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ウィノグラツキーカラムの作成
 

ウィノグラツキーカラムの作成:堆積物サンプル中の微生物種を濃縮する方法

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地球の微生物のほとんどは、多くの場合、彼らのネイティブコミュニティ内の他の微生物に依存しているので、研究室で培養することはできません。発明者セルゲイ・ウィノグラツキーにちなんで名付けられたウィノグラツキーのコラムは、堆積物サンプル内の微生物群集を豊かにする小型で囲まれた生態系であり、科学者は地球で重要な役割を果たす微生物の多くを研究することを可能にする。バイオジオケミカルプロセスは、それらを個別に分離し、培養する必要はありません。

通常、池や湿地などの生態系の泥と水は混在します。任意実験として、塩は、様々なハロフィル種を豊かにするために、この混合物に添加することができる。次に、混合物の小さな部分は、通常、新聞からセルロースの形で、通常、卵黄から、炭素で補充される。別の任意実験のために、特定のガリオネラ種を豊かにするために、この混合物に釘を追加することができます。この新しい混合は透明な列に追加され、列が四半期で満杯になります。最後に、泥の混合物の残りの部分とより多くの水は、それが完全な方法のほとんどがいっぱいになるまで、列に追加されます。

連続は、時間の経過とともに異なる微生物群相の連続的な発達を指し、ウィノグラツキー列を使用してリアルタイムで観察することができる。微生物はカラム内で成長するにつれて、特定の基板を消費し、環境の化学を変化させます。基板が枯渇すると、元の微生物は消滅し、異なる代謝ニーズを持つ微生物は、変化した環境で繁栄することができます。時間が経つにつれて、目に見えて異なる層が形成され始め、それぞれが異なる微小環境ニーズを持つ細菌コミュニティの一部を含む。

例えば、光合成微生物は、主にシアノバクテリアから構成され、柱の上部付近に緑色または赤褐色の層を形成する。光合成は、カラムの上部に気泡としてよく見られる酸素を生成するため、勾配は上部付近の酸素濃度が最も高く、下部に向かって最も低い値で形成されます。利用可能な基板に応じて、異なる微生物群が嫌気性底層で成長し得る。この層の気泡は、発酵を介してメタンガスを作成するメタノゲンの存在を示すことができます。ここで、セルロースの微生物発酵は有機酸をもたらす。硫酸塩還元剤は、硫化物を生成するためにそれらの酸を酸化し、それらの活性は黒い堆積物によって示されます。硫化物は列内で上向きに拡散し、硫化物濃度が列の下部に向かって最も高く、上部付近で最も低いグラデーションを作成します。カラムの中央に向かって、硫黄酸化剤は、上から酸素を利用し、下から硫化物。十分な光で、緑や紫硫黄細菌などの光合成硫黄酸化剤が発生します。緑の硫黄細菌は、より高い硫化物濃度を許容します。したがって、それらは紫色の硫黄細菌の真下に成長する。この層の真上に、紫色の非硫黄細菌が赤オレンジ色の層を形成する。非光合成硫黄酸化剤は、白フィラメントの存在によって示される。

光や温度などの条件は、他のコミュニティを豊かにするためにも変化することができます。このビデオでは、Winogradsky列を構築する方法を学び、特定の微生物群を豊かにするために成長条件と基板を変化させます。

まず、池や湿地などの適切な水生生態系を見つけます。堆積物のサンプルは、水の端の近くの領域から来て、完全に水で飽和する必要があります。その後、シャベルとバケツを使用して、飽和泥の1〜2リットルを収集します。次に、同じ源から約3リットルの淡水を得て、現場サンプルを使用してラボに戻ります。

ラボでは、ラボコートや手袋を含む適切な個人用保護具を着用してください。さて、約750ミリリットルの泥を混合ボウルに移します。その後、大きな岩、小枝、または葉を除去するために泥をふるし、任意の塊を分解するためにスプーンを使用しています。次に、ミキシングボウルに淡水の一部を追加し、大きなスプーンでかき混ぜます。水泥混合物の一貫性がミルクセーキに似るまで水を追加します。引き続き、束がないことを確認します。

任意実験として、泥混合物に25~50ミリグラムの塩を加えて好気性細菌を選択する。

次いで、水泥混合物の約1/3を第2混合ボウルに移す。卵黄1個と細断された新聞をボウルに加えます。次に、この混合物を約1/4がいっぱいになるまでカラムに追加します。次に、卵と新聞を含まない水泥混合物を列に加え、約3/4になるまで満杯になるまで。次に、列に水を追加し、上部に 1/2 インチのスペースを残します。カラムをラップで覆い、ゴムバンドで固定します。

次の4〜8週間、室温で窓の近くの光でカラムをインキュベートします。インキュベーション期間を通じて、異なる色の層の発達と気泡の形成のために、少なくとも週に1回はウィノグラツキー列の変化を監視します。さらに、異なるレイヤーの開発にかかる時間を記録します。

行うことができる別の変更は、好温性細菌のために選択するラジエーターの近くにカラムをインキュベートするか、または精神好き細菌のために選択する冷蔵庫でです。高い光、低光、または暗闇に異なる柱を配置して、インキュベートすることで、光条件を変化させる。あるいは、セロファンの異なる色合いでカラムを覆って、異なる細菌群に対して選択する色を決定することによって、入ってくる光の波長を制限します。別の任意実験のために、鉄酸化細菌を濃縮するために、新聞と卵黄を添加する前に泥水混合物に釘を追加する。

1〜2週間後、シアノバクテリア層の増殖は、古典的なウィノグラツキー列の泥層の上に緑色または赤褐色のフィルムによって示される。時間が経つにつれて、異なる層の外観と進化が監視され、それぞれが存在する異なる種類の細菌を示す。暗闇で成長したカラムと伝統的なウィノグラツキーのコラムを比較すると、暗い処理によってカラムの下部に黒い層が生成され、硫酸塩を減少させる細菌が示されます。

暗いカラムはまた、他のインキュベーション条件に応じて、他の層を生み出し得る。さらに、暗い列は、緑色のシアノバクテリア層、また紫色の非硫黄、紫色の硫黄、および緑色の硫黄細菌を示す赤、紫、または緑の層をそれぞれ得ることはありません。これらのグループは、成長のための光に依存しています。

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