Name: winogradsky column microbial layers and gradients
Uploaded: 2023-04-30T07:09:27.000Z
Duration: 8 min 8 s
Channel: JoVE

1. Configuração
<ol><li>Para configurar uma coluna Winogradsky, você precisará de alguns suprimentos básicos:<ul>
<li>Uma pá, balde e garrafa para coletar as amostras no campo</li>
		<li>Um vaso vertical e transparente, como um cilindro graduado ou garrafa de água plástica de cerca de 1L</li>
		<li>Plástico e elásticos</li>
		<li>grandes tigelas de mistura e colher grande para mexer</li>
		<li>Uma fonte de enxofre (gema de ovo ou sulfato de cálcio)</li>
		<li>Uma fonte de carbono orgânico (celulose, na forma de jornal desfiado)</li>
		<li>Uma fonte de luz (janela ensolarada ou lâmpada de mesa)</li>
		<li>Solo ou lama coletados de um pântano, pântano, lagoa ou córrego</li>
		<li>Água do mesmo habitat</li>
		<li>OPCIONAL O seguinte será necessário para alguns dos experimentos opcionais descritos neste protocolo:<ul>
<li>Sal de mesa</li>
			<li>Celofane de cores diferentes</li>
			<li>Uma fonte de ferro (como uma unha ou lã de aço)</li>
			<li>Uma geladeira com uma fonte de luz</li>
			<li>Um radiador perto de uma fonte de luz</li>
		</ul>
</li>
	</ul>
</li>
	<li>Se usar uma garrafa de água de plástico, corte a área do pescoço para que a coluna seja cilídricamente em forma. Remova os invólucros para que a luz possa penetrar através do plástico.</li>
	<li>Os ovos crus podem conter Salmonella e devem ser manuseados com cuidado. Devem ser seguidas técnicas adequadas de lavagem das mãos. Alternativamente, o ovo cozido pode ser usado. Além disso, não há como saber ao certo se lama ou sedimento está contaminado com esgoto ou outra substância nociva. As luvas devem ser usadas ao misturar a lama e configurar a coluna.</li>
</ol>2. Montagem de uma Coluna Winogradsky
<ol><li>Usando a pá, desenterre e colete lama no balde. Os sedimentos devem estar perto da borda da água e completamente saturados com água. Você precisará de lama suficiente para encher cada coluna winogradsky. Coletar um pouco de água da mesma fonte na garrafa de amostra (aproximadamente 3000 mL por coluna é necessário).</li>
	<li>No laboratório, transfira lama suficiente para a primeira tigela de mistura para encher ~75% da sua coluna de volume de 1 litro. Em seguida, peneirar para remover grandes pedras, galhos ou folhas enquanto usa a colher para quebrar aglomerados.</li>
	<li>Adicione um pouco da água que você coletou na tigela de mistura enquanto mexe. Adicione até que a consistência da mistura água-lama seja como um milkshake. Continue se certificando de que não há aglomerados.</li>
	<li>Transfira cerca de 1/3 do milkshake de lama d'água para a segunda tigela. Adicione a gema de ovo e um punhado de jornal desfiado e misture.</li>
	<li>Adicione a mistura de lama, gema de ovo e jornal à coluna até que a coluna esteja cerca de 1/4 cheia.</li>
	<li>Adicione a mistura regular de lama d'água na coluna até que a coluna esteja cerca de 3/4 cheia.</li>
	<li>Adicione a água adicional à coluna, deixando apenas um pequeno espaço (~1/2 polegada) de ar por cima.</li>
	<li>Cubra a coluna com plástico e fixe com um elástico.</li>
	<li>Incubar a coluna na luz à temperatura ambiente.</li>
	<li>Durante as próximas 4 a 8 semanas, monitore as mudanças na coluna Winogradsky para o desenvolvimento de diferentes camadas coloridas e a formação de bolhas, conforme descrito na Tabela 1. Além disso, você deve registrar o tempo que leva para diferentes camadas se desenvolverem.</li>
</ol>3. Modificações opcionais na Coluna Winogradsky Clássica
<ol><li>Adicione 25-50g de sal por coluna Winogradsky 1L à lama coletada antes de adicionar água e mexer (passo 2.3). A adição de sal seleciona para bactérias halófilas (amantes de sal).</li>
	<li>Substratos alternativos, como o ferro, na forma de uma unha ou lã de aço, podem ser adicionados à coluna juntamente com a gema de ovo e o jornal desfiado (passo 2.4). Isso enriquecerá bactérias oxidantes de ferro, como Gallionella,e aparecerá como uma camada cor de ferrugem.</li>
	<li>Em vez da temperatura ambiente (passo 2.9), a coluna pode ser incubada perto de um radiador para selecionar bactérias termofílicas (que amam o calor) ou em uma geladeira com uma fonte de luz para selecionar para bactérias psicofílicas (que amam o frio).</li>
	<li>A quantidade de luz que uma coluna recebe à medida que incuba (passo 2.9) também pode ser variada colocando diferentes colunas em alta luz, pouca luz ou escuridão.</li>
	<li>O comprimento de onda da luz de entrada pode ser limitado cobrindo a coluna com celofófanes diferentemente sombreados à medida que incuba (passo 2.9) para determinar quais cores selecionam para diferentes grupos bacterianos.</li>
</ol>4. Análise de dados
<ol><li>Após 1-3 semanas, alguma coloração verde no topo da camada de lama da coluna clássica winogradsky deve ser visível (Fig. 2A). Estes são os primeiros sinais de crescimento da camada cianobacteriana.</li>
	<li>Com o tempo, continue monitorando a aparência e evolução das diferentes camadas, cada uma indicando os diferentes tipos bacterianos. DICA: Consulte os Conceitos e a Tabela 1 para entender quais bactérias contribuem para as diferentes camadas.</li>
</ol><img alt="Figure 2A" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/10506/10506fig2a.jpg"> Figura 2A: Uma foto de uma coluna clássica de Winogradsky que incuba a temperatura ambiente por 21 dias. Note o sedimento verde, indicativo de cianobactérias, na porção superior da coluna.
<ol start="3"><li>Se também foram preparadas modificações na coluna clássica de Winogradsky, compare os resultados de cada coluna.<ol>
<li>Observe as camadas em cada uma das colunas winogradsky modificadas. Anote o seguinte:<ul>
<li>As colunas exibem o mesmo número de camadas?</li>
			<li>As camadas são da mesma cor e espessura?</li>
			<li>As camadas ocorrem nas mesmas profundidades?</li>
			<li>Quanto tempo levou para cada coluna se desenvolver?</li>
			<li>Uma coluna se desenvolveu mais lentamente do que as outras?</li>
		</ul>
</li>
	</ol>
</li>
</ol>

A coluna Winogradsky é um exemplo de um ecossistema microbiano interdependente. Depois de misturar lama, água e substratos adicionais de carbono e enxofre em uma coluna vertical, o ecossistema estratificado deve estabilizar-se em zonas separadas e estáveis ao longo de várias semanas. Essas zonas são ocupadas por diferentes microrganismos que florescem em um determinado ponto ao longo do gradiente entre o sedimento rico em sulfeto no fundo e o sedimento rico em oxigênio no topo. Manipulando as condições e substratos dentr...

criando uma coluna de winogradsky: um método para enriquecer as espécies microbianas em uma amostra de sedimento

Creating a Winogradsky Column: A Method to Enrich the Microbial Species in a Sediment Sample

Fonte: Elizabeth Suter1, Christopher Corbo1, Jonathan Blaize1 1 Departamento de Ciências Biológicas, Wagner College, 1 Campus Road, Staten Island NY, 10301
A coluna Winogradsky é um ecossistema em miniatura e fechado usado para enriquecer comunidades microbianas de sedimentos, especialmente aquelas envolvidas no ciclismo de enxofre. A coluna foi usada pela primeira vez por Sergei Winogradsky na década de 1880 e desde então tem sido aplicada no estudo de muitos microrganismos diversos envolvidos na biogeoquímica, como fotossintingesizers, oxidantes de enxofre, redutores de sulfato, methanogens, oxidantes de ferro, ciclodificadores de nitrogênio e muito mais (1,2).
A maioria dos microrganismos na Terra são considerados inculturais,o que significa que eles não podem ser isolados em um tubo de ensaio ou em uma placa de petri (3). Isso se deve a muitos fatores, incluindo que os microrganismos dependem de outros para certos produtos metabólicos. As condições em uma coluna de Winogradsky imitam de perto o habitat natural de um microrganismo, incluindo suas interações com outros organismos, e permitem que eles sejam cultivados em laboratório. Por isso, essa técnica permite que os cientistas estudem esses organismos e entendam como eles são importantes para os ciclos biogeoquímicos da Terra sem ter que cultivá-los isoladamente.
Os ambientes da Terra estão cheios de microrganismos que prosperam em todos os tipos de habitats,como solos, água oceânica, nuvens e sedimentos em alto mar. Em todos os habitats, os microrganismos dependem uns dos outros. À medida que um microrganismo cresce, ele consome substratos particulares, incluindo combustíveis ricos em carbono, como açúcares, bem como nutrientes, vitaminas e gases respiratórios como oxigênio. Quando esses recursos importantes se esgotam, diferentes microrganismos com diferentes necessidades metabólicas podem então florescer e prosperar. Por exemplo, na coluna Winogradsky, os micróbios primeiro consomem o material orgânico adicionado enquanto esgotam o oxigênio nas camadas inferiores da coluna. Uma vez que o oxigênio é usado, organismos anaeróbicos podem então assumir e consumir diferentes materiais orgânicos. Esse desenvolvimento consecutivo de diferentes comunidades microbianas ao longo do tempo é chamado de sucessão (4). A sucessão microbiana é importante em uma coluna winogradsky, onde a atividade microbiana altera a química do sedimento, que então afeta a atividade de outros micróbios e assim por diante. Muitos microrganismos em solos e sedimentos também vivem ao longo de gradientes,que são zonas transitórias entre dois tipos diferentes de habitats baseados nas concentrações de substratos (5). No ponto correto no gradiente, um micróbio pode receber quantidades ideais de diferentes substratos. À medida que uma coluna winogradsky se desenvolve, ela começa a imitar esses gradientes naturais, particularmente em oxigênio e sulfeto (Fig. 1).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/10506/10506fig1.jpg"> Figura 1: Uma representação dos gradientes de oxigênio (O2) e sulfeto (H2S) que se desenvolvem em uma coluna winogradsky.
Em uma coluna winogradsky, lama e água de um lago ou pântano são misturados em uma coluna transparente e permitidos a incubação, tipicamente à luz. Substratos adicionais são adicionados à coluna para dar à comunidade fontes de carbono, geralmente sob a forma de celulose, e enxofre. Fotossintificadores normalmente começam a crescer nas camadas superiores do sedimento. Esses microrganismos fotossintéticos são em grande parte compostos por cianobactérias,que produzem oxigênio e aparecem como uma camada verde ou marrom-vermelha (Fig. 2, Tabela 1). Enquanto a fotossíntese produz oxigênio, o oxigênio não é muito solúvel em água e diminui abaixo dessa camada (Fig. 1). Isso cria um gradiente de oxigênio, variando de altas concentrações de oxigênio nas camadas superiores a zero oxigênio nas camadas inferiores. A camada oxigenada é chamada de camada aeróbica e a camada sem oxigênio é chamada de camada anaeróbica.
Na camada anaeróbica, muitas comunidades microbianas diferentes podem proliferar dependendo do tipo e quantidade de substratos disponíveis, da fonte dos micróbios iniciais e da porosidade do sedimento. No fundo da coluna, organismos que aeróbios quebram matéria orgânica podem prosperar. A fermentação microbiana produz ácidos orgânicos a partir da quebra da celulose. Esses ácidos orgânicos podem então ser usados por redutores de sulfato,que oxidam esses orgânicos usando sulfato, e produzem sulfeto como subproduto. A atividade dos redutores de sulfato é indicada se o sedimento ficar preto, pois o ferro e o sulfeto reagem para formar minerais pretos de ferro-sulfeto (Fig. 2, Tabela 1). O sulfeto também difunde para cima, criando outro gradiente no qual as concentrações de sulfeto são altas na parte inferior da coluna e baixas na parte superior da coluna (Fig. 1).
Perto do meio da coluna, os oxidantes de enxofre aproveitam o fornecimento de oxigênio de cima e sulfeto de baixo. Com a quantidade certa de luz, oxidantes de enxofre fotossintéticos podem se desenvolver nessas camadas. Esses organismos são conhecidos como bactérias de enxofre verde e roxo , e muitas vezes aparecem como filamentos e manchas verde, roxo ou roxo-vermelho (Fig. 2, Tabela 1). As bactérias de enxofre verde têm maior tolerância ao sulfeto e geralmente se desenvolvem na camada diretamente abaixo das bactérias do enxofre roxo. Acima das bactérias de enxofre roxo, bactérias não-enxofre roxas também podem se desenvolver. Esses organismos fotossintestêm usando ácidos orgânicos como doadores de elétrons em vez de sulfeto e muitas vezes aparecem como uma camada vermelha, roxa, laranja ou marrom. Oxidantes de enxofre não fotosintéticos podem desenvolver-se acima das bactérias não-enxofre roxas, e estes geralmente aparecem como filamentos brancos (Fig. 2, Tabela 1). Além disso, bolhas também podem se formar na coluna Winogradsky. Bolhas nas camadas aeróbicas indicam a produção de oxigênio pelas cianobactérias. Bolhas nas camadas anaeróbicas são provavelmente devido à atividade de metanogens, organismos que aeróbicamente quebram matéria orgânica e formam metano como subproduto.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Posição na Coluna</td>
			<td>Grupo funcional</td>
			<td>Exemplos de organismos</td>
			<td>Indicador Visual</td>
		</tr>
<tr>
<td>Início</td>
			<td>Fotossintificadores</td>
			<td>Cianobactérias</td>
			<td>Camada verde ou marrom-avermelhada. Às vezes bolhas de oxigênio.</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="5"></td>
			<td>Oxidantes de enxofre não fotosintéticos</td>
			<td>Beggiatoa</td>
			<td>Camada branca.</td>
		</tr>
<tr>
<td>Bactérias não-enxofre roxas</td>
			<td>Rhodomicrobium, Rhodospirilum, Rhodopseuodmonas</td>
			<td>Camada vermelha, roxa, laranja ou marrom.</td>
		</tr>
<tr>
<td>Bactérias de enxofre roxo</td>
			<td>Chromatium</td>
			<td>Camada roxa ou roxa-vermelha.</td>
		</tr>
<tr>
<td>Bactérias de enxofre verde</td>
			<td>Clorobio</td>
			<td>Camada verde.</td>
		</tr>
<tr>
<td>Bactérias redutoras de sulfato</td>
			<td>Desulfovibrio, Desulfotomaculum, Desulfobacter, Desulfuromonas</td>
			<td>Camada preta.</td>
		</tr>
<tr>
<td>Fundo</td>
			<td>Methanogênios</td>
			<td>Metanoococcus</td>
			<td>Às vezes bolhas de metano.</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabela 1: Os principais grupos de bactérias que podem aparecer em uma coluna clássica de Winogradsky, de cima a baixo. Exemplos de organismos de cada grupo são dados, e os indicadores visuais de cada camada de organismos são listados. Baseado em Perry et al. (2002) e Rogan et al. (2005).

Neste experimento, água e sedimentos foram coletados de um habitat de água doce. Duas colunas winogradsky foram construídas e permitidas a desenvolver: uma coluna clássica de Winogradsky incubada na luz à temperatura ambiente (Fig. 2A) e uma coluna winogradsky incubada no escuro à temperatura ambiente (Fig. 2B).
<img alt="Figure 2B" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/10506/10506fig2b.jpg"> Figura 2B: Uma foto da coluna clássica winogradsky (à esquerda), incubada à tempe...

Criando uma coluna de Winogradsky: um método para enriquecer as espécies microbianas em uma amostra de sedimento

Source: Elizabeth Suter1, Christopher Corbo1, Jonathan Blaize1
1 Department of Biological Sciences, Wagner College, 1 Campus Road, Staten Island NY, 
...

A maioria dos microrganismos da Terra não pode ser cultivada em laboratório, muitas vezes porque dependem de outros micróbios dentro de suas comunidades nativas. Uma coluna de Winogradsky, batizada em homenagem ao seu inventor Sergei Winogradsky, é um ecossistema fechado em miniatura que enriquece as comunidades microbianas dentro de uma amostra de sedimento, permitindo que os cientistas estudem muitos dos micróbios que desempenham um papel vital nos processos biogeoquímicos da Terra, sem a necessidade de isolá-los e cultivá-los individualmente. Normalmente, lama e água de um ecossistema, como uma lagoa ou um pântano, são misturadas. Como um experimento opcional, o sal pode ser adicionado a essa mistura para enriquecer várias espécies de halófilos. Em seguida, uma pequena porção da mistura é suplementada com carbono, geralmente na forma de celulose de jornal, e enxofre, geralmente de uma gema de ovo. Para outro experimento opcional, um prego pode ser adicionado a essa mistura para enriquecer certas espécies de Gallionella. Essa nova mistura é então adicionada a uma coluna transparente, de modo que a coluna fique um quarto cheia. Finalmente, o resto da mistura de lama e mais água são adicionados à coluna até que esteja quase cheia. A sucessão, que se refere ao desenvolvimento consecutivo de diferentes comunidades microbianas ao longo do tempo, pode ser observada em tempo real com uma coluna de Winogradsky. À medida que os micróbios crescem dentro da coluna, eles consomem substratos específicos e alteram a química de seu ambiente. Quando seus substratos se esgotam, os micróbios originais morrem e micróbios com diferentes necessidades metabólicas podem florescer no ambiente alterado. Com o tempo, camadas visivelmente distintas começam a se formar, cada uma contendo partes de uma comunidade bacteriana com diferentes necessidades microambientais. Por exemplo, micróbios fotossintéticos, em grande parte compostos de cianobactérias, formam camadas verdes ou marrom-avermelhadas perto do topo da coluna. Como a fotossíntese produz oxigênio, muitas vezes visto como bolhas na parte superior da coluna, um gradiente é formado com as maiores concentrações de oxigênio perto do topo e as mais baixas na parte inferior. Dependendo dos substratos disponíveis, diferentes comunidades microbianas podem crescer na camada inferior anaeróbica. Bolhas nesta camada podem indicar a presença de metanogênios, que criam gás metano por fermentação. Aqui, a fermentação microbiana da celulose resulta em ácidos orgânicos. Os redutores de sulfato oxidam esses ácidos para produzir sulfeto, e sua atividade é indicada pelo sedimento negro. O sulfeto se difunde para cima na coluna, criando mais um gradiente onde as concentrações de sulfeto são mais altas na parte inferior da coluna e mais baixas perto do topo. No meio da coluna, os oxidantes de enxofre utilizam o oxigênio de cima e o sulfeto de baixo. Com luz adequada, oxidantes fotossintéticos de enxofre, como bactérias sulfurosas verdes e roxas, se desenvolvem. As bactérias verdes sulfurosas toleram concentrações mais altas de sulfeto. Assim, eles crescem diretamente abaixo da bactéria sulfurosa roxa. Diretamente acima dessa camada, as bactérias roxas sem enxofre formam uma camada vermelho-laranja. Os oxidantes de enxofre não fotossintéticos são indicados pela presença de filamentos brancos. Condições como luz e temperatura também podem ser variadas para enriquecer outras comunidades. Neste vídeo, você aprenderá como construir uma coluna Winogradsky e variar as condições de cultivo e substratos para enriquecer comunidades microbianas específicas. Primeiro, localize um ecossistema aquático apropriado, como uma lagoa ou pântano. As amostras de sedimentos devem vir da área próxima à beira da água e estar completamente saturadas com água. Em seguida, use uma pá e um balde para coletar de um a dois litros de lama saturada. Em seguida, obtenha aproximadamente três litros de água doce da mesma fonte e retorne ao laboratório com as amostras de campo. No laboratório, coloque o equipamento de proteção individual apropriado, incluindo jaleco e luvas. Agora, transfira aproximadamente 750 mililitros de lama para uma tigela. Em seguida, peneire a lama para remover grandes pedras, galhos ou folhas e use uma colher para quebrar os aglomerados. Em seguida, adicione um pouco da água fresca à tigela e mexa com uma colher grande. Adicione água até que a consistência da mistura de água e lama seja semelhante a um milkshake. Continue a certificar-se de que não há grumos. Como um experimento opcional, selecione bactérias halofílicas adicionando 25 a 50 miligramas de sal à mistura de lama. Em seguida, transfira aproximadamente 1/3 da mistura de água e lama para uma segunda tigela. Adicione uma gema de ovo e um punhado de jornal picado à tigela. Em seguida, adicione esta mistura à coluna, até que esteja cerca de 1/4 cheia. Em seguida, adicione a mistura de água e lama sem o ovo e o jornal à coluna, até que esteja aproximadamente 3/4 cheia. Em seguida, adicione mais água à coluna, deixando um espaço de 1/2 polegada no topo. Cubra a coluna com filme plástico e prenda-a com um elástico. Incube a coluna na luz perto de uma janela em temperatura ambiente pelas próximas quatro a oito semanas. Durante todo o período de incubação, monitore as mudanças na coluna de Winogradsky pelo menos uma vez por semana para o desenvolvimento de diferentes camadas coloridas e a formação de bolhas. Além disso, registre o tempo que leva para que diferentes camadas se desenvolvam. Outra modificação que pode ser feita é incubar a coluna perto de um radiador para selecionar bactérias termofílicas ou em uma geladeira para selecionar bactérias psicrófilas. Varie as condições de luz colocando diferentes colunas com muita luz, pouca luz ou escuridão para incubar. Como alternativa, limite o comprimento de onda da luz recebida cobrindo a coluna com diferentes tons de celofane para determinar quais cores são selecionadas para diferentes grupos bacterianos. Para outro experimento opcional, para enriquecer as bactérias oxidantes de ferro, adicione um prego à mistura de água e lama antes da adição de jornal e gema de ovo. Após uma a duas semanas, o crescimento da camada de cianobactérias é indicado por uma película verde ou marrom-avermelhada no topo da camada de lama da coluna clássica de Winogradsky. Com o tempo, o aparecimento e a evolução das diferentes camadas são monitorados, cada uma indicativa dos diferentes tipos de bactérias presentes. Ao comparar uma coluna cultivada no escuro com uma coluna Winogradsky tradicional, vemos que o tratamento escuro produz a camada preta na parte inferior da coluna, indicativa de bactérias redutoras de sulfato. A coluna escura também pode produzir outras camadas, dependendo de outras condições de incubação. Além disso, a coluna escura não produz a camada de cianobactérias verdes, nem as camadas vermelhas, roxas ou verdes indicativas de bactérias roxas sem enxofre, enxofre roxo e enxofre verde, respectivamente. Esses grupos dependem da luz para crescer.

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Microbiologia

winogradsky column microbial layers and gradients

A Winogradsky column shows how microbial layers form in mud and water over time. It is a clear, enclosed ecosystem that helps scientists grow sediment microbes that are hard to culture in a test tube or on a petri dish. By keeping conditions close to a microbe’s natural habitat, the column makes it possible to study organisms that help drive Earth’s biogeochemical cycles.

The column is built from pond or wetland sediment mixed with water in a transparent container. Extra sources of carbon, usually cellulose, and sulfur are added, and the column is incubated in light. As microbes use these resources, they go through succession, which means one community replaces another as conditions change. This activity also creates gradients, or zones with changing chemical levels, especially for oxygen and sulfide.

At the top of the column, photosynthesizers grow first. These are mostly cyanobacteria, which make oxygen and often appear as a green or reddish-brown layer. Because oxygen is not very soluble in water, its concentration drops quickly below this zone. That creates an aerobic layer with oxygen at the top and an anaerobic layer with no oxygen below.

Deeper in the column, microbes that do not need oxygen can become active. At the bottom, organisms break down organic matter without oxygen, and fermentation of cellulose produces organic acids. Sulfate reducers then use these organics with sulfate and release sulfide. When iron reacts with sulfide, the sediment turns black and forms iron-sulfide minerals.

Sulfide also moves upward, so the middle of the column becomes a place where oxygen from above and sulfide from below meet. With enough light, sulfur-using photosynthesizers grow here. Green sulfur bacteria and purple sulfur bacteria often form green, purple, or purple-red layers. Green sulfur bacteria usually sit below purple sulfur bacteria because they tolerate more sulfide.

Above the purple sulfur bacteria, purple nonsulfur bacteria may form red, purple, orange, or brown layers. These microbes use organic acids as electron donors instead of sulfide. Higher up, nonphotosynthetic sulfur oxidizers can appear as white filaments. Bubbles may also form in the column. Oxygen bubbles in the aerobic layers come from cyanobacteria, while methane bubbles in the anaerobic layers are likely made by methanogens.

A mature Winogradsky column can show several microbial groups from top to bottom. Cyanobacteria are at the top, followed by nonphotosynthetic sulfur oxidizers, purple nonsulfur bacteria, purple sulfur bacteria, green sulfur bacteria, sulfate-reducing bacteria, and methanogens near the bottom. The visible colors, filaments, black sediment, and bubbles make the column a useful model for studying how microbes depend on one another in layered environments.

Winogradsky Column Microbial Layers and Gradients

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creating a winogradsky column: a method to enrich the microbial species in a sediment sample

A Winogradsky column shows how microbial layers form in mud and water over time. It is a clear, enclosed ecosystem that helps scientists grow sediment microbes that are hard to culture in a test tube or on a petri dish. By keeping conditions close to a microbe’s natural habitat, the column makes it possible to study organisms that help drive Earth’s biogeochemical cycles. The column is built from pond or wetland sediment mixed with water in a transparent container. Extra sources of carbon,...

serial dilutions and plating: microbial enumeration

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Bacteriophage transduction moves DNA between bacteria by using a phage, or bacterial virus, as the carrier. In this process, a phage can deliver genetic material from one bacterium to another. The method is a form of horizontal gene transfer and is important in both bacterial evolution and laboratory genetics. Phages were first described in the early 1900s, and transduction was named in 1951 by Norton Zinder and Joshua Lederberg. The transcript describes two main phage classes. Lytic phages...

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Esta coleção demonstra as principais ferramentas de investigação microbiológica, incluindo técnica estéril adequada e plaqueamento, como usar meios seletivos e enriquecer amostras e métodos de cultura para amostras puras ou mistas. Além disso, analisa métodos comuns para identificar isolados microbianos, bem como procedimentos para a manipulação genética de bactérias.

Explore how a Winogradsky column forms microbial layers, oxygen and sulfide gradients, and visible signs of cyanobacteria, sulfur bacteria, and methanogens.

Winogradsky Column Microbial Layers and Gradients

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