Il Colonna Winogradsky È un apparato utilizzato per la coltivazione di diversi tipi di microrganismi. È stato creato dal microbiologo russo Sergei Winogradsky. La crescita dei microrganismi sarà stratificata in tutta la colonna.
La stratificazione viene eseguita in base alle esigenze nutrizionali e ambientali di ciascun gruppo di organismi. Per questo, al dispositivo vengono forniti diversi tipi di nutrienti e fonti di energia..
La colonna è un mezzo di coltura arricchito, dove cresceranno microrganismi di diversi gruppi. Dopo un periodo di maturazione che può durare da alcune settimane a diversi mesi, questi microrganismi saranno disponibili in microhabitat specifici.
I microhabitat creati dipenderanno dal materiale utilizzato e dalle interrelazioni tra gli organismi che si sviluppano.
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Sergei Winogradsky (1856-1953), l'ideatore della colonna che porta il suo nome, era un microbiologo russo nato a Kiev, oggi capitale dell'Ucraina. Oltre ad essere un microbiologo, era anche un esperto di ecologia e studi del suolo.
Il suo lavoro con microrganismi dipendenti dallo zolfo e processi biogeochimici dell'azoto gli ha dato grande fama. Ha descritto molti nuovi microrganismi, compresi i generi Nitrosomone Y Nitrobacter. Fu anche lo scopritore della chemiosintesi.
Tra i tanti riconoscimenti ricevuti da questo microbiologo c'è la nomina a membro onorario della Società di scienze naturali di Mosca..
Era anche membro dell'Accademia francese delle scienze. Nel 1935 ricevette la medaglia Leeuwenhoek, un riconoscimento concesso dalla Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences. È stato invitato dallo stesso Louis Pasteur a essere capo di microbiologia presso l'Istituto Pasteur.
Questo dispositivo non è altro che un cilindro di vetro o plastica contenente materiali diversi. Il cilindro viene riempito fino a un terzo della sua capacità con fanghi o fanghi ricchi di materia organica.
Successivamente, vengono aggiunti cellulosa e qualsiasi altra materia organica, che servirà come fonte di carbonio organico. Come fonte di zolfo, viene aggiunto solfato di calcio e carbonato di calcio per mantenere l'equilibrio del pH. La colonna è completata con l'acqua di un fiume, un lago, un pozzo, ecc..
Il dispositivo deve quindi essere fatto maturare o incubato alla luce solare o artificiale per un periodo compreso tra poche settimane e alcuni mesi. Trascorso questo tempo, la colonna vertebrale si stabilizza e vengono stabiliti microhabitat ben definiti. Microrganismi specifici si svilupperanno in ogni microhabitat in base alle loro particolari esigenze..
I primi microrganismi che colonizzeranno la colonna inizieranno ad utilizzare gli elementi della colonna e rilasceranno gas e altre sostanze che inibiranno o favoriranno lo sviluppo di altre specie..
Col passare del tempo, l'attività dei microrganismi e dei processi abiotici produrrà gradienti chimici e ambientali in tutta la colonna. Grazie a questo, verranno generate varie nicchie per la crescita microbica..
Consentendo a questa colonna di maturare o incubare alla luce solare o artificiale per settimane o mesi, si formano gradienti di ossigeno e solfuri..
Ciò consente lo sviluppo di un ecosistema microbico strutturato con un'ampia varietà di microhabitat. In questo modo nella colonna avvengono tutti i processi che consentono il mantenimento dei cicli dei nutrienti..
La zona superiore della colonna, a contatto con l'aria, sarà la più ricca di ossigeno, che si diffonderà lentamente verso il basso..
Allo stesso tempo, i prodotti generati nella porzione inferiore della colonna, prodotto della degradazione di cellulosa e idrogeno solforato, si diffonderanno verticalmente verso l'alto..
La generazione e la diffusione dei metaboliti microbici, a causa dei vari gradienti chimici, determina una distribuzione di gruppi di organismi secondo le loro esigenze..
Questa distribuzione è simile a quella stabilita in natura. In questo modo, la colonna Winogradsky simula la distribuzione microbica verticale che si trova in laghi, lagune, tra gli altri..
La porzione inferiore della colonna è completamente priva di ossigeno ed è invece ricca di idrogeno solforato. In questa zona, batteri anaerobici come Clostridium degradano la cellulosa. Come risultato di questa degradazione, si ottengono acidi organici, alcoli e idrogeno..
I metaboliti prodotti da Clostridium servire come substrato per le specie che riducono i solfati, per esempio Desulfovibrio. Questi, a loro volta, usano solfati o altre forme di zolfo parzialmente ossidato.
Come prodotto finale, rilasciano idrogeno solforato e sono responsabili delle alte concentrazioni di questo gas alla base della colonna..
La presenza di batteri che riducono i solfati sulla colonna è indicata come aree scure alla base della colonna. Sopra la banda basale compaiono due bande poco profonde, con specie che utilizzano l'idrogeno solforato prodotto nella fascia inferiore. Queste due bande sono dominate da batteri fotosintetici anaerobici..
La più basale di queste bande contiene i batteri dello zolfo verde (Clorobio). La fascia successiva è dominata dai batteri dello zolfo viola del genere Chromatium. Vicino a queste bande compaiono batteri che riducono il ferro, come Gallionella, Bacillo o Pseudomonas.
Un po 'più in alto nella colonna, inizia ad apparire l'ossigeno, ma a concentrazioni molto basse. Questa zona è chiamata microaerofila.
Qui, i batteri piacciono Rhodospirillum Y Rhodopseudomonas sfruttano lo scarso ossigeno disponibile. L'idrogeno solforato inibisce la crescita di questi batteri microaerofili.
La zona aerobica è divisa in due strati:
All'interfaccia fango-acqua, batteri di generi come Beggiatoa Y Thiothrix. Questi batteri possono ossidare lo zolfo proveniente dagli strati inferiori.
La colonna d'acqua, da parte sua, è colonizzata da una grande diversità di organismi, tra cui cianobatteri, funghi e diatomee..
-La colonna Winogradsky ha vari utilizzi, tra i più frequenti ci sono:
-Studia la diversità metabolica microbica.
-Studia le sequenze ecologiche.
-Arricchimento o isolamento di nuovi batteri.
-Prove di biorisanamento.
-Generazione di bioidrogeno.
-Studiare le influenze dei fattori ambientali sulla struttura e dinamica della comunità microbica e sui batteriofagi associati.
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