Interazioni umane con i microbi - Human interactions with microbes
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Le interazioni umane con i microbi includono usi pratici e simbolici dei microbi e interazioni negative sotto forma di malattie umane, animali domestici e delle colture.
L'uso pratico dei microbi è iniziato nell'antichità con la fermentazione nella lavorazione degli alimenti ; pane , birra e vino sono stati prodotti dai lieviti fin dagli albori della civiltà, come nell'antico Egitto . Più recentemente, i microbi sono stati utilizzati in attività dalla guerra biologica alla produzione di sostanze chimiche mediante fermentazione, poiché i chimici industriali scoprono come produrre una varietà sempre più ampia di sostanze chimiche organiche tra cui enzimi e molecole bioattive come ormoni e inibitori competitivi da utilizzare come medicinali. La fermentazione è utilizzata anche per produrre sostituti dei combustibili fossili in forme come etanolo e metano ; i combustibili possono anche essere prodotti dalle alghe . I microrganismi anaerobici sono importanti nel trattamento delle acque reflue . Nella ricerca scientifica, i lieviti e il batterio Escherichia coli fungono da organismi modello soprattutto nella genetica e nei campi correlati.
Dal punto di vista simbolico, un antico poema sulla produzione della birra è l' "Inno a Ninkasi " sumero , del 1800 a.C. Nel Medioevo , Giovanni Boccaccio 's The Decameron e Geoffrey Chaucer ' s The Canterbury Tales : affrontato paura del contagio mortale e il declino morale che potrebbe provocare delle persone. I romanzieri hanno sfruttato le possibilità apocalittiche di pandemie da Mary Shelley 's 1826 L'ultimo uomo e Jack London ' s 1912 La peste scarlatta in poi. Hilaire Belloc scrisse una poesia umoristica su "The Microbe" nel 1912. Drammatiche piaghe e infezioni di massa hanno formato le trame di molti film di Hollywood , a partire da Nosferatu nel 1922. Nel 1971, The Andromeda Strain ha raccontato la storia di un microbo extraterrestre che minacciava la vita sulla terra. I microbiologi da Alexander Fleming hanno usato colonie di batteri colorate o fluorescenti per creare opere d'arte in miniatura.
I microrganismi come batteri e virus sono importanti come agenti patogeni , causando malattie all'uomo, alle piante coltivate e agli animali domestici .
Contesto
La cultura consiste nel comportamento sociale e nelle norme presenti nelle società umane e trasmesse attraverso l' apprendimento sociale . Gli universali culturali in tutte le società umane includono forme espressive come l' arte , la musica , la danza , i rituali , la religione e le tecnologie come l' uso di strumenti , la cucina , il riparo e l' abbigliamento . Il concetto di cultura materiale copre espressioni fisiche come tecnologia, architettura e arte, mentre la cultura immateriale include principi di organizzazione sociale , mitologia , filosofia , letteratura e scienza . Questo articolo descrive il ruolo svolto dai microrganismi nella cultura umana.
Poiché i microbi non erano noti fino all'inizio dell'età moderna , compaiono indirettamente nella letteratura precedente, attraverso le descrizioni della cottura e della preparazione della birra . Solo con l'invenzione del microscopio , come utilizzato da Robert Hooke nel suo libro del 1665 Micrographia , e da Antonie van Leeuwenhoek nel 1670, la teoria dei germi della malattia e il progresso della microbiologia nel XIX secolo furono osservati direttamente, identificati come viventi. organismi e utilizzati su base scientifica. La stessa conoscenza ha anche permesso ai microbi di apparire esplicitamente nella letteratura e nelle arti.
Usi pratici
Produzione di cibo
La fermentazione controllata con microbi nella produzione di birra , vinificazione , cottura al forno , marinatura e prodotti lattiero-caseari coltivati come yogurt e formaggio , viene utilizzata per modificare gli ingredienti per produrre alimenti con proprietà desiderabili. I principali microbi coinvolti sono i lieviti , nel caso della birra, del vino e del pane comune ; e batteri , nel caso di verdure fermentate in anaerobiosi , latticini e pane a lievitazione naturale . Le colture forniscono variamente sapore e aroma, inibiscono gli agenti patogeni, aumentano la digeribilità e l'appetibilità, fanno lievitare il pane, riducono i tempi di cottura e creano prodotti utili tra cui alcol , acidi organici , vitamine , amminoacidi e anidride carbonica . La sicurezza è mantenuta con l'aiuto della microbiologia alimentare .
Trattamento delle acque
I processi di trattamento ossidativo delle acque reflue si affidano ai microrganismi per ossidare i costituenti organici. I microrganismi anaerobici riducono i solidi dei fanghi producendo gas metano e un residuo mineralizzato sterile. Nel trattamento dell'acqua potabile , un metodo, il filtro a sabbia lento , impiega uno strato gelatinoso complesso composto da un'ampia gamma di microrganismi per rimuovere sia il materiale disciolto che il particolato dall'acqua grezza.
Energia
I microrganismi vengono utilizzati nella fermentazione per produrre etanolo e nei reattori a biogas per produrre metano. Gli scienziati stanno studiando l'uso delle alghe per produrre combustibili liquidi e dei batteri per convertire varie forme di rifiuti agricoli e urbani in combustibili utilizzabili .
Prodotti chimici, enzimi
I microrganismi sono utilizzati per molti scopi commerciali e industriali, compresa la produzione di sostanze chimiche, enzimi e altre molecole bioattive, spesso attraverso l'ingegneria proteica . Ad esempio, l'acido acetico è prodotto dal batterio Acetobacter aceti , mentre l'acido citrico è prodotto dal fungo Aspergillus niger . I microrganismi vengono utilizzati per preparare una gamma sempre più ampia di molecole ed enzimi bioattivi. Ad esempio, la streptochinasi prodotta dal batterio Streptococcus e modificata dall'ingegneria genetica viene utilizzata per rimuovere i coaguli dai vasi sanguigni di pazienti che hanno subito un infarto . La ciclosporina A è un agente immunosoppressivo nel trapianto di organi , mentre le statine prodotte dal lievito Monascus purpureus servono come agenti per abbassare il colesterolo nel sangue , inibendo in modo competitivo l'enzima che sintetizza il colesterolo.
Scienza
I microrganismi sono strumenti essenziali in biotecnologia , biochimica , genetica e biologia molecolare . I lieviti lievito di birra ( Saccharomyces cerevisiae ) e lievito di fissione ( Schizosaccharomyces pombe ) sono organismi modello importanti nella scienza, poiché sono semplici eucarioti che possono essere coltivati rapidamente in grandi numeri e sono facilmente manipolabili. Sono particolarmente preziosi in genetica, genomica e proteomica , ad esempio nella produzione di proteine . Il batterio intestinale facilmente coltivabile Escherichia coli , un procariota , è altrettanto ampiamente utilizzato come organismo modello.
endosimbiosi
I microbi possono formare una relazione endosimbiotica con organismi più grandi. Ad esempio, i batteri che vivono all'interno del sistema digestivo umano contribuiscono alla salute umana attraverso l'immunità intestinale, la sintesi di vitamine come l'acido folico e la biotina e la fermentazione di carboidrati complessi indigeribili . Potrebbe essere necessario testare futuri farmaci e prodotti chimici alimentari sul microbiota intestinale; è già chiaro che gli integratori probiotici possono promuovere la salute e che i microbi intestinali sono influenzati sia dalla dieta che dai farmaci.
Guerra
I microbi patogeni e le tossine che producono sono stati sviluppati come possibili agenti di guerra. Forme grezze di guerra biologica sono state praticate fin dall'antichità. Nel VI secolo aC, gli Assiri avvelenarono i pozzi nemici con un fungo che si dice facesse delirare il nemico. Nel 1346, i corpi dei guerrieri mongoli dell'Orda d'oro che erano morti di peste furono gettati oltre le mura della città assediata di Kaffa , in Crimea , forse aiutando la diffusione della peste nera in Europa. I progressi della batteriologia nel XX secolo hanno aumentato la sofisticazione di possibili agenti biologici in guerra. Il sabotaggio biologico - sotto forma di antrace e morva - fu intrapreso per conto del governo imperiale tedesco durante la prima guerra mondiale , con risultati indifferenti. Nella seconda guerra mondiale , la Gran Bretagna ha usato come arma le tossine della tularemia , dell'antrace , della brucellosi e del botulismo , ma non le ha mai usate. Gli Stati Uniti hanno esplorato in modo simile agenti di guerra biologica, sviluppando spore di antrace, brucellosi e tossine del botulismo per un possibile uso militare. Il Giappone sviluppò agenti di guerra biologica, con l'uso di esperimenti su prigionieri umani , e stava per usarli quando la guerra finì.
Usi simbolici
Essendo molto piccoli e sconosciuti fino all'invenzione del microscopio , i microbi non compaiono direttamente nell'arte o nella letteratura prima dell'inizio dell'era moderna (sebbene appaiano indirettamente nelle opere sulla preparazione della birra e sulla cottura), quando Antonie van Leeuwenhoek osservò i microbi nell'acqua nel 1676; i suoi risultati furono presto confermati da Robert Hooke . Alcune malattie importanti come la tubercolosi compaiono in letteratura, arte, cinema, opera e musica .
In letteratura
Le possibilità letterarie di storie post-apocalittico circa pandemie (focolai in tutto il mondo della malattia) sono state esplorate nei romanzi e film di Mary Shelley 's 1826 L'ultimo uomo e Jack London ' s 1912 La peste scarlatta in poi. Scritti medievali che si occupano di peste includono Giovanni Boccaccio 's The Decameron e Geoffrey Chaucer ' s The Canterbury Tales : la paura sia trattare della gente del contagio e del declino morale risultante, così come la morte corporale.
La produzione della birra è stata celebrata in versi fin dai tempi dell'antica Sumeria , c. 1800 aC, quando l'"Inno a Ninkasi " fu inciso su una tavoletta d'argilla. Ninkasi, dea tutelare della birra, e figlia del creatore Enki e della "regina del lago sacro" Ninki, "manegge l' impasto e con una grossa pala, mescolando in una fossa, il bappir con [dattero] miele, ... innaffia il malto posato a terra, ... immerge il malto in un barattolo, ... stende il mosto cotto su grandi stuoie di canna, il fresco vince, ... tiene con entrambe le mani il grande mosto dolce , infuso con il miele" .
Il vino è un argomento frequente nella letteratura inglese , dalle speziate francesi e italiane " ypocras ", " claree " e " vernage " in The Merchant's Tale di Chaucer in poi. Il Falstaff di William Shakespeare beveva lo " sherris sack " spagnolo , in contrasto con la preferenza di Sir Toby Belch per il " canarino ". I riferimenti al vino nei secoli successivi si estendono a più regioni vinicole.
The Microbe è un poema umoristico del 1912 di Hilaire Belloc , che inizia con le righe "Il microbo è così piccolo / Non riesci a distinguerlo affatto, / Ma molte persone ottimiste sperano / Di vederlo attraverso un microscopio. I microbi e l'uomo sono un ammirato libro "classico", pubblicato per la prima volta nel 1969, dalla "figura paterna della microbiologia britannica" John Postgate sull'intero argomento dei microrganismi e delle loro relazioni con l'uomo.
Nel film
I microbi sono presenti in molti film altamente drammatici. Hollywood è stata pronta a sfruttare le possibilità di malattie mortali, infezioni di massa e drastiche reazioni del governo, a partire dal 1922 con Nosferatu , in cui una figura simile a Dracula , il Conte Orlok , dorme in un terreno non consacrato contaminato dalla Morte Nera , che porta con lui ovunque vada. Un altro film classico, Il settimo sigillo di Ingmar Bergman del 1957 , affronta il tema della peste in modo molto diverso, con il cupo mietitore rappresentato direttamente da un attore incappucciato. Più recentemente, The Andromeda Strain del 1971 , basato su un romanzo di Michael Crichton , ritraeva un microbo extraterrestre che contaminava la Terra.
Nella musica
" A Very Cellular Song ", una canzone dell'album del 1968 della band folk psichedelica britannica The Incredible String Band , The Hangman's Beautiful Daughter , è raccontata in parte dal punto di vista di un'ameba , un protistan .
nell'arte
L'arte microbica è la creazione di opere d'arte coltivando batteri, in genere su piastre di agar , per formare modelli desiderati. Questi possono essere scelti per emettere fluorescenza sotto la luce ultravioletta in diversi colori. Alexander Fleming , lo scopritore della penicillina , ha creato "dipinti di germi" utilizzando diverse specie di batteri che erano naturalmente pigmentati in diversi colori.
Un'istanza di un protista in un opera d'arte è l'artista Louise Bourgeois 's in bronzo scultura Amoeba . Ha una patina bianca che ricorda l'intonaco ed è stato progettato nel 1963-5, sulla base dei disegni della pancia di una donna incinta che ha realizzato già negli anni '40. Secondo la Tate Gallery , l'opera "è una forma organica approssimativamente modellata, i suoi rigonfiamenti e la sua singola apertura suggeriscono una creatura vivente e in movimento nelle fasi dell'evoluzione".
Microbi nel Tamigi a Brentford e Hungerford. Arthur Hill Hassall , 1850
Un microbiologo britannico della prima guerra mondiale nel suo laboratorio, esaminando una provetta di batteri. Dipinto da James McBey , 1917
Il francobollo dell'Unione Sovietica 1966 per il Congresso Internazionale di Microbiologia. Batteri e virus fanno da sfondo.
Scena della spiaggia con batteri vivi in una capsula di Petri che esprimono diverse proteine fluorescenti . Arte microbica di Nathan Shaner, 2006
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Interazioni negative
Malattia
I microrganismi sono gli agenti causali ( patogeni ) in molte malattie infettive dell'uomo e degli animali domestici. I batteri patogeni causano malattie come la peste , la tubercolosi e l' antrace . I protozoi causano malattie tra cui la malaria , la malattia del sonno , la dissenteria e la toxoplasmosi . I funghi microscopici causano malattie come tigna , candidosi e istoplasmosi . I virus patogeni causano malattie come l' influenza , la febbre gialla e l' AIDS .
La pratica dell'igiene è stata creata per prevenire l' infezione o il deterioramento degli alimenti eliminando i microbi, in particolare i batteri, dall'ambiente circostante.
In agricoltura e orticoltura
I microrganismi inclusi batteri , funghi e virus sono importanti come agenti patogeni delle piante , causando malattie alle piante coltivate . I funghi causano gravi malattie delle colture come la ruggine delle foglie di mais , la ruggine dello stelo del grano e l'oidio. I batteri causano malattie delle piante tra cui macchie fogliari e galle della corona. I virus causano malattie delle piante come il mosaico fogliare. L' oomicete Phytophthora infestans causa la peronospora della patata, contribuendo alla grande carestia irlandese del 1840.
Il virus della rottura dei tulipani ha avuto un ruolo nella mania dei tulipani dell'età dell'oro olandese . Il famoso tulipano Semper Augustus, in particolare, doveva il suo modello sorprendente all'infezione con la malattia delle piante, una sorta di virus del mosaico , che lo rendeva il più costoso di tutti i bulbi di tulipano venduti.