Кіріспе
Микроорганизмдерді өсіру құрылғысы Виноградский бағанасы - микроорганизмдердің үлкен түрлерін өсіру үшін қарапайым құрылғы. 1880 жылдары Сергей Виноградский ойлап тапқан құрылғы газет (онда целлюлоза бар), қараланған маршмэллоу немесе жұмыртқа қабығы (онда кальций карбонаты бар) және гипс (кальций сульфаты) немесе жұмыртқа сарысы сияқты күкірт көзімен араластырылған көлдік балшық пен судың бағанасы болып табылады. Күн сәулесінде бірнеше ай инкубациялаудан аэробтық/анеробикалық градиент, сондай-ақ сульфид градиенті пайда болады. Бұл екі градиент Clostridium, Desulfovibrio, Chlorobium, Chromatium, Rhodomicrobium және Beggiatoa сияқты әртүрлі микроорганизмдердің, сондай-ақ бактериялардың, цианобактериялардың және балдырлардың көптеген түрлерінің өсуін ынталандырады. Баған қосымша қоректік заттарға байланысты көптеген градиенттерді қамтамасыз етеді, олардан жоғарыда аталған организмдердің әртүрлілігі өсе алады. Аэробикалық су фазасы мен анаэробикалық саз немесе топырақ фазасы осындай айырмашылықтардың бірі болып табылады. Судағы оттегінің ерігіштігінің төмендігіне байланысты су батпақ пен судың арақатынасына қарай тез тотықсыз болады. Анаэробтық фототрофтар әлі де көбінесе саз фазасында кездеседі және оң жақтағы суреттерде көрсетілгендей, биофильмді құру және колонияны кеңейту мүмкіндігі әлі де бар. Балырлар мен басқа да аэробты фототрофтар судың үстіңгі жартысындағы судың бетінде кездеседі.
The Winogradsky column is a simple device for culturing a large diversity of microorganisms. Invented in the 1880s by Sergei Winogradsky, the device is a column of pond mud and water mixed with a carbon source such as newspaper (containing cellulose), blackened marshmallows or egg shells (containing calcium carbonate), and a sulfur source such as gypsum (calcium sulfate) or egg yolk. Incubating the column in sunlight for months results in an aerobic/anaerobic gradient as well as a sulfide gradient. These two gradients promote the growth of different microorganisms such as Clostridium, Desulfovibrio, Chlorobium, Chromatium, Rhodomicrobium, and Beggiatoa, as well as many other species of bacteria, cyanobacteria, and algae. The column provides numerous gradients, depending on additive nutrients, from which the variety of aforementioned organisms can grow. The aerobic water phase and anaerobic mud or soil phase are one such distinction. Because of oxygen's low solubility in water, the water quickly becomes anoxic towards the interface of the mud and water. Anaerobic phototrophs are still present to a large extent in the mud phase, and there is still capacity for biofilm creation and colony expansion, as shown in the images at right. Algae and other aerobic phototrophs are present along the surface and water of the upper half of the columns.
Құрылыс
Баған - ингредиенттердің шамамен қоспасы нақты өлшеулер маңызды емес. Биік шыныны (30 см ұзындығы, >5 см ені) үштен бір бөлігі көлдік сазбен толтырылады, таяқтарды, қалдықтарды және ауа көпіршіктерін алып тастайды. Қажеттілікпен кальций карбонатының ~ 0,25% және кальций сульфатының немесе натрий сульфатының ~ 0,50% (жаңылған жұмыртқа қабығы мен жұмыртқа сарысы осы минералдарға бай) қоспасын, майдаланған газет, сүзгі қағаз немесе сенамен (целлюлоза үшін) араластыру қажет. Қосымша анаэробтық қабат, бұл жолы қоспасыз саз, ыдысты үштен екі бөлігіне дейін толтырады. Кейбір әдістерде, нәтижесінде пайда болған популяцияларды жеңіл бақылау және үлгі алу үшін, байытылған шөгіндіден жоғары қабат үшін құмды пайдалануды талап етеді. Мұнан кейін көлденең су ыдысты (немесе құмды) қанықтырып, қалған көлемнің жартысын алады. Судың булануын болдырмау үшін бағана тығыз жабылады және бірнеше ай бойы күшті табиғи жарықта инкубацияланады. Колонна тығыз жабылып болғаннан кейін анаэробты бактериялар, соның ішінде Clostridium spp. Бұл анаэробты бактериялар целлюлозаны энергия көзі ретінде пайдаланады. Бұл басталғаннан кейін олар басқа бактериялар пайдаланатын СО2 шығарады, сонда цикл басталады. Ақырында бактэриялардың түрлі түсті қабаттары пайда болады. Бағанның төменгі жағында күкіртті азайтатын бактериялар бар қара анаэробты H2S басым аймақ болады, жоғары жағында көк күкірт фотосинтездейтін анаэробты бактериялар болады, содан кейін қабат көк күкіртті анаэробты бактериялар болып табылатын күлгін болады, содан кейін қызғылт анаэробты күкіртті емес бактериялардың тағы бір бағаны және жоғары жағында күкіртті тотықтайтын бактериялар болып табылатын цианобактериялар қабаты болады. Аэробикалық бактериялардың жоғарғы қабаты О2 шығарады, ол ондағы реакцияларды жеңілдету үшін бағанаға қайта беріледі. Виноградский бағанасы бактериялардың бүкіл қауымдастығын көру үшін тамаша құрал болса да, ол тығыздықты немесе жеке бактериялық колонияларды көруге мүмкіндік бермейді. Сондай-ақ, оның толық айналуы ұзақ уақытқа созылады. Алайда оның қоршаған ортаның микробиологиясындағы маңыздылығын назардан тыс қалдырмау керек және ол әлі де үлгідегі негізгі бактериялық қауымдастықтарды анықтаудың тамаша құралы болып табылады.