Колонна Виноградского, изобретенная ученым в 1880 году, представляет собой герметичный прозрачный сосуд, наполненный водой, илом, химическими элементами и микроэлементами. В результате протекающих в колонне процессов жизнедеятельности микроорганизмов, в ней формируется несколько градиентных уровней. На каждом из них развиваются и проживают целые популяции бактерий разных видов.
Колонна Виноградского стала прорывом в микробиологии и дала ученым всего мира новейший универсальный инструмент для изучения бактериальных форм жизни. Благодаря гениальному изобретению Виноградского исследователи могут проводить анализ микрофауны различных водоемов, разрабатывать методы их очистки и выяснять, как ведут себя те или иные бактерии в разных средах и условиях.
Даже сегодня, в XXI веке, это изобретение русского химика остается неотъемлемым атрибутом в работе биолабораторий по всему миру.
Русский ученый Сергей Виноградский сделал огромный вклад в развитии микробиологии. Его открытия полностью изменили представление о том, как живут и развиваются микроорганизмы, а его трудами зачитывались ученые по всему миру.
Одним из первых – и наиболее известных – изобретений Виноградского стала колонна, в которой можно выращивать целые штаммы бактерий и следить за их развитием.
Что такое колонна Виноградского
Колонна является не столько материальным изобретением, которое можно выставить в музее, сколько технологией, принципом, с помощью которой любой ученый – и даже простой любитель биологии – может построить собственную колонию микроорганизмов.
Эта технология представляет собой вертикальный прозрачный сосуд, наполненный илом, водой и различными химическими элементами. В совокупности под воздействием солнечного света внутри устройства протекают микробиологические процессы, которые приводят к возникновению отличных друг от друга сред обитания, в которых происходит рост бактериальных колоний разных видов.
Из чего состоит колонна
Вертикальный сосуд на треть наполняется смесью речного ила и воды. К ней добавляют источники таких элементов, как углерод, карбонат и сульфат кальция, а также серы. Понадобятся и микроэлементы вроде цинка, железа, магния и так далее.
ИНТЕРЕСНЫЙ ФАКТ
Несмотря на кажущуюся сложность, собрать колонну Виноградского в домашних условиях весьма просто. Если с илом все понятно, то углерод можно добыть из обрывков газет, карбонат кальция в избытке содержится в яичной скорлупе, а яичный же желток предоставит бактериям достаточно микроэлементов. Сульфат кальция, в свою очередь, можно получить из строительного гипса. Причем непосредственно «извлекать» элементы из вышеперечисленных предметов обихода не нужно – достаточно смешать это все в сосуде и подставить под солнечный свет.
В результате, «настоявшись» в течение несколько недель, а то и месяцев, колонна Виноградского станет домом для целой популяции разнородных бактерий.
Что происходит внутри
В зависимости от добавленных микроэлементов, в процессе инкубации бактерии внутри колонны создадут так называемые «градиенты», то есть переходящие зоны с разным содержанием кислорода и сульфида.
Отследить градиенты достаточно просто – содержимое колонны начнет окрашиваться в разные цвета, отвечая содержанию тех или иных бактерий в этой «области».
Происходит это вследствие жизнедеятельности тех или иных микроорганизмов. Так, одни бактерии начнут производить углекислый газ. Другие, в свою очередь, превратят его в кислород – он будет подниматься в верхние уровни колонны, где им будут дышать аэробные микробы. Они будут производить сероводородные соединения, которые будут спускаться на дно колонны, где другие бактерии будут ими «питаться», восстанавливая серу – она будет попадать на верхние слои, где будет окисляться цианобактериями и снова превращаться в сероводород.
Таким образом, жизнь в колонне поделится на несколько «этажей». Наверху будут жить цианобактерии, дышащие кислородом, а на самом дне – анаэробные микроорганизмы, которые будут перерабатывать спускающийся к ним сероводород в углекислый газ. Сформируется природный цикл, полноценная экосистема.
ИНТЕРЕСНЫЙ ФАКТ
В колонне Виноградского можно вырастить самые разные виды бактерий. Например: анаэробные Clostridium, бациллы и Desulfovibrio, и аэробные Rhodospirillum, Rhodopseudomonas и серные бактерии. Примечательно, что разные группы бактерий называют определенным «цветом». Так, на самом дне пробирки живут зеленые и пурпурные и черные микробы, в то время как наверху – цианобактерии (циан – голубой).
Зачем нужна колонна Виноградского
Колонна Виноградского, несмотря на ее замкнутость, нужна для выделения той или иной разновидности бактерий для ее последующего изучения. После того, как процесс инкубации в сосуде завершится, ученые могут извлечь нужную популяцию и провести соответствующие исследования.
Также ученые могут воспроизвести химико-биологические условия реки или пруда, из которого взят ил и вода, чтобы выяснить, какие микробы там водятся.
Кроме того, добавляя разные микроэлементы, ученые могут влиять на то, какие микроорганизмы в колонне получат наибольшее развитие. Это полезно не только для выведения нужных популяций бактерий, но и для выяснения того, как поведет себя микрофауна того или иного водоема при добавлении в него различных химических элементов и соединений.
Таким образом, изобретение русского химика может применяться для следующих целей:
- Изучение метаболического разнообразия микробов;
- Изучение работы экосистем микроорганизмов, «экологической преемственности»;
- Выведение новых популяций бактерий и обогащение уже имеющихся колоний;
- Биоремедация, то есть способ очищения водоемов с помощью метаболических процессов проживающих в нем микроорганизмов;
- Изучение экосистем того или иного водоема, выявление факторов влияния внешней среды на популяции бактерий.
Популярные вопросы
Вопрос: Из чего состоит колонна Виноградского?
Ответ: Из образцов воды и ила, взятых из водоема, а также химических элементов и микроэлементов.
Вопрос: Для чего нужна колонна Виноградского?
Ответ: Она используется для анализа микрофауны различных водоемов, разработки методов их очистки и выяснения, как ведут себя те или иные бактерии в разных условиях.
