Microorganisms used in research hav

Microorganisms used in research have many useful properties. They grow on simple, cheap medium and often give rise to large populations in a matter of 24 hours. It is easy to isolate their genomic material, manipulate it in the test tube and then place it back into the microbe. Due to their large populations it is possible to identify rare events and then, with the use of powerful selective techniques, isolate interesting bacterial cells and study them. These advantages have made it possible to test hypotheses rapidly. Using microbes scientists have expanded our knowledge about life. Below are a few examples.
Microorganisms have been indispensable instruments for unlocking the secrets of life. The molecular basis of heredity and how this is expressed as proteins was described through work on microorganisms. For an in-depth discussion on the molecular basis of heredity see the chapter on the Central Dogma. Due to the similarity of life at the molecular level, this understanding has helped us to learn about all organisms, including ourselves.
Some prokaryotes are capable of growing under unimaginably harsh conditions and define the extreme limits of where life can exist. Some species have been found growing at near 100 °C in hot springs and well above that temperature near deep-sea ocean vents. Figure 1-19 depicts such a deep sea ocean vent. Others make their living at near 0 °C in freshwater lakes that are buried under the ice of Antarctica. The ability of microbes to live under such extreme conditions is forcing scientists to rethink the requirements necessary to support life. Many now believe it is entirely possible that Jupiter's moon Europa may harbor living communities in waters deep below its icy crust. What may the rest of the universe hold?
A deep sea ocean vent
Figure 1.19 A deep sea ocean vent. Ocean vents are common in areas of the sea floor that have volcanic activity. Water seeps into cracks on the floor and encounters magma. The water absorbs inorganic nutrients from the magma and is heated. The superheated water then flows out of the magma, sometimes quite forcefully, back into the ocean. This hot water contacts the cold ocean water, causing it to cool and release many of its inorganic contents. This cloud of inorganic compounds is highly reduced and can serve as a source of energy for microorganisms. These microbes serve as a primary producer for an entire food chain. The picture shows one type of ocean vent called a black smoker. Water coming out of the vent can be >300°C. Figure courtesy of Woods Hole Oceanic Institute.
Until recently, while we could study specific types of bacteria, we lacked a cohesive classification system, so that we could not readily predict the properties of one species based on the known properties of others. Visual appearance, which is the basis for classification of large organisms, simply does not work with many microbes because there are few distinguishing characteristics for comparison between species even under the microscope. However, analysis of their genetic material in the past 20 years has allowed such classification and spawned a revolution in our thinking about the evolution of bacteria and all other species. The emergence of a new system organizing life on Earth into three domains is attributable to this pioneering work with microorganisms.
The fruits of basic research on microbes have been used by scientists to understand microbial activity and therefore to shape our modern world. Human proteins, especially hormones like insulin and human growth factor, are now produced in bacteria using genetic engineering. Our understanding of the immune system was developed using microbes as tools. Microorganisms also play a role in treating disease and keeping people healthy. Many of the drugs available to treat infectious disease originate from bacteria and fungi.
Lastly, microbes have informed us about our world through the tools they provide for molecular biology. Enzymes purified from bacterial strains are useful as tools to perform many types of analyses. Such analyses allow us to determine the complete genome sequence of almost any organism and manipulate that DNA in useful ways. We now know the entire sequence of the human genome, with the exception of regions of repetitive DNA, and this will hopefully lead to medical practices and treatments that improve health. We also know the entire genome sequences of hundreds of microbes, including those of many important pathogens. Analysis of these data will eventually lead to an understanding of the function of critical enzymes in these microbes and the development of tailor-made drugs to stop them. The tools of molecular biology will also affect agriculture. For example, we now know the complete genome sequence of the plant Arabidopsis (a close relative of broccoli and cauliflower). This opens a new avenue to a better understanding of all plants and hopefully improvements in important crops.
Microbes have a profound impact on every facet of human life and everything around us. Pathogens harm us, yet other microbes protect us. Some microbes are pivotal in the growth of food crops, but others can kill the plants or spoil the produce. Bacteria and fungi eliminate the wastes produced in the environment, but also degrade things we would rather preserve. Clearly they affect many things we find important as humans. In the remainder of this chapter we take a look at how scientists came to be interested in microbes and follow a few important developments in the history of microbiology.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

จุลินทรีย์ที่ใช้ในการวิจัยที่มีคุณสมบัติที่มีประโยชน์มากมาย พวกเขาเติบโตในง่ายขนาดกลางราคาถูกและมักจะก่อให้ประชากรขนาดใหญ่ในเรื่องของการบริการตลอด 24 ชั่วโมง มันเป็นเรื่องง่ายที่จะแยกวัสดุจีโนมของพวกเขาจัดการกับมันในหลอดทดลองและวางมันกลับเข้าไปจุลินทรีย์ เนื่องจากประชากรขนาดใหญ่ของพวกเขามันเป็นไปได้ที่จะระบุเหตุการณ์ที่หายากและจากนั้นก็มีการใช้เทคนิคการเลือกที่มีประสิทธิภาพ, แยกเซลล์แบคทีเรียที่น่าสนใจและศึกษาพวกเขา ข้อได้เปรียบเหล่านี้ได้ทำให้มันเป็นไปได้ที่จะทดสอบสมมติฐานอย่างรวดเร็ว การใช้จุลินทรีย์ที่นักวิทยาศาสตร์ได้ขยายความรู้เกี่ยวกับชีวิตของเรา ด้านล่างนี้เป็นตัวอย่าง.
จุลินทรีย์ได้รับเครื่องมือที่ขาดไม่ได้สำหรับการปลดล็อคความลับของชีวิต โมเลกุลพื้นฐานของพันธุกรรมและวิธีการนี้จะแสดงเป็นโปรตีนที่ถูกอธิบายผ่านการทำงานเกี่ยวกับจุลินทรีย์ สำหรับการอภิปรายในเชิงลึกบนพื้นฐานโมเลกุลของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมดูบทที่เกี่ยวกับความเชื่อกลาง เนื่องจากความคล้ายคลึงกันของชีวิตในระดับโมเลกุล, ความเข้าใจนี้ได้ช่วยให้เราเรียนรู้เกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตทั้งหมดรวมทั้งตัวเราเอง.
prokaryotes บางคนมีความสามารถในการเจริญเติบโตภายใต้เงื่อนไขที่รุนแรงเหลือล้นและกำหนดข้อ จำกัด มากของชีวิตที่สามารถอยู่ได้ บางชนิดมีการตรวจพบการเติบโตที่ใกล้ 100 ° C ในน้ำพุร้อนและดีกว่าอุณหภูมิใกล้ทะเลลึกของมหาสมุทรที่ช่องระบายอากาศ รูปที่ 1-19 แสดงให้เห็นเช่นทะเลลึกระบายมหาสมุทร อื่น ๆ ทำให้ชีวิตของพวกเขาที่ใกล้ 0 ° C ในทะเลสาบน้ำจืดที่ถูกฝังอยู่ใต้น้ำแข็งของทวีปแอนตาร์กติกา ความสามารถของจุลินทรีย์ที่จะอยู่ภายใต้เงื่อนไขที่รุนแรงเช่นจะบังคับให้นักวิทยาศาสตร์ที่จะคิดใหม่ความต้องการที่จำเป็นในการดำรงชีวิต ตอนนี้หลายคนเชื่อว่ามันเป็นไปได้ว่าทั้งดวงจันทร์ยูโรปาของดาวพฤหัสบดีอาจท่าเรือชุมชนที่อาศัยอยู่ในน้ำลึกลงไปใต้เปลือกโลกน้ำแข็ง สิ่งที่อาจเหลือของจักรวาลถือ?
มหาสมุทรทะเลลึกระบาย
รูป 1.19 ทะเลลึกระบายมหาสมุทร ช่องระบายอากาศมหาสมุทรอยู่ร่วมกันในพื้นที่ของพื้นทะเลที่มีการระเบิดของภูเขาไฟ น้ำซึมเข้าไปในรอยแตกบนพื้นและแมกมาเผชิญหน้า น้ำดูดซับสารอาหารจากแมกนินทรีย์และถูกทำให้ร้อน น้ำร้อนแล้วไหลออกมาจากแมกมาบางครั้งค่อนข้างแข็งขันกลับลงไปในมหาสมุทร นี้น้ำร้อนรายชื่อน้ำทะเลเย็นทำให้มันเย็นและปล่อยจำนวนมากของเนื้อหาของนินทรีย์ เมฆของสารอนินทรีนี้จะลดลงอย่างมากและสามารถทำหน้าที่เป็นแหล่งที่มาของพลังงานสำหรับจุลินทรีย์ จุลินทรีย์เหล่านี้ทำหน้าที่เป็นผู้ผลิตหลักสำหรับห่วงโซ่อาหาร ภาพแสดงประเภทหนึ่งของการระบายมหาสมุทรที่เรียกว่าสูบบุหรี่สีดำ น้ำที่ออกมาจากช่องระบายอากาศที่สามารถ> 300 ° C รูปมารยาทของวูดส์โฮมหาสมุทรสถาบัน.
จนกระทั่งเมื่อเร็ว ๆ นี้ในขณะที่เราสามารถศึกษาเฉพาะประเภทของแบคทีเรียที่เราขาดระบบการจำแนกเหนียวเพื่อให้เราไม่สามารถคาดการณ์ได้อย่างง่ายดายคุณสมบัติของชนิดหนึ่งขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของคนอื่น ๆ ที่รู้จักกัน ลักษณะที่มองเห็นซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับการจัดหมวดหมู่ของสิ่งมีชีวิตที่มีขนาดใหญ่ก็ไม่ได้ทำงานร่วมกับจุลินทรีย์จำนวนมากเพราะมีลักษณะเด่นไม่กี่สำหรับการเปรียบเทียบระหว่างเผ่าพันธุ์แม้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ อย่างไรก็ตามการวิเคราะห์สารพันธุกรรมของพวกเขาในรอบ 20 ปีที่ได้รับอนุญาตให้จัดหมวดหมู่ดังกล่าวและกลับกลายเป็นการปฏิวัติในความคิดของเราเกี่ยวกับวิวัฒนาการของเชื้อแบคทีเรียและสายพันธุ์อื่น ๆ ทั้งหมด การเกิดขึ้นของระบบใหม่การจัดระเบียบชีวิตบนโลกออกเป็นสามโดเมนที่เป็นผลพวงนี้ทำงานเป็นผู้บุกเบิกที่มีจุลินทรีย์.
ผลของการวิจัยพื้นฐานเกี่ยวกับจุลินทรีย์ได้ถูกนำมาใช้โดยนักวิทยาศาสตร์ที่จะเข้าใจกิจกรรมของจุลินทรีย์และดังนั้นจึงจะรูปร่างโลกสมัยใหม่ของเรา โปรตีนของมนุษย์โดยเฉพาะอย่างยิ่งเช่นฮอร์โมนอินซูลินและปัจจัยการเจริญเติบโตของมนุษย์ในขณะนี้มีการผลิตในแบคทีเรียใช้พันธุวิศวกรรม ความเข้าใจของระบบภูมิคุ้มกันของเราได้รับการพัฒนาโดยใช้จุลินทรีย์ที่เป็นเครื่องมือ จุลินทรีย์ที่ยังมีบทบาทในการรักษาโรคและการรักษาคนที่มีสุขภาพ หลายของยาเสพติดที่มีอยู่ในการรักษาโรคติดเชื้อที่เกิดจากเชื้อแบคทีเรียและเชื้อรา.
สุดท้ายจุลินทรีย์ได้แจ้งกับเราเกี่ยวกับโลกของเราผ่านเครื่องมือที่พวกเขาจัดให้มีการอณูชีววิทยา เอนไซม์บริสุทธิ์จากสายพันธุ์แบคทีเรียที่มีประโยชน์เป็นเครื่องมือในการดำเนินการหลายประเภทของการวิเคราะห์ การวิเคราะห์ดังกล่าวช่วยให้เราสามารถตรวจสอบลำดับจีโนมที่สมบูรณ์ของเกือบทุกชีวิตและจัดการกับดีเอ็นเอในรูปแบบที่มีประโยชน์ที่ ตอนนี้เรารู้ลำดับทั้งหมดของจีโนมมนุษย์ยกเว้นภูมิภาคของดีเอ็นเอซ้ำและนี้หวังว่าจะนำไปสู่การปฏิบัติทางการแพทย์และการรักษาที่ปรับปรุงสุขภาพ เรายังไม่ทราบลำดับจีโนมทั้งหมดของหลายร้อยของจุลินทรีย์รวมทั้งพวกของเชื้อโรคที่สำคัญมาก การวิเคราะห์ข้อมูลเหล่านี้ในที่สุดจะนำไปสู่ความเข้าใจในการทำงานของเอนไซม์ที่สำคัญในการจุลินทรีย์เหล่านี้และการพัฒนาของยาเสพติดสั่งตัดจะหยุดพวกเขา เครื่องมือของชีววิทยาโมเลกุลนอกจากนี้ยังจะส่งผลกระทบต่อการเกษตร ตัวอย่างเช่นเรารู้ว่าตอนนี้ลำดับจีโนมที่สมบูรณ์ของพืช Arabidopsis (ญาติสนิทของบรอกโคลีและกะหล่ำดอก) นี้จะเปิดแนวทางใหม่ในการมีความเข้าใจที่ดีขึ้นของพืชทั้งหมดและหวังว่าการปรับปรุงในพืชที่สำคัญ.
จุลินทรีย์มีผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่อแง่มุมของชีวิตมนุษย์และทุกสิ่งที่อยู่รอบตัวเราทุกคน เชื้อโรคที่เป็นอันตรายต่อเรายังจุลินทรีย์อื่น ๆ ที่ปกป้องเรา จุลินทรีย์บางคนมีความสำคัญในการเจริญเติบโตของพืชอาหาร แต่คนอื่น ๆ สามารถฆ่าพืชหรือเสียการผลิต แบคทีเรียและเชื้อรากำจัดของเสียที่เกิดขึ้นในสภาพแวดล้อม แต่ยังช่วยย่อยสลายสิ่งที่เราอยากจะรักษา เห็นได้ชัดว่าพวกเขาส่งผลกระทบต่อหลายสิ่งหลายอย่างที่เราพบที่สำคัญเป็นมนุษย์ ในส่วนที่เหลือของบทนี้เราจะดูที่วิธีการที่นักวิทยาศาสตร์มาเป็นที่สนใจในจุลินทรีย์และติดตามการพัฒนาที่สำคัญบางประการในประวัติศาสตร์ของจุลชีววิทยา

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

จุลินทรีย์ที่ใช้ในการวิจัยมี คุณสมบัติที่มีประโยชน์มากมาย ที่เติบโตบน ง่าย ปานกลาง ราคาถูก และมักจะก่อให้เกิดประชากรขนาดใหญ่ในเรื่องของการ 24 ชั่วโมง มันเป็นเรื่องง่ายที่จะแยกวัสดุจีโนมของพวกเขาจัดการกับมันในหลอดทดลอง แล้ววางมันกลับลงไปในจุลินทรีย์ เนื่องจากมีประชากรขนาดใหญ่ของพวกเขามันเป็นไปได้ที่จะระบุเหตุการณ์ที่หายากแล้วด้วยการใช้เทคนิค การแยกเซลล์แบคทีเรียที่มีประสิทธิภาพน่าสนใจและการศึกษาพวกเขา ข้อดีเหล่านี้ได้ทำให้มันเป็นไปได้ที่จะทดสอบสมมติฐานอย่างรวดเร็ว การใช้จุลินทรีย์ที่นักวิทยาศาสตร์ได้ขยายความรู้ของเราเกี่ยวกับชีวิต ด้านล่างเป็นตัวอย่าง .
จุลินทรีย์ได้รับขาดไม่ได้เครื่องมือปลดล็อคความลับของชีวิตพื้นฐานระดับโมเลกุลของพันธุกรรมและวิธีนี้จะแสดงเป็นโปรตีนได้อธิบายถึงการทำงานในจุลินทรีย์ สำหรับการอภิปรายในเชิงลึกบนพื้นฐานระดับโมเลกุลของพันธุกรรมดูบทในความเชื่อหลัก . เนื่องจากความคล้ายคลึงกันของสิ่งมีชีวิตในระดับโมเลกุล ความเข้าใจนี้จะช่วยให้เราเรียนรู้เกี่ยวกับทั้งหมดของสิ่งมีชีวิต รวมทั้งตัวเรา
บางโปรคาริโอทส์สามารถเติบโตภายใต้สภาวะที่รุนแรง unimaginably และกำหนดขอบเขตของที่สุดชีวิตอยู่ บางชนิดถูกพบใกล้ 100 ° C ในการเติบโตที่บ่อน้ำร้อนและเหนือมหาสมุทรที่อุณหภูมิใกล้ในช่องระบายอากาศ รูป 1-19 แสดงให้เห็นเช่นทะเลมหาสมุทรลึกระบายคนอื่น ๆทำให้ชีวิตของพวกเขาที่ใกล้ 0 ° C ในทะเลสาบน้ำจืดที่ฝังอยู่ภายใต้น้ำแข็งของทวีปแอนตาร์คติก้า ความสามารถของจุลินทรีย์จะอยู่ภายใต้เงื่อนไขที่รุนแรงดังกล่าวจะบังคับให้นักวิทยาศาสตร์เพื่อทบทวนความต้องการจำเป็นเพื่อสนับสนุนชีวิต หลายคนเชื่อว่ามันเป็นไปได้ทั้งหมดว่าดาวพฤหัสบดีของดวงจันทร์ยูโรปาอาจท่าเรือ ชุมชนที่อาศัยอยู่ในน้ำทะเลลึกด้านล่างของมันแข็งเปลือกสิ่งที่อาจเป็นส่วนที่เหลือของจักรวาลไว้

รูปทะเลมหาสมุทรลึกระบาย 1.19 ทะเลมหาสมุทรลึกระบาย มหาสมุทรช่องระบายอากาศอยู่ทั่วไปในพื้นที่ของทะเลชั้นที่มีการระเบิดของภูเขาไฟ . น้ำที่ซึมเข้าไปในรอยแตกบนพื้นและพบหินหนืด น้ำจะดูดซับสารอาหารอนินทรีย์จากหินหนืดและอุ่น และด้วยน้ำแล้วไหลออกจากหิน ค่อนข้างแรง บางครั้ง ,กลับสู่มหาสมุทร ติดต่อน้ำร้อนน้ำเย็น Ocean ทำให้เย็นและปล่อยจำนวนมากของอนินทรีย์เนื้อหา เมฆนี้ของสารประกอบอนินทรีย์เป็นอย่างสูงที่ลดลงและสามารถใช้เป็นแหล่งพลังงานของจุลินทรีย์ จุลินทรีย์เหล่านี้ใช้เป็นหลักสำหรับผู้ผลิตห่วงโซ่อาหารทั้งหมด ภาพแสดงประเภทหนึ่งของมหาสมุทรเรียกว่าสูบระบายสีดำน้ำที่ออกมาจากช่องลมสามารถ > 300 องศา รู้มารยาทของป่าหลุมมหาสมุทรสถาบัน .
จนกระทั่งเมื่อเร็ว ๆ นี้ ในขณะที่เราไม่สามารถศึกษาเฉพาะประเภทของแบคทีเรีย เราขาดระบบการจัดหมวดหมู่ให้เหนียว เพื่อให้เราสามารถใช้ทำนายคุณสมบัติของสิ่งมีชีวิตตามรู้จักคุณสมบัติของผู้อื่น ภาพ ที่ปรากฏ ซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับการจำแนกประเภทของสิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่ก็ไม่ได้ทำงานกับหลายโรค เพราะมีลักษณะเด่นในการเปรียบเทียบระหว่างชนิดแม้แต่ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ แต่จากการวิเคราะห์ของสารพันธุกรรมของพวกเขาในอดีต 20 ปีได้รับอนุญาตประเภทดังกล่าว และเกิดการปฏิวัติในความคิดของเราเกี่ยวกับวิวัฒนาการของแบคทีเรียชนิดอื่น ๆทั้งหมดการเกิดขึ้นของระบบใหม่ จัดระเบียบชีวิตบนโลกออกเป็น 3 โดเมน คือ จากการสำรวจงานนี้ด้วยจุลินทรีย์ .
ผลของงานวิจัยพื้นฐานเกี่ยวกับจุลินทรีย์ที่ถูกใช้โดยนักวิทยาศาสตร์เข้าใจกิจกรรมของจุลินทรีย์ จึงรูปร่างของโลกสมัยใหม่ของเรา โปรตีนของมนุษย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งฮอร์โมน เช่น อินซูลิน และปัจจัยการเจริญเติบโตของมนุษย์ตอนนี้ผลิตในแบคทีเรียโดยการใช้พันธุวิศวกรรม ความเข้าใจของเราของระบบภูมิคุ้มกันถูกพัฒนาโดยใช้จุลินทรีย์ที่เป็นเครื่องมือ จุลินทรีย์มีบทบาทในการรักษาโรค และการรักษาผู้ที่มีสุขภาพดี หลายของยาเสพติดที่ใช้เพื่อรักษาโรคติดเชื้อโรคที่มาจากแบคทีเรียและเชื้อรา
ท้ายนี้จุลินทรีย์ได้แจ้งเราเกี่ยวกับโลกของเราผ่านเครื่องมือที่พวกเขาให้สำหรับชีววิทยาระดับโมเลกุล เอนไซม์บริสุทธิ์จากสายพันธุ์แบคทีเรียที่มีประโยชน์เป็นเครื่องมือแสดงหลายประเภทของการวิเคราะห์ . การวิเคราะห์ดังกล่าวช่วยให้เราสามารถกำหนดลำดับจีโนมของสิ่งมีชีวิตใด ๆที่เกือบจะสมบูรณ์ และใช้ดีเอ็นเอในวิธีที่มีประโยชน์ ตอนนี้เรารู้จักลำดับทั้งหมดของจีโนมมนุษย์ด้วยข้อยกเว้นของพื้นที่ๆ ดีเอ็นเอ และนี้จะนำไปสู่แนวทางปฏิบัติทางการแพทย์และการรักษาที่สามารถปรับปรุงสุขภาพ นอกจากนี้เรายังทราบลำดับจีโนมทั้งหมดของหลายร้อยของจุลินทรีย์ รวมทั้งเชื้อโรคที่สำคัญมากการวิเคราะห์ข้อมูลเหล่านี้ในที่สุดจะนำไปสู่ความเข้าใจในการทำงานของเอนไซม์ที่สำคัญในจุลินทรีย์เหล่านี้และการพัฒนายาตัดเพื่อหยุดพวกเขา เครื่องมือที่ใช้ในการศึกษาชีววิทยาระดับโมเลกุล จะส่งผลกระทบต่อการเกษตร ตัวอย่างเช่น เรารู้ว่าตอนนี้สมบูรณ์ลำดับจีโนมของพืช Arabidopsis ( ญาติสนิทของบรอกโคลี และกะหล่ำ )เปิดถนนสายใหม่เพื่อความเข้าใจที่ดีขึ้นของพืชทั้งหมด และหวังว่าในการปรับปรุงพืชสำคัญ
จุลินทรีย์มีผลกระทบลึกซึ้งในแง่มุมของชีวิตมนุษย์ และทุกอย่างรอบตัวเรา เชื้อโรคที่เป็นอันตรายต่อเรา แต่จุลินทรีย์อื่น ๆ ปกป้องเรา จุลชีพบางชนิดช่วยในการเจริญเติบโตของพืชอาหาร แต่คนอื่น ๆสามารถฆ่าพืชหรือเสียผลิตแบคทีเรียและเชื้อรากำจัดของเสียที่ผลิตในสภาพแวดล้อม แต่ยังทำให้สิ่งที่เราควรจะรักษาไว้ เห็นได้ชัดว่าพวกเขาส่งผลกระทบต่อสิ่งต่าง ๆที่เราพบความเป็นมนุษย์ ในส่วนที่เหลือของบทนี้เราจะดูที่วิธีการที่นักวิทยาศาสตร์ก็สนใจจุลินทรีย์และตามบางสำคัญการพัฒนาในประวัติศาสตร์ของจุลชีววิทยา