Колонна Виноградского

Колонка Виноградского — это простое устройство для разведения различных микроорганизмов. Изобретённое в 1880-х годах Сергеем Николаевичем Виноградским, устройство представляет собой стеклянную колонку со смесью ила и воды, смешанной с источниками углерода, такими как газеты (содержащие клетчатку) или яичная скорлупа (содержащая карбонат кальция) и источников серы, таких как гипс (сульфата кальция) или яичный желток. Инкубация колонки под солнечным светом в течение нескольких месяцев приводит к аэробному/анаэробному градиенту, а также градиенту сульфида. Эти два градиента способствуют росту различных микроорганизмов, таких бактерий как Клостридия, Десульфовибрио, Хлоробиум, Хроматиум, Пурпурная бактерия и Beggiatoa, а также множество других видов бактерий, цианобактерий и водорослей.

На этой фотографии изображено первоначальное состояние трех разных Колонок Виноградского. Они содержат образцы почвы и воды из реки, две последние колонны были изменены фосфатными, нитратными, серными и кислородными добавками. Эти добавки способствуют росту различных бактерий, специфичных для анаэробных и аэробных областей колонны.

Результаты 7-недельного срока инкубации где к росту были допущены водоросли, цианобактерии и другие бактериальные колонии. Особый интерес представляют красные области средней колонки, характерные для фиолетовых не-серных бактерий (например, Rhodospirillaceae). Кроме того, в третьей колонке наблюдается фиолетовая серная бактерия (Хроматий) в виде красного нароста вдоль боковой части колонки.

Колонка создаёт многочисленные градиенты, которые зависят от добавленных питательных веществ, из которых может вырасти многообразие вышеупомянутых организмов. Одним из отличий являются аэробная часть воды и анаэробная часть ила или почвы. Вода быстро становится бескислородной по сравнению к смеси ила и воды из-за низкой растворимости кислорода в воде. Анаэробные фототрофы в значительной степени присутствуют в иловой части, где существует потенциал для создания биоплёнок и расширения колоний, как показано на изображениях справа. Водоросли и другие аэробные фототрофы присутствуют вдоль поверхности воды в верхней части колонки. Рост зелени часто приписывают этим организмам.

УстройствоПравить

Колонка представляет собой смесь нескольких составляющих. Высокий стакан (30 см длиной, >5 см шириной) заполняется на треть илом из пруда, без каких-либо палочек, мусора и пузырьков воздуха. Добавляется ~0.25 % в/в карбоната кальция и ~0.50 % в/в сульфата кальция или сульфата натрия (измельчённая яичная скорлупа и яичный желток полны этими минералами), смешанные с измельчённой газетой, фильтровальной бумагой или сеном (для целлюлозы). Дополнительный анаэробный слой, состоящий из ила без добавок, заполняет контейнер до 2/3. В качестве замены возможно использование песка для слоя над обогащенным осадком, для того чтобы облегчить наблюдение и отбор проб. Далее следует вода из пруда, чтобы разбавить грязь (или песок) и занять половину оставшегося объёма. Колонна герметично закрывается для предотвращения испарения воды и инкубируется в течение нескольких месяцев при естественном освещении.

После того как колонка будет плотно загерметизирована, первыми начнут развитие анаэробы, включая Клостридий. Эти анаэробные бактерии будут потреблять целлюлозу в качестве источника энергии. Цикл начнётся как только они начнут производить углекислый газ, который будет использован другими представителями сообщества. Со временем в колонке будут появляться новые цветные слои различных бактерий. В нижней части колонки образуется чёрная восстановленная зона, содержащая сероводород и бактерий, восстанавливающих соединения серы. Слой выше будет состоять из зелёных серных фотосинтезирующих анаэробных бактерий. Далее будет следовать фиолетовый слой, который состоит из серных анаэробных бактерий, также фиолетовый из анаэробых несерных бактерий, и далее сверху будет образован слой сероокисляющих цианобактерий. Этот верхний слой аэробных бактерий будет производить углекислый газ, который оставаясь в колонне будет создавать условия для дальнейшей реакции^[1]

Колонка Виноградского хоть и является отличным инструментом для наблюдения за целыми сообществами бактерий, она не позволяет увидеть плотность или отдельные колонии бактерий. Также ей требуется довольно долгое время для завершения цикла. В то же время не следует упускать из виду ее значение в экологической микробиологии, она по-прежнему является отличным инструментом для определения основных бактериальных сообществ в образцах^[2].

ПримечанияПравить

↑ Corner, T. (1992). Ecology in a Jar. The Science Teacher. (59)3, 32
↑ Заварзин Г. А. С. Н. Виноградский и современная микробиология // Микробиология. : журнал. — 2006. — Т. 75, № 5. — С. 581—592.. — ISSN 026-3656.

ЛитератураПравить

Шлегель Г. Г. Общая микробиология. — М.: Мир, 1987. — С. 382—383. — 567 с.

СсылкиПравить

[1] Corner, T. (1992). Ecology in a Jar. The Science Teacher. (59)3, 32

[2] Заварзин Г. А. С. Н. Виноградский и современная микробиология // Микробиология. : журнал. — 2006. — Т. 75, № 5. — С. 581—592.. — ISSN 026-3656.

[1]

[2]