WINOGRADSKY SÜTUNU NEDIR VE NE IÇIN? - BIYOLOJI - 2025

Winogradsky kolon farklı mikroorganizma tiplerinin üretilmesi için kullanılmış olan bir cihazdır. Rus mikrobiyolog Sergei Winogradsky tarafından oluşturuldu. Mikroorganizmaların büyümesi, sütun boyunca katmanlara ayrılacaktır.

Tabakalaşma, her organizma grubunun beslenme ve çevresel gereksinimlerine göre yapılır. Bunun için cihaza farklı türde besinler ve enerji kaynakları verilir.

Winogradsky sütunu. UPVD-BioEcoL3-2010, Wikimedia Commons'tan alınmış ve düzenlenmiştir.

Sütun, farklı gruplardaki mikroorganizmaların büyüyeceği zenginleştirilmiş bir kültür ortamıdır. Birkaç haftadan birkaç aya kadar sürebilen bir olgunlaşma döneminden sonra, bu mikroorganizmalar belirli mikro habitatlarda bulunacaktır.

Oluşturulan mikro habitat, kullanılan malzemeye ve gelişen organizmalar arasındaki karşılıklı ilişkilere bağlı olacaktır.

Sergei Winogradsky kimdi?

Kendi adını taşıyan sütunun yaratıcısı Sergey Winogradsky (1856-1953), bugün Ukrayna'nın başkenti Kiev'de doğan bir Rus mikrobiyologdu. Mikrobiyolog olmasının yanı sıra ekoloji ve toprak çalışmaları konusunda da uzmandı.

Kükürt bağımlı mikroorganizmalar ve nitrojen biyojeokimyasal süreçlerle yaptığı çalışmalar ona büyük ün kazandırdı. Nitrosomona ve Nitrobacter cinsleri de dahil olmak üzere çok sayıda yeni mikroorganizmayı tanımladı. Aynı zamanda kemosentezin de keşfiydi.

Bu mikrobiyolog tarafından alınan pek çok takdir arasında Moskova Doğa Bilimleri Derneği'nin fahri üyesi seçiliyor.

Ayrıca Fransız Bilimler Akademisi üyesiydi. 1935'te Hollanda Kraliyet Sanat ve Bilim Akademisi tarafından verilen Leeuwenhoek Madalyası'nı aldı. Louis Pasteur tarafından kendisi tarafından Pasteur Enstitüsüne Mikrobiyoloji Bölüm Başkanı olarak davet edildi.

Winogradsky sütunu nedir?

Bu cihaz, farklı malzemeler içeren cam veya plastik bir silindirden başka bir şey değildir. Silindir kapasitesinin üçte biri kadar organik madde bakımından zengin çamur veya çamurla doldurulur.

Daha sonra, organik karbon kaynağı olarak işlev görecek olan selüloz ve diğer herhangi bir organik madde eklenir. Kükürt kaynağı olarak kalsiyum sülfat eklenir ve pH dengesini korumak için kalsiyum karbonat eklenir. Sütun, nehir, göl, kuyu vb. Su ile tamamlanır.

Cihaz daha sonra olgunlaştırılmalı veya birkaç hafta ile birkaç ay arasında güneş ışığı veya yapay ışık altında inkübe edilmelidir. Bu süreden sonra omurga stabilize olur ve iyi tanımlanmış mikrohabitatlar oluşur. Her bir mikrohabitatta belirli mikroorganizmalar, özel gereksinimlerine göre gelişecektir.

Omurgada ne olur?

Sütunu kolonileştiren ilk mikroorganizmalar, sütunun elemanlarını kullanmaya başlayacak ve diğer türlerin gelişimini engelleyecek veya destekleyecek gazları ve diğer maddeleri serbest bırakacaktır.

Zaman geçtikçe, mikroorganizmaların aktivitesi ve abiyotik süreçler kolon boyunca kimyasal ve çevresel gradyanlar üretecektir. Bu sayede mikrobiyal büyüme için çeşitli nişler oluşturulacak.

Bu kolonun haftalarca veya aylarca güneş ışığı veya yapay ışık altında olgunlaşmasına veya inkübe edilmesine izin verilerek oksijen ve sülfit gradyanları oluşur.

Bu, çok çeşitli mikro habitatlarla yapılandırılmış bir mikrobiyal ekosistemin geliştirilmesine izin verir. Böylelikle besin döngülerinin sürdürülmesini sağlayan tüm işlemler sütunda gerçekleşir.

Kolonun hava ile temas halinde olan üst alanı, oksijen bakımından en zengin bölge olacaktır ve bu, yavaşça aşağı doğru yayılacaktır.

Buna paralel olarak, selüloz ve hidrojen sülfidin bozunmasının bir ürünü olan kolonun alt kısmında üretilen ürünler dikey olarak yukarı doğru yayılacaktır.

Winogradsky sütununun imar edilmesi

Anaerobik bölge

Çeşitli kimyasal gradyanlar nedeniyle mikrobiyal metabolitlerin oluşumu ve difüzyonu, gereksinimlerine göre organizma gruplarının bir dağılımını ortaya çıkarır.

Bu dağılım, doğada kurulu olana benzer. Bu şekilde, Winogradsky sütunu diğerlerinin yanı sıra göllerde, lagünlerde bulunan dikey mikrobiyal dağılımı simüle eder.

Kolonun alt kısmı tamamen oksijenden yoksundur ve bunun yerine hidrojen sülfür bakımından zengindir. Bu alanda Clostridium gibi anaerobik bakteriler selülozu bozar. Bu bozunmanın ürünü organik asitler, alkoller ve hidrojen elde edilir.

Clostridium tarafından üretilen metabolitler, sülfat indirgeyen türler, örneğin Desulfovibrio için bir substrat görevi görür. Bunlar da sülfatlar veya kısmen oksitlenmiş sülfürün diğer biçimlerini kullanır.

Nihai ürün olarak, hidrojen sülfit salgılarlar ve bu gazın kolon tabanındaki yüksek konsantrasyonlarından sorumludurlar.

Sütun üzerinde sülfat azaltıcı bakterilerin varlığı, sütunun tabanında koyu alanlar olarak gösterilmiştir. Bazal bandın üzerinde, alt bantta üretilen hidrojen sülfidi kullanan türlerle birlikte iki sığ bant görünür. Bu iki gruba anaerobik fotosentetik bakteriler hakimdir.

Bu bantların en bazali yeşil kükürt bakterilerini (Klorobyum) içerir. Bir sonraki bant, Chromatium cinsinin mor kükürt bakterilerinin hakimiyetindedir. Bu bantların yakınında Gallionella, Bacillus veya Pseudomonas gibi demiri azaltan bakteriler ortaya çıkar.

Winogradsky sütununun altındaki kükürt yeşili bakteriler (Chlorobiaceae). Fotoğraf: kOchstudiO, Mikrobiologie Praktikum Universität Kassel März 2007. https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Green_d_winogradsky.jpg adresinden alınmış ve düzenlenmiştir.

Aerobik bölge

Kolonun biraz yukarısında oksijen görünmeye başlar, ancak çok düşük konsantrasyonlarda. Bu alana mikroaerofilik denir.

Burada Rhodospirillum ve Rhodopseudomonas gibi bakteriler, mevcut kıt oksijenden yararlanır. Hidrojen sülfür, bu mikroaerofilik bakterilerin büyümesini engeller.

Aerobik bölge iki katmana ayrılmıştır:

• Bunların en bazali, çamur-su arayüzüyle temsil edilir.
• En dış alan su kolonundan oluşur.

Beggiatoa ve Thiothrix gibi cinslerin bakterileri, çamur-su arayüzünde gelişir. Bu bakteriler, alt tabakalardan gelen kükürtü oksitleyebilir.

Su sütunu, siyanobakteriler, mantarlar ve diyatomlar da dahil olmak üzere çok çeşitli organizmalar tarafından kolonize edilmiştir.

Uygulamalar

-Winogradsky'nin sütunu, en sık kullanılanlar arasında çeşitli kullanımlara sahiptir:

-Mikrobiyal metabolik çeşitliliği araştırın.

-Ekolojik ardışık çalışın.

-Yeni bakterilerin zenginleştirilmesi veya izolasyonu.

-Bioremediasyon testleri.

-Biyohidrojen üretimi.

-Çevresel faktörlerin mikrobiyal topluluk yapısı ve dinamikleri ve ilgili bakteriyofajlar üzerindeki etkilerini araştırın.

Referanslar

1. DC Anderson, RV Hairston (1999). Winogradsky sütunu ve biyofilmler: bir ekosistemde besin döngüsü ve ardışıklığı öğretmek için modeller. Amerikan Biyoloji Öğretmeni.
2. DJ Esteban, B. Hysa, C. Bartow-McKenney (2015). Winogradsky sütunlarının mikrobiyal topluluğunun zamansal ve mekansal dağılımı. PLOS ONE.
3. JP López (2008). Winogradsky Sütunu. Bir orta öğretim laboratuvarındaki temel mikrobiyoloji örneği. Eureka Dergisi Fen Öğretimi ve Yaygınlaştırma.
4. Sergei Winogradsky. Wikipedia'da. En.wikipedia.org'dan kurtarıldı.
5. ML de Sousa, PB de Moraes, PRM Lopes, RN Montagnolli, DF de Angelis, ED Bidoia (2012). Tekstil boyası fotoelektrolitik işlem görmüş ve Winogradsky kolonları tarafından izlenmiştir. Çevre Mühendisliği Bilimi.
6. Winogradsky sütunu. Wikipedia'da. En.wikipedia.org'dan kurtarıldı.