Mikrobioloogia

Mikrobioloogia (vkr mikros 'väike', bios 'elu', logos 'õpetus') on mikroorganismide ehk mikroobide uurimisega tegelev teadusharu. Mikrobioloogia uurib eukarüootseid ja prokarüootseid mikroorganisme. Eukarüootsete mikroorganismide hulka kuuluvad seened ja protistid, millel on membraaniseoselised organellid. Samas prokarüootsetel organismidel, kes kõik on mikroorganismid, seesugused rakuosised puuduvad. Prokarüootide hulka kuuluvad ka bakterid ja arhed. 
Ajalooliselt on mikrobioloogid keskendunud kultuuride kasvatamisele, nende värvimisele ja mikroskopeerimisele. Samas on vähem kui 1% tavakeskkonna mikroorganismidest laborikeskkonnas kultiveeritavad. Et hinnata mikroorganismide olemasolu mingis keskkonnas, uuritakse proovis leiduvaid DNA või RNA järjestusi.

Ajalugu

Hüpoteesid mikroorganismide olemasolust olid sajandeid enne nende tegelikku avastamist. Esimesed õpetused nähtamatu elu olemasolust pärinevad 6. sajandist eKr.

Tegelik mikroobide avastamine ja uurimine algas 17. sajandil, kui leiutati mikroskoop. 1665. aastal tegi Robert Hooke esimese jäädvustatud mikroskoopilise jälgimise. 1676. aastal jälgis Anton van Leeuwenhoek oma loodud üheläätselise mikroskoobiga baktereid. Joseph Lister oli esimene, kes ütles, et mikroorganismid põhjustavad nakkushaigusi ning kasutas fenoole desinfitseerijana.

Bakterioloogia lõi 20. sajandil Ferdinand Cohn, kes alustas ka bakterite taksonoomilist klassifikatseerimist. Tema kaasaegsed olid Louis Pasteur ja Robert Koch, keda peetakse mikrobioloogia isadeks. Robert Koch sõnastas tingimused, mis peavad olema täidetud tõestamaks, et just mingi konkreetne haigustekitaja põhjustab seda konkreetset haigust, ja avastas uusi mikroorganisme.
Louis Pasteur lõi pastöriseerimise ja eri vaktsiine.
Pasteur ja Koch on mikrobioloogia rajajad, aga nende töö ei näidanud mikrobioloogia mitmekesisust, vaid keskendus pigem meditsiinile. Alles 20. sajandi teisel poolel hakkas mikrobioloogia arenema. Avastati viirused, kemolitotroofia, geokeemiliste protsesside bakterid ja loodi uusi tehnoloogiaid.

Harud  

Mikrobioloogia harusid jagatakse fundamentaal- ja rakendusteadusteks. Mikrobioloogiat saab klassifitseerida ka taksonoomia alusel, kui tegemist on bakterioloogia, mükoloogia, protozooloogia või fükoloogia valdkonnaga. Mikrobioloogia ning teiste loodus- ja täppisteaduse harud kattuvad oma praktikas suures osas. Mikrobioloogia võib eri aspektides laieneda ka väljapoole traditsioonilisi kitsaid piire, näiteks olla osa biofüüsika, biokeemia või molekulaarbioloogia uuringutes.

Fundamentaalne mikrobioloogia

 Bakterioloogia – teadus, mis uurib baktereid
 Mükoloogia – teadus, mis uurib seeni
 Protozooloogia – teadus, mis uurib ainurakseid
 Fütoloogia – teadus, mis uurib vetikaid
 Parasitoloogia – teadus, mis uurib parasiite
 Immunoloogia – teadus, mis uurib immuunsüsteemi
 Viroloogia – teadus, mis uurib viirusi
 Nematoloogia – teadus, mis uurib nematoode
 Mikroobne tsütoloogia – teadus mikroorganismide mikroskoopilistest detailidest
 Mikroobifüsioloogia – teadus mikroobide biokeemilistest rakufunktsioonidest, tegeleb ka mikroobse kasvu, ainevahetuse ja rakustruktuuri uurimisega
 Mikroobiökoloogia – teadus, mis uurib suhet mikroobi ja keskkonna vahel
 Mikroobigeneetika – teadus, mis uurib mikroobide geeniregulatsiooni ja organiseeritust
 Rakuline mikrobioloogia – teadus, mis seob omavahel rakubioloogia ja mikrobioloogia
 Evolutsiooniline mikrobioloogia – teadus, mis uurib mikroobide evolutsiooni. Valdkond jaguneb kaheks:
 mikroobitaksonoomia – tegeleb mikroorganismide nimetamise ja klassifikatsiooniga
 mikroobisüstemaatika – tegeleb mikroorganismide mitmekesisuse ja geneetilise varieeruvuse uurimisega
 Generatsioonide mikrobioloogia – teadus, mis uurib mikroorganisme, kellel on samad tunnused, mis nende vanematel
 Süstemaatiline mikrobioloogia – teadus, mis seob süsteemibioloogia ja mikrobioloogia
 Molekulaarne mikrobioloogia – teadus, mis uurib mikroorganismide molekulaarseid põhimõtteid ja füsioloogilisi protsesse

Muu
 Nanomikrobioloogia – teadus, mis uurib mikroorganisme nanotasandil
 Astromikrobioloogia – teadus, mis uurib mikroorganismide esinemist kosmoses
 Sõjanduslik mikrobioloogia – teadus, mis uurib mikroorganisme, keda kasutatakse bioloogiliste relvade tootmisel
 Ennustav mikrobioloogia – teadus, mis uurib mikroorganisme, kasutades matemaatilist modelleerimist

Rakendusteaduslik mikrobioloogia

 Meditsiiniline mikrobioloogia – teadus, mis uurib patogeenseid mikroobe ja nende rolli haiguste tekkes. Kaasab ka mikroobse patogeneesi ja epidemioloogia uuringuid ning on seotud patoloogia ja immunoloogiaga. See valdkond hõlmab ka inimese mikrobioota, vähi ja kasvajate mikrokeskkonda.
 Farmakoloogiline mikrobioloogia – teadus, mis uurib antibiootikumide, ensüümide, vitamiinide, vaktsiinide ja muude farmakoloogiliste produktide tootmise, saastamise ja rikkumisega seotud mikroobe.
 Tööstuslik mikrobioloogia – teadus, mis uurib, kuidas mikroobe tööstusprotsessides kasutada. Näiteks tööstuslikul kääritamisel või reovee puhastusel. Selle valdkonnaga on lähedaselt seotud ka õlle tootmine, mis on oluline mikrobioloogia rakendusala.
 Mikroobne biotehnoloogia – teadus, mis uurib, kuidas mikroorganismide geneetilise ja molekulaarse muutmise tulemusena võib tulemuseks olla kasuliku saagise tootmine.
 Toiduainete mikrobioloogia – teadus, mis uurib mikroorganismide kasutamist toitu tootmisel, näiteks kääritamisel. Lisaks uuritakse ka toidu riknemist ja sellest tingitud haigusi.
 Põllumajanduslik mikrobioloogia – teadus, mis uurib põllumajandusele olulisi mikroorganisme. Seda valdkonda saab jaotada järgmiselt:
 taimemikrobioloogia ja taimepatoloogia – teadusharud, mis uurivad taime, taime patogeeni ja mikroorganismide vahelisi seoseid;
 mullamikrobioloogia – teadus, mis uurib mullas leiduvaid mikroorganisme.
 Veterinaarne mikrobioloogia – teadus, mis uurib mikroobide rolli veterinaarmeditsiinis või loomade taksonoomias.
 Keskkonnamikrobioloogia – teadus, mis uurib mikroobide funktsiooni ja erisust nende loomulikes elukeskkondades. Iseloomustab baktereid peamistes elukeskkondades, nagu risosfäär, fülosfäär, muld, pinnasevee ökosüsteemid, avaookeanid, ekstreemsed keskkonnad. Eriharud:
mikroobne ökoloogia;
 mikroobselt mõjutatud toitaineringe;
 geomikrobioloogia;
 mikroobne mitmekesisus;
biotervendus.
 Veemikrobioloogia – teadus, mis uurib vees elavaid mikroorganisme.
 Õhumikrobioloogia – teadus, mis uurib õhus asuvaid mikroorganisme.

Mikroorganismide kasulikkus

Vaatamata sellele, et mikroorganismid tekitavad haigusi, on neist inimestele palju kasu.

Mikroobe kasutatakse toiduainetehnoloogias: tööstuslikul kääritamisel (alkoholi, äädika ja piimatoodete valmistamine) ja pagaritööstuses.

Mikroorganisme rakendatakse antibiootikumide ja aminohapete tootmisel ja abilisena keerulisemate organismide (taimede) kloonimisel.

Mikroorganisme kasutatakse ensüümide ja reportergeenide tootmisel ning ka uudsete molekulaarbioloogiliste tehnoloogiate katsetamisel.

Mikroobid toodavad biopolümeere: polüsahhariide, polüestreid ja polüamiide. Neid saab kasutada meditsiinis kudede taastamiseks ja kehas ravimite transportimiseks. Mikroorganisme kasutatakse paljude ainete biosünteesiks.

Sageli kasutatakse mikroorganisme keskkonnaprobleemide lahendamiseks. Eri liigid suudavad lagundada paljusid toksilisi jäätmeid, seega kasutatakse ulatuslikumate reostuste likvideerimiseks segu bakterite ja seente liikidest ning tüvedest, sest igaüks neist tuleb toime eri ainega.

Bakteritel on oluline roll inimese mikrobiootas. Seedetraktis aitavad nad kaasa vitamiinide ja aminohapete tootmisele, seedivad toitu ja hävitavad kahjulikke mikroobe.

Tuntud mikrobiolooge 
Anton de Bary
John Franklin Enders
Aleksander Fleming
Hans Christian J. Gram
Maurice Ralph Hilleman
Robert Koch
Antonie Van Leeuwenhock
Ilja Metšnikov
Louis Pasteur
Howard Ricketts
Cornelius van Niel
Jüri Seim
Sergei Vinogradski
Carl Woese

Vaata ka 
mikrobioloogia mõisteid
bakterioloogia
biotehnoloogia
Petri tass
viroloogia

Viited