De Winogradsky-kolom Het is een apparaat dat wordt gebruikt voor het kweken van verschillende soorten micro-organismen. Het is gemaakt door de Russische microbioloog Sergei Winogradsky. De groei van micro-organismen wordt gestratificeerd door de kolom.
Stratificatie wordt uitgevoerd op basis van de voedings- en milieueisen van elke groep organismen. Hiervoor worden verschillende soorten voedingsstoffen en energiebronnen aan het apparaat toegevoerd..
De kolom is een verrijkt kweekmedium, waarin micro-organismen van verschillende groepen zullen groeien. Na een rijpingsperiode die enkele weken tot enkele maanden kan duren, komen deze micro-organismen beschikbaar in specifieke microhabitats.
De microhabitats die worden gecreëerd, zijn afhankelijk van het gebruikte materiaal en de onderlinge relaties tussen de organismen die zich ontwikkelen.
Artikel index
Sergei Winogradsky (1856-1953), de maker van de column die zijn naam draagt, was een Russische microbioloog geboren in Kiev, nu de hoofdstad van Oekraïne. Naast microbioloog was hij ook expert in ecologie en bodemonderzoek.
Zijn werk met zwavelafhankelijke micro-organismen en stikstof biogeochemische processen bezorgden hem grote bekendheid. Hij beschreef veel nieuwe micro-organismen, waaronder de geslachten Nitrosomoon Y Nitrobacter. Hij was ook de ontdekker van chemosynthese.
Onder de vele erkenningen die deze microbioloog ontving, wordt hij benoemd tot erelid van de Moscow Society of Natural Sciences..
Hij was ook lid van de Franse Academie van Wetenschappen. In 1935 ontving hij de Leeuwenhoekmedaille, een erkenning verleend door de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen. Hij werd door Louis Pasteur zelf uitgenodigd om hoofd microbiologie te worden bij het Pasteur Instituut.
Dit apparaat is niets meer dan een glazen of plastic cilinder met daarin verschillende materialen. De cilinder is tot een derde van zijn capaciteit gevuld met slib of modder dat rijk is aan organisch materiaal.
Vervolgens worden cellulose en eventueel ander organisch materiaal toegevoegd, dat zal dienen als een bron van organische koolstof. Als een bron van zwavel wordt calciumsulfaat toegevoegd en calciumcarbonaat wordt toegevoegd om de pH-balans te behouden. De kolom wordt aangevuld met water uit een rivier, meer, put, etc..
Het apparaat moet vervolgens enkele weken tot enkele maanden onder zonlicht of kunstlicht worden gerijpt of geïncubeerd. Na die tijd stabiliseert de wervelkolom zich en worden goed gedefinieerde microhabitats gevestigd. Specifieke micro-organismen zullen zich in elke microhabitat ontwikkelen op basis van hun specifieke vereisten..
De eerste micro-organismen die de kolom koloniseren, zullen de elementen van de kolom gaan gebruiken en gassen en andere stoffen afgeven die de ontwikkeling van andere soorten zullen remmen of bevorderen..
Naarmate de tijd verstrijkt, zal de activiteit van micro-organismen en abiotische processen chemische en omgevingsgradiënten door de kolom produceren. Hierdoor zullen verschillende niches ontstaan voor microbiële groei..
Door deze kolom weken of maanden te laten rijpen of incuberen onder zonlicht of kunstlicht, worden gradiënten van zuurstof en sulfiden gevormd..
Dit maakt de ontwikkeling mogelijk van een gestructureerd microbieel ecosysteem met een grote verscheidenheid aan microhabitats. Op deze manier vinden alle processen die het onderhouden van voedingskringlopen mogelijk maken in de kolom plaats..
Het bovenste gedeelte van de kolom, dat in contact staat met lucht, is het rijkst aan zuurstof, dat langzaam naar beneden diffundeert..
Tegelijkertijd zullen de producten die in het onderste gedeelte van de kolom worden gegenereerd, het product van de afbraak van cellulose en waterstofsulfide, verticaal naar boven diffunderen..
Door de vorming en diffusie van microbiële metabolieten, als gevolg van de verschillende chemische gradiënten, ontstaat een verdeling van groepen organismen volgens hun behoeften..
Deze verdeling is vergelijkbaar met die in de natuur. Op deze manier simuleert de Winogradsky-kolom de verticale microbiële verspreiding die wordt aangetroffen in onder andere meren, lagunes..
Het onderste gedeelte van de kolom is volledig verstoken van zuurstof en is in plaats daarvan rijk aan waterstofsulfide. In dit gebied kunnen anaërobe bacteriën zoals Clostridium ze breken cellulose af. Als gevolg van deze afbraak worden organische zuren, alcoholen en waterstof verkregen..
De metabolieten geproduceerd door Clostridium dienen als substraat voor bijvoorbeeld sulfaatreducerende soorten Desulfovibrio. Deze gebruiken op hun beurt sulfaten of andere vormen van gedeeltelijk geoxideerde zwavel.
Als eindproduct geven ze waterstofsulfide af en zijn ze verantwoordelijk voor de hoge concentraties van dit gas aan de onderkant van de kolom..
De aanwezigheid van sulfaatreducerende bacteriën op de kolom wordt weergegeven als donkere gebieden aan de onderkant van de kolom. Boven de basale band verschijnen twee ondiepe banden, waarbij soorten het waterstofsulfide gebruiken dat in de onderste band wordt geproduceerd. Deze twee banden worden gedomineerd door anaërobe fotosynthetische bacteriën..
De meest basale van deze banden bevat de groene zwavelbacteriën (ChlorobiumDe volgende band wordt gedomineerd door de paarse zwavelbacteriën van het geslacht Chromatium. In de buurt van deze banden verschijnen ijzerreducerende bacteriën, zoals Gallionella, Bacil of Pseudomonas.
Iets hoger in de kolom begint zuurstof te verschijnen, maar in zeer lage concentraties. Dit gebied wordt microaërofiel genoemd.
Hier houden bacteriën van Rhodospirillum Y Rhodopseudomonas ze profiteren van de schaarse zuurstof die beschikbaar is. Waterstofsulfide remt de groei van deze micro-aerofiele bacteriën.
De aërobe zone is verdeeld in twee lagen:
Op het modder-water-grensvlak, bacteriën van geslachten zoals Beggiatoa Y Thiothrix. Deze bacteriën kunnen de zwavel uit de onderste lagen oxideren.
De waterkolom wordt op zijn beurt gekoloniseerd door een grote diversiteit aan organismen, waaronder cyanobacteriën, schimmels en diatomeeën..
-De Winogradsky-kolom heeft verschillende toepassingen, waaronder de meest voorkomende:
-Onderzoek microbiële metabolische diversiteit.
-Bestudeer ecologische sequenties.
-Verrijking of isolatie van nieuwe bacteriën.
-Bioremediatieproeven.
-Biowaterstofproductie.
-De invloeden van omgevingsfactoren op de microbiële gemeenschapsstructuur en dynamiek en bijbehorende bacteriofagen bestuderen.
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.