Winogradsky列は、微生物の異なるタイプの培養に使用される装置です。ロシアの微生物学者セルゲイウィノグラツキーによって作成されました。微生物の成長は、カラム全体で層別化されます。
層別化は、各生物群の栄養および環境要件に基づいて行われます。このため、さまざまな種類の栄養素とエネルギー源がデバイスに供給されます。
Winogradsky列。撮影および編集：ウィキメディア・コモンズのUPVD-BioEcoL3-2010。
カラムは、さまざまなグループの微生物が増殖する濃縮培地です。数週間から数ヶ月続く可能性がある成熟期間の後、これらの微生物は特定の微小生息地で利用可能になります。
作成される微小生息地は、使用される材料と発生する生物間の相互関係によって異なります。
セルゲイウィノグラツキーは誰でしたか？
彼の名前を冠したコラムの作成者であるセルゲイウィノグラツキー（1856-1953）は、現在のウクライナの首都キエフで生まれたロシアの微生物学者でした。微生物学者であることに加えて、彼は生態学と土壌研究の専門家でもありました。
硫黄に依存する微生物と窒素の生物地球化学的プロセスに関する彼の研究は、彼に大きな名声を与えました。彼は、NitrosomonaとNitrobacter属を含む多くの新しい微生物について説明しました。彼は化学合成の発見者でもありました。
この微生物学者が受け取った多くの認識の中でモスクワ自然科学協会の名誉会員に指名されています。
彼はフランス科学アカデミーのメンバーでもありました。1935年、オランダ王立芸術科学アカデミーから認められたレーウェンフックメダルを受賞しました。彼はルイパスツール自身からパスツール研究所の微生物学部長に招待されました。
Winogradskyカラムとは何ですか？
このデバイスは、さまざまな材料を含むガラスまたはプラスチックのシリンダーにすぎません。シリンダーはその容量の3分の1まで有機物が豊富なスラッジまたは泥で満たされています。
続いて、セルロースやその他の有機物が追加され、有機炭素の供給源として機能します。硫黄源として、硫酸カルシウムを添加し、炭酸カルシウムを添加してpHバランスを維持します。カラムは、川、湖、井戸などからの水で完成します。
次に、デバイスを数週間から数か月間、日光または人工光の下で成熟またはインキュベートする必要があります。その後、脊椎は安定し、明確な微小生息地が確立されます。各マイクロハビタットでは、特定の微生物が特定の要件に従って発生します。
脊椎はどうなりますか？
カラムにコロニーを形成する最初の微生物は、カラムの要素を使用し始め、他の種の発生を阻害または助長するガスおよび他の物質を放出します。
時間の経過とともに、微生物と非生物的プロセスの活動により、カラムに沿って化学勾配と環境勾配が生成されます。これのおかげで、微生物の成長のためにさまざまなニッチが生成されます。
このカラムを日光または人工光の下で数週間または数か月間熟成またはインキュベートすると、酸素と硫化物の勾配が形成されます。
これにより、多種多様な微生物の生息地を持つ構造化された微生物生態系の開発が可能になります。このようにして、栄養素サイクルの維持を可能にするすべてのプロセスがカラムで行われます。
空気と接触しているカラムの上部領域は、酸素が最も豊富で、ゆっくりと下向きに拡散します。
同時に、カラムの下部で生成された生成物は、セルロースと硫化水素の分解生成物であり、垂直上方に拡散します。
Winogradsky列のゾーニング
嫌気性ゾーン
微生物の代謝産物の生成と拡散は、さまざまな化学勾配のために、それらの要件に応じて生物のグループの分布を引き起こします。
この分布は、自然界で確立された分布に似ています。このように、Winogradsky列は、湖、ラグーンなどで見られる微生物の垂直分布をシミュレートします。
カラムの下部には完全に酸素がなく、代わりに硫化水素が豊富です。この領域では、クロストリジウムなどの嫌気性細菌がセルロースを分解します。この分解生成物である有機酸、アルコール、水素が得られます。
クロストリジウムによって生産された代謝産物は、硫酸塩還元種、例えばデスルホビブリオの基質として機能します。これらは、次に、硫酸塩または部分的に酸化された硫黄の他の形態を使用します。
最終製品として、それらは硫化水素を放出し、カラムの底部でこのガスが高濃度になる原因となります。
カラム上の硫酸塩還元菌の存在は、カラムの底の暗い領域として表示されます。基底バンドの上に2つの浅いバンドが表示され、下部バンドで生成された硫化水素を使用する種が表示されます。これらの2つのバンドは、嫌気性光合成細菌が優勢です。
これらのバンドの最も基本的な部分には、緑色の硫黄バクテリア（クロロビウム）が含まれています。次のバンドは、Chromatium属の紫色の硫黄バクテリアが優勢です。これらのバンドの近くには、ガリオネラ菌、バチルス菌、シュードモナス菌などの鉄を減少させる細菌が現れます。
Winogradskyカラムの下部にある硫黄緑色細菌（Chlorobiaceae）。写真提供：kOchstudiO、Mikrobiologie PraktikumUniversitätKasselMärz2007。撮影：https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Green_d_winogradsky.jpg。
有酸素ゾーン
カラムの少し先に、酸素が現れ始めますが、非常に低濃度です。この領域は微好気性と呼ばれます。
ここでは、RhodospirillumやRhodopseudomonasなどの細菌が、利用できる希少な酸素を利用しています。硫化水素は、これらの微好気性細菌の増殖を阻害します。
有酸素ゾーンは2つの層に分かれています。
- それらの中で最も基本的なもので、泥と水の界面で表されます。
- 最も外側の領域は水柱で構成されています。
BeggiatoaやThiothrixなどの属の細菌は、泥水界面で発生します。これらのバクテリアは下層から来る硫黄を酸化することができます。
水柱は、その一部として、シアノバクテリア、真菌および珪藻を含む非常に多様な生物によって植民地化されています。
用途
-Winogradskyのカラムにはさまざまな用途があり、最も頻繁に使用されるものは次のとおりです。
-微生物の代謝の多様性を調査します。
-生態系遷移の研究。
-新しい細菌の濃縮または分離。
-バイオレメディエーションテスト。
-バイオ水素の生成。
-微生物群集の構造とダイナミクスおよび関連するバクテリオファージに対する環境要因の影響を研究します。
参考文献
- DCアンダーソン、RVヘアストン（1999）。Winogradskyカラムとバイオフィルム：生態系における栄養循環と継承を教えるためのモデル。アメリカの生物学の先生。
- DJ Esteban、B。Hysa、C。Bartow-McKenney（2015）。Winogradskyカラムの微生物群集の時間的および空間的分布。PLOS ONE。
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- セルゲイ・ウィノグラツキー。ウィキペディアで。en.wikipedia.orgから回復。
- ML de Sousa、PB de Moraes、PRM Lopes、RN Montagnolli、DF de Angelis、ED Bidoia（2012）。繊維染料は光電解処理され、Winogradskyカラムで監視されます。環境工学科学。
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