Kolumna Winogradskiego - Winogradsky column
Kolumna Winogradsky jest prostym urządzeniem do hodowli w dużej różnorodności mikroorganizmów . Wynalezione w latach 80. XIX wieku przez Siergieja Winogradskiego urządzenie to kolumna błota stawowego i wody zmieszana ze źródłem węgla, takim jak gazeta (zawierająca celulozę ), poczerniałe pianki lub skorupki jaj (zawierające węglan wapnia ) oraz źródło siarki, takie jak gips ( siarczan wapnia ) lub żółtko jaja. Inkubacja kolumny w świetle słonecznym przez kilka miesięcy powoduje powstanie gradientu tlenowego / beztlenowego oraz gradientu siarczków. Te dwa gradienty sprzyjają rozwojowi różnych mikroorganizmów, takich jak Clostridium , Desulfovibrio , Chlorobium , Chromatium , Rhodomicrobium i Beggiatoa , a także wielu innych gatunków bakterii, sinic i alg.
Kolumna zapewnia liczne gradienty, w zależności od dodatkowych składników odżywczych, z których może wyrosnąć różnorodność wymienionych organizmów. Jedną z takich różnic jest tlenowa faza wodna i beztlenowa faza błotna lub glebowa. Ze względu na niską rozpuszczalność tlenu w wodzie, woda szybko staje się beztlenowa w kierunku granicy błota i wody. Fototrofy beztlenowe są nadal w dużej mierze obecne w fazie błotnej i nadal istnieje zdolność do tworzenia biofilmu i ekspansji kolonii, jak pokazano na zdjęciach po prawej stronie. Glony i inne fototrofy tlenowe są obecne wzdłuż powierzchni i wody w górnej połowie kolumn.
Budowa
Kolumna jest zgrubną mieszanką składników – dokładne pomiary nie są krytyczne. Wysoka szklanka (30 cm długości, >5 cm szerokości) jest wypełniona w jednej trzeciej błotem stawowym, pomijając wszelkie patyki, zanieczyszczenia i pęcherzyki powietrza. Wymagana jest suplementacja ~0,25% w/w węglanu wapnia i ~0,50% w/w siarczanu wapnia lub siarczanu sodu (odpowiednio zmielona skorupka jaja i żółtko jaja są bogate w te minerały), zmieszane z rozdrobnioną gazetą, bibułą filtracyjną lub sianem ( dla celulozy). Dodatkowa warstwa beztlenowa, tym razem z błota bez suplementów, zapełnia pojemnik do dwóch trzecich. Alternatywnie, niektóre procedury wymagają użycia piasku do warstwy powyżej wzbogaconego osadu, aby umożliwić łatwiejszą obserwację i pobieranie próbek uzyskanych populacji. Następnie woda ze stawu nasyca błoto (lub piasek) i zajmuje połowę pozostałej objętości. Kolumna jest szczelnie zamknięta, aby zapobiec parowaniu wody i inkubowana przez kilka miesięcy w silnym naturalnym świetle.
Po szczelnym zamknięciu kolumny jako pierwsze rozwiną się bakterie beztlenowe, w tym Clostridium spp. Te bakterie beztlenowe zużywają celulozę jako źródło energii. Gdy to się zacznie , tworzą CO 2, który jest używany przez inne bakterie, a tym samym rozpoczyna się cykl. W końcu w kolumnie pojawią się kolorowe warstwy różnych bakterii. Na dole kolumny będzie czarna strefa beztlenowa zdominowana przez H 2 S z bakteriami redukującymi siarkę, warstwa powyżej będzie z fotosyntetycznymi bakteriami beztlenowymi fotosyntezy zielonej siarki, następnie warstwa będzie fioletowa, czyli beztlenowe bakterie siarkowe, a następnie kolejna kolumna z fioletowymi bakteriami beztlenowymi bakterie niesiarkowe, a na wierzchu będzie warstwa sinic, czyli bakterii utleniających siarkę. Ta wierzchnia warstwa bakterii tlenowych wytwarza O 2 , który podaje do kolumny tworząc dalszą reakcję.
Chociaż kolumna Winogradskiego jest doskonałym narzędziem do obserwacji całych społeczności bakterii, nie pozwala zobaczyć gęstości ani pojedynczych kolonii bakterii. Jego cykl zajmuje również dużo czasu. Nie należy jednak pomijać jego znaczenia w mikrobiologii środowiskowej i nadal jest doskonałym narzędziem do określania głównych społeczności bakteryjnych w próbce.