рогатого скота и на рисовых полях , а также в варочных котлах очистных сооружений . Как производители метана, они несут совместную ответственность за парниковый эффект .

грибы

Грибы (Fungi) являются эукариотами и, как пекарские дрожжи, встречаются в виде одноклеточных клеток или, как мицелиальные грибы, в виде многоклеточных клеток. Их размножение и распространение происходит половым и бесполым путем через споры или вегетативно через распространение (возможно, с фрагментацией) мицелия, который в различных случаях является очень долгоживущим. Грибы гетеротрофны и обычно питаются, выделяя ферменты в непосредственной близости, тем самым расщепляя полимерные , водонерастворимые питательные вещества и поглощая их клетками.

Грибы отличаются от растений своим гетеротрофным образом жизни без фотосинтеза , а также наличием хитина в клеточной стенке . От животных они отличаются, в том числе, наличием клеточной стенки.

Группы, ранее называвшиеся «низшими грибами», то есть слизистые плесени , грибоподобные протисты, такие как яичные грибы (Oomycota) или Hypochytriomycota, больше не считаются среди грибов (Fungi).

Научной дисциплиной, которая занимается изучением грибов, является микология .

Микроводоросли

Термин « водоросли» в более широком смысле включает эукариотические организмы, живущие в воде, которые осуществляют фотосинтез , но не принадлежат к растениям . В более узком смысле это означает многочисленные группы протистов . К водорослям относятся как микроскопические, одноклеточные, так и многоклеточные, иногда огромные, похожие на растения существа. По определению, только одноклеточные водоросли считаются микроорганизмами; они называются микроводорослями . Как и все водоросли, микроводоросли осуществляют фотосинтез, они используют свет в качестве источника энергии и являются углеродными автотрофами . Водоросли не представляют собой настоящую семейную группу в смысле филогении и систематики , но представляют собой парафилетическую группу. Тем не менее, этот термин также часто используется как общий термин в биологии.

Научная дисциплина, которая занимается изучением водорослей, - это фикология.

Простейшие

Фекамеба . Фекамобены - одни из обычных обитателей лесных подстилок.
Colpoda inflata - простейшее, встречающееся во многих почвах.

Простейшие (единичные простейшие ) и простейшие - это термин, обозначающий их из-за их гетеротрофного образа жизни и их мобильности раньше, чем у престижных одноклеточных организмов животных , у которых нет клеточной стенки , но, в отличие от бактерий, в ядре есть так, как у эукариот . Термин был введен в науку немцем Георгом Августом Гольдфусом в 1818 году. Во- первых, простейшие были помещены вместе с другими эукариотических (дра) одноклеточных организмов в их собственной области, а именно в царстве протистов . Однако сегодня мы знаем, что термины «простейшие» и «простейшие» являются такими же небольшими систематическими таксонами, как и термины « водоросли », « амеба », « инфузории » или « жгутиконосцы », поскольку эта классификация в основном основана на видимых характеристиках. , так называемый габитус был взят, но не в силу естественного родства. Из примерно 40 000 описанных «видов простейших» около 8 000 являются паразитами , из которых около 70 паразитируют на людях . Только около 40 случаев заражения простейшими также могут вызывать заболевание .

Некоторые паразитические простейшие на самом деле относятся не к простейшим, а к водорослям, потому что они содержат лейкопласт, например B. Apicomplexa , к которому принадлежит Plasmodium , возбудитель малярии , или Helicosporidium , бесцветная зеленая водоросль , паразитирующая на беспозвоночных ( беспозвоночных ).

Научная дисциплина, которая занимается изучением простейших, - это простейшие.

Вирусы

Поскольку у вирусов нет независимого метаболизма и они не могут воспроизводиться самостоятельно, большинство биологов рассматривают их не как живые существа, а как органические структуры, взаимодействующие с живыми существами, или как «пограничные случаи жизни». Следовательно, принадлежность к микроорганизмам является спорной. Однако микробиологи также исследуют вирусы, а вирусология считается разделом микробиологии.

Важность микроорганизмов

Эволюция, генетика, количество видов

Микроорганизмы появились как первые организмы на Земле около 3,8 миллиарда лет назад, многоклеточные организмы появились только около 600 миллионов лет назад в неопротерозое, а первые «современные» люди ( Homo sapiens ) появились только около 130 000 лет назад.

В геномы микроорганизмов , как правило , состоят из не более чем 10 миллионов оснований ДНК и, следовательно , не очень сложны по сравнению с приблизительно 3 миллиарда оснований в геноме человека или мышей . Простой план конструкции позволяет микроорганизмам, среди прочего, быстро воспроизводиться - кишечная бактерия Escherichia coli удваивается каждые 20 минут при оптимальных условиях. Это также предпосылка для приспособляемости микроорганизмов к различным условиям окружающей среды или организмов-хозяев и к большому разнообразию видов.

Количество видов можно только оценить, оно может составлять несколько миллиардов. К настоящему времени обнаружена и классифицирована лишь очень небольшая часть этих видов . Более 20 000 различных видов микроорганизмов могут жить в одном литре морской воды и до десяти миллионов видов в океанах .

экология

Микроорганизмы управляют геохимическими преобразованиями, которые важны для жизни на нашей планете, а также влияют на глобальный климат . Микробный метаболизм важнейших химических элементов, таких как углерод или азот, помогает сохранять землю пригодной для жизни всех других живых существ. Микроорганизмы производят не менее половины элементарного кислорода на планете (O 2 ).

Микроорганизмы процветают в удивительном разнообразии самых разных сред обитания : в кислой, а также в щелочной или соленой среде , при чрезвычайно высоких или низких температурах ( экстремофилы ), под высоким давлением , в темноте или при сильном излучении . Они часто живут там, где не могут существовать другие живые существа, и получают свои питательные вещества исключительно из неорганического материала. Некоторые микроорганизмы могут даже поселиться в биотопах, которые сильно загрязнены многочисленными ядами, такими как тяжелые металлы , нитраты и радионуклиды, такие как уран и технеций . Экстремофильная бактерия Deinococcus radiodurans была обнаружена в контуре охлаждающей воды атомных электростанций и в отходах, загрязненных мышьяком .

Состав биологических сообществ с точки зрения их видов ( английский образец разнообразия , «Vielfältigkeitsmuster») в биотопе и его изменения могут использоваться для мониторинга среды обитания для прогнозирования изменений в экосистеме .

Полезные микроорганизмы

Считается, что многие микроорганизмы полезны по разным причинам. Многие из них играют роль в геохимических круговоротах материалов (примеры: азотный цикл , фиксация N 2 , очистка сточных вод ). В пищевой промышленности микроорганизмы используются для производства определенных продуктов . В биотехнологии они служат производителями лекарств (например, антибиотиков и инсулина ) или технически пригодных для использования веществ. Микроорганизмы также используются для борьбы с вредителями в качестве альтернативы токсичным химическим агентам.

В будущем, биотехнологическое использование может играть еще большую роль в различных областях, такие как производство энергии или биологическая деградация из отходов и загрязняющих веществ . Хорошо известный пример - разливы нефти в море: если в случае аварии из танкеров выливается сырая нефть или нефтепродукты, особые микробы «съедают» загрязняющие вещества, плавающие в море «ковром».

Микроорганизмы в организме человека

Количество микроорганизмов (в основном бактерий ), существующих на теле человека и в нем, примерно в 10-100 раз превышает количество клеток , составляющих человека: около 1 квадриллиона (10 15 ) микроорганизмов составляют 10-100 триллионов (10 13 -10 14 ) клетки человека. Это соответствует общей массе от 0,5 до 1 кг микроорганизмов. Индивидуальная история поселения начинается уже при рождении. Постепенно эта микрофлора индивидуально перестраивается под влиянием окружающей среды и генов.

Многочисленные штаммы микроорганизмов обитают, например, на коже , во рту , в носу и кишечнике . Туловища на сгибе руки значительно отличаются от туловищ на коже предплечья. Однако в том же регионе у здоровых людей почти одинаковая популяция микроорганизмов.

  • Если предположить, что бактерии длиной 1 мкм и шириной 0,5 мкм, теоретически на одном квадратном сантиметре кожи может разместиться 200 миллионов бактерий. Фактически, на 1 см² площади кожи живет от 100 до 10 000 бактерий; поэтому в коже относительно мало микробов.
  • В желудочно-кишечном тракте они формируют кишечную флору и вырабатывают витамины (биотин, фолиевую кислоту и витамин К), укрепляют иммунную систему и предотвращают колонизацию и распространение патогенных бактерий и грибов. В человеческих фекалиях содержится около 100 миллиардов микроорганизмов на грамм, а слизистые оболочки кишечника предотвращают попадание бактерий в организм. Вскоре после смерти организм разрушается собственными кишечными микроорганизмами.
  • Молочнокислые бактерии обеспечивают кислую среду ( pH 3,8–4,5) во влагалище и, таким образом, предотвращают бактериальные инфекции (см. Бактерии Додерлейна ).

Микроорганизмы как патогены

Большинство микроорганизмов не вызывают болезней . Лишь небольшая часть микроорганизмов является патогенной , т.е. ЧАС. эти организмы вызывают заболевания у людей или животных (см. медицинскую микробиологию ) или растений (см. фитопатологию ).

Эти инфекционные заболевания также могут быть сгруппированы в соответствии с типом патогена, например , B. бактериальная инфекция , грибковая инфекция или протозойная инфекция .

Смотри тоже

Викисловарь: микроб  - объяснение значений, происхождение слов, синонимы, переводы
Викисловарь: микроорганизмы  - объяснение значений, происхождение слов, синонимы, переводы

литература

  • Мозелио Шехтер, Джон Ингрэм, Фредерик К. Нейдхардт: Микроб: оригинал со средствами перевода . Издательство Spectrum Academic, Гейдельберг, 2006 г. ISBN 3-8274-1798-8 .
  • Майкл Т. Мэдиган, Джон М. Мартинко, Пол В. Данлэп, Дэвид П. Кларк: Брок - Биология микроорганизмов , 12-е издание. Пирсон, Сан-Франциско и др. О. 2009, ISBN 0-321-53615-0 .
  • Георг Фукс (ред.): Общая микробиология . 9-е издание. Тиме, Штутгарт, 2014 г., 9-е издание, 2014 г., ISBN 978-3-13-444609-8 .
  • Гериберт Ципионка : Основы микробиологии . 4-е издание. Springer, Heidelberg et al. О. 2010, ISBN 978-3-642-05095-4 (печатный), ISBN 978-3-642-05096-1 (электронный).

Научно-популярная

  • Герхард Готтшалк : Мир бактерий. Невидимые правители нашей планеты. Wiley-VCH Verlag, Weinheim 2009, ISBN 978-3-527-32520-7 .
  • Йорг Блех : Жизнь людей: история наших поселенцев. Rowohlt Taschenbuch Verlag, Райнбек недалеко от Гамбурга 2000, ISBN 3-499-60880-4 .
  • Идан Бен-Барак: Маленькие чудеса: невидимая сила микробов. Перевод с английского Себастьяна Фогеля. Spektrum Akademischer Verlag, Гейдельберг 2010, ISBN 978-3-8274-2465-5 . (Оригинал на английском языке: Маленькие чудеса - как микробы правят нашим миром. 2008 г.).
  • Поль де Крюиф : охотник на микробов. (Оригинальное издание: Microbe Hunters. Harcourt, Brace & Co., Нью-Йорк, 1926 г.) Орелл Фюссли Верлаг, Цюрих / Лейпциг, 1927 г .; 8-е издание там же 1940 г.
  • Поль де Крюиф: Борьба за жизнь. 1938 г.
    • Немецкий: мужчины, побеждающие смерть. Перевод Карла Ойгена Бруннера. Орелл Фюссли Верлаг, Цюрих / Лейпциг 1938.

веб ссылки

Индивидуальные доказательства

  1. ↑ a b c d Schülerduden Biologie, Dudenverlag, Mannheim, 7-е издание 2009 г., стр. 367 f. (Ключевые слова: микробиология , микроорганизмы )
  2. ↑ Майкл Т. Мэдиган и др.: Брок Биология микроорганизмов. 13-е издание, Бенджамин Каммингс, 2010, ISBN 978-0-321-64963-8 , стр. 2: «Микроорганизмы […] включают вирусы», то есть: Вирусы - это микроорганизмы.
  3. ↑ Харальд Гертнер: Биология. Базовые знания и законы. Compact Verlag, 2009, стр. 132: «Вирусология также относится к области микробиологии, хотя вирусы не являются живыми существами и, следовательно, не являются микроорганизмами».
  4. ↑ Вольф-Дитер Деквер и др. (Ред.): Römpp Lexikon Biotechnologie und Gentechnik , 2-е издание 1999 г., стр. 524, ключевое слово микроорганизмы : «Вирусы [...] занимают особое положение. Как неклеточные [...] частицы они встречаются со всеми организмами, но, тем не менее, иногда их относят к микроорганизмам ".
  5. ↑ Отто Дорнблют: Клинический словарь. Запись: микробы, микробы (1927 г.).
  6. ↑ Дуден онлайн: Микробы и микроорганизмы
  7. ↑ Вернер Кёлер : Микроб (микроб). В: Werner E. Gerabek , Bernhard D. Haage, Gundolf Keil , Wolfgang Wegner (ред.): Enzyklopädie Medizingeschichte. Де Грюйтер, Берлин / Нью-Йорк 2005, ISBN 3-11-015714-4 , стр. 987 f.
  8. ↑ См. Paul de Kruif : Antoni van Leewuwenhoeck. Первый охотник за микробами. В: Поль де Крюиф: Охотники за микробами. (Оригинальное издание: Microbe Hunters. Harcourt, Brace & Co., Нью-Йорк, 1926 г.). Orell Füssli Verlag, Цюрих / Лейпциг, 1927 г .; 8-е издание, там же, 1940, стр. 9-29.
  9. ^ Т. Голд: Глубокая горячая биосфера. В: Известия Национальной академии наук . Volume 89, Number 13, July 1992, pp. 6045-6049, PMID 1631089 , PMC 49434 (полный текст).
  10. ↑ CL Hemme, Y. Deng, TJ Gentry, MW Fields, L. Wu, S. Barua, K. Barry, SG Tringe, DB Watson, Z. He, TC Hazen, JM Tiedje, EM Rubin, J. Zhou J. : Метагеномное понимание эволюции микробного сообщества подземных вод, загрязненных тяжелыми металлами . В: ИСМЕ J . 4, № 5, 2010, с. 660-672. PMID 20182523 .
  11. ↑ Бик, Э.М. и др.: Молекулярный анализ бактериальной микробиоты в желудке человека . В: PNAS . 103, No. 3, 2006, pp. 732-737. PMID 16407106 .
  12. ↑ Р. Фробозе: Когда лягушки падают с неба: самые безумные явления природы Wiley-VCH Verlags-GmbH & Co. KGaA Weinheim 2007, ISBN 978-3-527-31659-5 , стр. 19 и далее.