Введение
Устройство для культивирования микроорганизмов Виноградская колонка - это простое устройство для культивирования большого разнообразия микроорганизмов. Изобретенный в 1880-х годах Сергеем Виноградским, устройство представляет собой столб из прудовой грязи и воды, смешанной с источником углерода, таким как газета (содержащая целлюлозу), почерневшие зефиры или яичные скорлупы (содержащие карбонат кальция), и источником серы, таким как гипс (сульфат кальция) или яичный желток. Инкубация колонны на солнечном свете в течение нескольких месяцев приводит к аэробному/анеробному градиенту, а также к сульфидному градиенту. Эти два градиента способствуют росту различных микроорганизмов, таких как Клостридиум, Десулфовибрио, Хлоробиум, Хроматиум, Родомикробиум и Беггиатоа, а также многих других видов бактерий, цианобактерий и водорослей. Колонка обеспечивает многочисленные градиенты, в зависимости от добавленных питательных веществ, из которых могут расти разнообразные вышеупомянутые организмы. Аэробная водная фаза и анаэробная фаза в грязи или почве являются одним из таких различий. Из-за низкой растворимости кислорода в воде вода быстро становится аноксичной по отношению к интерфейсу грязи и воды. В грязевой фазе в значительной степени все еще присутствуют анаэробные фототрофы, и все еще есть возможность создания биофильма и расширения колонии, как показано на изображениях справа. Водоросли и другие аэробные фототрофы присутствуют вдоль поверхности и воды верхней половины колонн.
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.
Строительство
Колонка представляет собой грубую смесь ингредиентов. Точные измерения не имеют решающего значения. Высокий стакан (длиной 30 см, шириной > 5 см) заполняют на треть грязью из пруда, исключая любые палки, обломки и пузырьки воздуха. Необходимо добавлять ~ 0,25% мас. углекислого кальция и ~ 0,50% мас. сульфата кальция или сульфата натрия (мягкая яичная скорлупа и желток, соответственно, богаты этими минералами), смешанные с небольшим количеством измельченной газеты, фильтровальной бумаги или сена (для целлюлозы). Дополнительный анаэробный слой, на этот раз из недобавленной грязи, наполняет емкость на две трети. В качестве альтернативы, некоторые процедуры требуют использования песка для слоя над обогащенным осаждением, чтобы облегчить наблюдение и отбор образцов полученных популяций. Затем вода из пруда насыщает грязь (или песок) и занимает половину оставшегося объема. Колонку плотно закрывают, чтобы предотвратить испарение воды, и инкубируют в течение нескольких месяцев под сильным естественным светом. После того, как колонка будет плотно запечатана, сначала будут развиваться анаэробные бактерии, включая Clostridium spp. Эти анаэробные бактерии будут потреблять целлюлозу в качестве источника энергии. Как только это начинается, они создают CO2, который используется другими бактериями, и так начинается цикл. В конце концов, в колонке появятся цветные слои различных бактерий. В нижней части колонны будет черная зона, в которой доминируют анаэробные H2S с бактериями, восстанавливающими серу, верхний слой будет зеленым, фотосинтезирующим серу анаэробным бактериям, затем слой будет фиолетовым, который является анаэробными бактериями серы, за которым следует еще один колонна фиолетовых анаэробных несерных бактерий, а в верхней части будет слой цианобактерий, которые являются окисляющими серу бактериями. Этот верхний слой аэробных бактерий вырабатывает кислород, который возвращается в колонку, чтобы облегчить дальнейшие реакции. В то время как колонна Виноградского является отличным инструментом для наблюдения за целыми сообществами бактерий, она не позволяет увидеть плотность или отдельные колонии бактерий. Также требуется много времени, чтобы завершить свой цикл. Однако не следует упускать из виду его значение в микробиологии окружающей среды, и он по-прежнему является отличным инструментом для определения основных бактериальных сообществ в образце.