מה הטור של וינוגרדסקי ולמה הוא מיועד? - ביולוגיה - 2025

טור Winogradsky הוא מנגנון המשמש לטיפוח סוגים שונים של מיקרואורגניזמים. זה נוצר על ידי המיקרוביולוג הרוסי סרגיי וינוגרדסקי. צמיחת המיקרואורגניזמים תהיה מרובדת לאורך כל העמוד.

הריבוד מתבצע על בסיס הדרישות התזונתיות והסביבתיות של כל קבוצת אורגניזמים. לשם כך מסופקים מכשירים סוגים שונים של חומרים מזינים ומקורות אנרגיה.

טור וינוגרדסקי. צולם ונערך מתוך: UPVD-BioEcoL3-2010, מתוך Wikimedia Commons.

העמוד הוא מדיום תרבות מועשר, בו יגדלו מיקרואורגניזמים מקבוצות שונות. לאחר תקופת התבגרות שיכולה להימשך בין מספר שבועות למספר חודשים, מיקרואורגניזמים אלה יהפכו לזמינים במיקרו-ביתט ספציפי.

המיקרו-תושבים שנוצרו יהיו תלויים בחומר המשמש וקשרי הגומלין בין האורגניזמים המתפתחים.

מי היה סרגיי וינוגרדסקי?

סרגיי וינוגרדסקי (1856-1953), יוצר הטור הנושא את שמו, היה מיקרוביולוג רוסי יליד קייב, בירת אוקראינה של ימינו. מלבד היותו מיקרוביולוג, הוא גם היה מומחה באקולוגיה וחקר קרקע.

עבודתו עם מיקרואורגניזמים תלויים בגופרית ותהליכים ביוגאוכימיים חנקניים העניקו לו שם רב. הוא תיאר מספר רב של מיקרואורגניזמים חדשים, כולל הזן Nitrosomona ו- Nitrobacter. הוא גם היה מגלה הכימוסינתזה.

בין ההכרות הרבות שקיבל מיקרוביולוג זה, מכנים חבר הכבוד של האגודה למדעי הטבע במוסקבה.

הוא גם היה חבר באקדמיה הצרפתית למדעים. בשנת 1935 קיבל את מדליית ליוונהוק, הכרה שהוענקה על ידי האקדמיה המלכותית להולנד למדעים. הוא הוזמן על ידי לואי פסטר עצמו להיות ראש המיקרוביולוגיה במכון פסטר.

מה הטור של וינוגרדסקי?

מכשיר זה אינו אלא גליל זכוכית או פלסטיק המכיל חומרים שונים. הצילינדר מתמלא עד שליש מהיכולת שלו בבוצה או בוץ עשיר בחומר אורגני.

בהמשך מוסיפים תאית וכל חומר אורגני אחר שישמש כמקור לפחמן אורגני. כמקור לגופרית, מוסיפים סידן סולפט ונוספים סידן פחמתי לשמירה על איזון החומציות. העמוד הושלם במים מנהר, אגם, באר וכו '.

לאחר מכן יש להתבגר במכשיר או לדגור אותו תחת אור שמש או אור מלאכותי במשך תקופה של מספר שבועות עד מספר חודשים. לאחר זמן זה עמוד השדרה מתייצב ומוקמים מיקרובי-בית מוגדרים היטב. בכל מיקרובי-בית יתפתחו מיקרואורגניזמים ספציפיים בהתאם לדרישות הספציפיות שלהם.

מה קורה בעמוד השדרה?

המיקרו-אורגניזמים הראשונים שמושבים את העמוד יתחילו להשתמש ביסודות העמוד ומשחררים גזים וחומרים אחרים שיעכבו או יעדיפו התפתחות של מינים אחרים.

ככל שיעבור הזמן, פעילות המיקרואורגניזמים ותהליכים אביוטיים תפיק שיפוע כימי וסביבתי לאורך העמוד. הודות לכך, ייווצרו נישות שונות לצמיחה מיקרוביאלית.

על ידי מתן אפשרות לטור זה להתבגר או דגירה תחת אור שמש או אור מלאכותי במשך שבועות או חודשים, נוצרים שיפועי חמצן וגופרידים.

זה מאפשר פיתוח של מערכת אקולוגית מיקרוביאלית מובנית עם מגוון רחב של מיקרובי-בתים. באופן זה, כל התהליכים המאפשרים שמירה על מחזורי תזונה מתרחשים בעמודה.

האזור העליון של העמוד, במגע עם אוויר, יהיה העשיר ביותר בחמצן, אשר יתפזר לאט לאט כלפי מטה.

במקביל, המוצרים שנוצרים בחלק התחתון של העמוד, תוצר של השפלה של תאית ומימן גופרתי, יתפזרו אנכית כלפי מעלה.

ייעוד טור וינוגרדסקי

אזור אנאירובי

הדור וההתפשטות של מטבוליטים מיקרוביאלים, כתוצאה מהדרגות הכימיות השונות, מקורם בהתפלגות קבוצות של אורגניזמים על פי דרישותיהם.

תפוצה זו דומה לזו שקבעה בטבע. באופן זה, עמוד וינוגרדסקי מדמה את התפלגות החיידקים האנכיים שנמצאים בין השאר באגמים, בלגונות.

החלק התחתון של העמוד נטול חמצן לחלוטין ובמקום זאת עשיר במימן גופרתי. באזור זה חיידקים אנאירוביים כמו קלוסטרידיום משפילים את התאית. מתקבלת תוצר של השפלה זו של חומצות אורגניות, אלכוהולים ומימן.

המטבוליטים המיוצרים על ידי קלוסטרידיום משמשים מצע לסוגי הפחתת גופרת, למשל Desulfovibrio. אלה, בתורם, משתמשים בגולפטים או בצורות אחרות של גופרית מחומצנת חלקית.

כתוצר סופי הם משחררים מימן גופרתי ואחראים לריכוזים הגבוהים של גז זה בבסיס העמוד.

נוכחותם של חיידקים המפחיתים סולפטים על העמוד מוצגת כאזורים כהים בבסיס העמוד. מעל רצועת הבסיס מופיעים שתי רצועות רדודות, עם מינים המשתמשים במימן הגופרי המופק בפס התחתון. שתי הלהקות הללו נשלטות על ידי חיידקים פוטוסינתטיים אנאירוביים.

הבסיס ביותר מלהקות אלה מכיל את חיידקי הגופרית הירוקה (כלורוביום). הלהקה הבאה נשלטת על ידי חיידקי הגופרית הסגולים של הסוג כרומטיום. בסמוך ללהקות אלה מופיעים חיידקים המפחיתים ברזל, כמו גליונלה, Bacillus או Pseudomonas.

חיידקים ירוקים גופריתיים (Chlorobiaceae) בתחתית עמוד וינוגרדסקי. תצלום מתוך: kOchstudiO, Mikrobiologie Praktikum Universität Kassel März 2007. צולם ונערך מתוך: https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Green_d_winogradsky.jpg.

אזור אירובי

קצת הלאה במעלה העמוד מתחיל להופיע חמצן, אך בריכוזים נמוכים מאוד. אזור זה נקרא מיקרואירופילית.

כאן, חיידקים כמו Rhodospirillum ו- Rhodopseudomonas מנצלים את החמצן המצוי. מימן גופרתי מעכב את צמיחתם של חיידקים מיקרואירופיליים אלה.

האזור האירובי מחולק לשתי שכבות:

• הבסיס ביותר שבהם, המיוצג על ידי ממשק מים בוץ.
• האזור החיצוני ביותר מורכב מעמוד המים.

חיידקים של ז'אנרים כמו Beggiatoa ו- Thiothrix מתפתחים בממשק מים-בוץ. חיידקים אלה יכולים לחמצן את הגופרית המגיעה מהשכבות התחתונות.

עמוד המים, מצדו, מושקע על ידי מגוון גדול של אורגניזמים, כולל ציאנובקטריה, פטריות ודיאטומים.

יישומים

לטור של וינוגרדסקי שימושים שונים, בין הנפוצים ביותר הם:

-חקרו את המגוון המטבוליסטי בחיידקים.

-ירידות אקולוגיות תלמידות.

העשרה או בידוד של חיידקים חדשים.

-בדיקות ממוצעות.

- ייצור של ביו-מימן.

- בחן את ההשפעות של גורמים סביבתיים על המבנה והדינמיקה של הקהילה המיקרוביאלית ועל בקטריופאגים נלווים.

הפניות

1. DC אנדרסון, RV Hairston (1999). טור וינוגרדסקי ופילומים: מודלים להוראת אופניים מזינים ורצף במערכת אקולוגית. המורה לביולוגיה אמריקאית.
2. DJ Esteban, B. Hysa, C. Bartow-McKenney (2015). התפלגות זמנית ומרחבית של קהילת החיידקים בעמודי וינוגרדסקי. PLOS ONE.
3. JP López (2008). טור וינוגרדסקי. דוגמא למיקרוביולוגיה בסיסית במעבדה לחינוך על יסודי. מגזין יוריקה בנושא הוראת מדע והפצה.
4. סרגיי וינוגרדסקי. בויקיפדיה. התאושש מ- en.wikipedia.org.
5. ML de Sousa, PB de Moraes, PRM Lopes, RN Montagnolli, DF de Angelis, ED Bidoia (2012). צבע טקסטיל מטופל באופן פוטואלקטרוליטי ובקרה על ידי עמודות וינוגרדסקי. מדעי הנדסה סביבתית.
6. טור וינוגרדסקי. בויקיפדיה. התאושש מ- en.wikipedia.org.