CHỦNG (VI SINH VẬT): ĐẶC ĐIỂM, NHẬN DẠNG, PHÂN LẬP - SINH HỌC - 2026

Một dòng vi khuẩn là tập hợp các hậu duệ từ một chủng vi khuẩn duy nhất, mà được trồng trong môi trường tinh khiết và thường bao gồm một loạt các sinh vật có nguồn gốc từ các thuộc địa ban đầu tương tự.

Một dòng cũng đại diện cho một tập hợp các cá thể của một quần thể của loài vi sinh vật có chung một số đặc điểm kiểu hình và / hoặc kiểu gen nhất định có thể khác biệt đôi chút với những cá thể cùng loài, nhưng sự khác biệt của chúng không đủ để phân loại chúng là các loài khác nhau.

Ảnh chụp đĩa Petri với môi trường nuôi cấy đặc có bổ sung kháng sinh nơi vi khuẩn kháng thuốc phát triển (Nguồn: Microrao / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) qua Wikimedia Commons)

Chủng là "cơ sở" cho bất kỳ nghiên cứu vi sinh nào, vì nó đảm bảo cho các nhà khoa học rằng các thông số và đặc điểm được điều tra về một loài vi khuẩn chỉ dành riêng cho loài đó. Ngoài ra, nó cho phép họ đảm bảo, theo một cách nào đó, khả năng tái tạo của các cuộc điều tra.

Ví dụ, đối với các nghiên cứu phân loại trong vi sinh vật học, mục tiêu đầu tiên là thu được "chủng" của sinh vật được phân loại, vì bằng cách này, có thể xác định chính xác từng đặc điểm phân loại phân biệt tập hợp con này bên trong của một quần thể của một loài bất kỳ loài vi khuẩn nào khác.

Chủng này cho phép một loài vi khuẩn được giữ sống và cô lập trong ống nghiệm trong thời gian dài, tức là xa môi trường tự nhiên của nó. Có thể thu được nhiều chủng vi sinh vật thuộc các loại khác nhau, chẳng hạn như vi khuẩn, nấm, vi rút, động vật nguyên sinh, tảo, trong số những loại khác.

Để duy trì các chủng, chúng phải được giữ trong cách ly nghiêm ngặt, tránh để chủng tiếp xúc với bất kỳ tác nhân gây ô nhiễm nào như bào tử nấm hoặc bất kỳ tác nhân vi sinh vật bên ngoài nào.

Đặc điểm căng thẳng

Tất cả các chủng, bất kể loại vi sinh vật (loài) mà chúng đại diện, phải đáp ứng một số thông số cơ bản, trong số đó là:

- Chúng phải là dòng di truyền ổn định hoặc có độ trung thực cao về mặt di truyền

Điều quan trọng là tất cả các cá thể ở trong môi trường nuôi cấy càng gần nhau càng tốt, nói chung về mặt di truyền. Có nghĩa là, tất cả chúng đều xuất phát từ cùng một cá thể hoặc ít nhất là từ cùng một quần thể.

- Chúng phải dễ bảo trì hoặc phát triển

Các cá thể thuộc một dòng phải dễ duy trì trong môi trường in vitro. Nói cách khác, không phải tất cả các vi sinh vật đều có khả năng tự cách ly khỏi môi trường tự nhiên của chúng. Nếu chúng khó phát triển trong môi trường bên ngoài, sinh học của chúng có thể dễ dàng bị thay đổi với những thay đổi tối thiểu đối với môi trường mà chúng được nuôi cách ly trong phòng thí nghiệm.

- Chúng cần tăng trưởng và phát triển nhanh chóng trong điều kiện tối ưu

Nếu vi sinh vật phân lập không phát triển nhanh chóng trong môi trường nuôi cấy được sử dụng cho mục đích này, chúng có thể khó bảo quản để nghiên cứu, vì chúng có thể làm cạn kiệt chất dinh dưỡng từ môi trường, thay đổi giai đoạn hoặc ảnh hưởng đến sự tồn tại của chúng trong những điều kiện này. .

- Chúng phải trình bày các đặc điểm và thông số xác định

Một dòng vi sinh vật được phân lập phải có các đặc điểm chung liên quan đến nó giống hệt nhau và đặc biệt với những cá thể giống hệt nó. Các đặc điểm này phải không đổi theo thời gian.

- Dễ dàng xử lý

Nói chung, các chủng được sử dụng trong điều tra thông thường không yêu cầu các công cụ hoặc quy trình quá khắt khe hoặc phức tạp. Điều này đảm bảo rằng cả sinh viên và các nhà nghiên cứu mới có thể duy trì tính liên tục của các nghiên cứu theo thời gian.

TÔI

Nhận dạng phân tử

Có nhiều phương pháp khác nhau để xác định một chủng mới được phân lập. Tuy nhiên, hiện nay, kỹ thuật chính xác, nhanh chóng và dễ dàng nhất để xác định danh tính của hầu hết mọi loài là phân tích một vài vùng của trình tự di truyền tạo nên bộ gen của cá thể.

Thông thường những phân tích này được thực hiện bằng cách khuếch đại các vùng cụ thể của DNA bằng kỹ thuật PCR (Polymerase Chain Reaction). Các kỹ thuật này thay đổi tùy theo khía cạnh, họ và loại vi sinh vật có danh tính mong muốn. Các vùng này nói chung là:

- Các vùng mã hóa RNA ribosome

- Các gen mã cho các tiểu đơn vị prôtêin tham gia vào quá trình hô hấp (đặc biệt nếu sinh vật hiếu khí)

- Vùng di truyền mã hóa các vi sợi actin (một phần của bộ xương tế bào)

- Một số vùng di truyền của lục lạp hoặc tiểu đơn vị prôtêin tham gia quang hợp (đối với một số tảo và vi khuẩn lam và đối với tất cả thực vật)

Khi những đoạn gen này đã được khuếch đại thành công, chúng sẽ được giải trình tự để xác định thứ tự của các nucleotide tạo nên những vùng này của bộ gen. Điều này được thực hiện thông qua kỹ thuật NGS (Next Generation Sequencing) với thiết bị chuyên dụng được gọi là trình tự.

Các vùng được sắp xếp theo trình tự được so sánh với trình tự của các vi sinh vật thuộc loại này đã được báo cáo trước đây, điều này có thể thực hiện được bằng cách sử dụng, ví dụ: cơ sở dữ liệu được lưu trữ trên trang web GenBank (https://www.facebook). ncbi.nlm.nih.gov/genbank/).

Nhận dạng hình thái

Trong các phòng thí nghiệm không có các công cụ sinh học phân tử để phân tích các đặc điểm di truyền, các thông số kiểu hình khác được sử dụng để xác định chủng của nhiều vi sinh vật. Một lần nữa, các đặc điểm kiểu hình được nghiên cứu thay đổi tùy thuộc vào sinh vật, loài, họ và loài được xem xét. Trong số các thông số này được nghiên cứu:

- Các đặc điểm hình thái của vi sinh vật trong môi trường nuôi cấy. Các đặc điểm như: màu sắc, hình dạng, kết cấu, kiểu tăng trưởng, trong số các khía cạnh khác được quan sát.

- Phân tích các sản phẩm trao đổi chất bằng các công cụ sinh hóa. Nghiên cứu sản xuất các chất chuyển hóa thứ cấp, các hợp chất hóa học bài tiết, trong số những chất khác.

- Đặc tính và kết tinh của protein. Các protein bên trong của vi sinh vật được chiết xuất và nghiên cứu độc lập.

Điều đặc trưng trong nghiên cứu vi sinh là thực hiện xác định đặc tính của các chủng bằng cả hai kiểu nhận dạng, tức là vừa quan sát hình thái vừa phân tích phân tử.

Phân lập các chủng

Phân lập các chủng bao gồm một số kỹ thuật cũng được sử dụng để tách một loài vi khuẩn này với một loài vi khuẩn khác. Khả năng phân lập dòng của một loài quan tâm là cần thiết để xác định chính xác các đặc điểm xác định của nó.

Hầu hết các kỹ thuật phân lập dòng được tạo ra vào thế kỷ 19 bởi cha đẻ của ngành vi sinh học Louis Pasteur và Robert Koch. Cả hai đều cố gắng một cách ám ảnh để thu được (chủng) tế bào thuần khiết của vi sinh vật mà họ đã nghiên cứu.

Nguồn: Sentebrinka / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) qua Wikimedia Commons

Để có được những dịch vụ nuôi cấy tế bào này, họ đã khám phá nhiều kỹ thuật và công cụ khác nhau, từ việc sử dụng tăm vô trùng đến các biến thể trong thành phần của môi trường nuôi cấy nơi các vi khuẩn mà họ nghiên cứu được chuẩn bị để phát triển.

Kỹ thuật cách ly căng thẳng

Hiện tại, tất cả các kỹ thuật được phát triển và sử dụng bởi các nhà nghiên cứu này và một số kỹ thuật hiện đại hơn đã được tập hợp thành 6 loại khác nhau, đó là:

- Vết xước, vết xước hoặc vết xước : dùng dụng cụ nhỏ và nhọn chạm vào nơi phát hiện vi sinh vật (đặc biệt đối với dịch nuôi cấy in vitro trong môi trường đặc). Môi trường rắn giàu chất dinh dưỡng vô trùng được làm xước với phần cuối mà vi sinh vật được chạm vào.

- Ngâm hoặc dung hợp trong môi trường : lấy một mẫu nhỏ vi khuẩn (có thể giống như mẫu lấy trong kỹ thuật trước) và đặt vào bên trong môi trường nuôi cấy ở trạng thái lỏng, thạch được thêm vào để đông đặc và đợi cho nó nguội. Các khuẩn lạc sẽ chỉ được nhìn thấy khi vi sinh vật phát triển cao.

- Pha loãng nối tiếp : mẫu từ nơi ban đầu nơi loài được thu thập được pha loãng liên tiếp trong môi trường vô trùng không có vi sinh vật khác. Các dung dịch pha loãng được "gieo hạt" trên môi trường rắn và các khuẩn lạc được mong đợi sẽ xuất hiện.

- Môi trường nuôi cấy độc quyền : đây là những môi trường nuôi cấy chỉ cho phép sự phát triển của loại vi khuẩn quan tâm; nghĩa là nó có các thành phần hoặc chất dinh dưỡng chỉ cho phép phân lập sự phát triển của chủng.

- Tách thủ công hoặc cơ học : một mẫu nhỏ vi khuẩn cần phân lập được đặt và thông qua kính hiển vi sẽ cố gắng tách một cá thể đơn lẻ của loài ra khỏi các cá thể còn lại xung quanh nó.

Một số kỹ thuật này dễ sử dụng hơn những kỹ thuật khác. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu sử dụng chúng theo đặc điểm sinh học của loài nghiên cứu.

Người giới thiệu

1. De Kruif, P. (1996). Thợ săn vi khuẩn. Houghton Mifflin Harcourt.
2. Dijkshoorn, L., Ursing, BM, & Ursing, JB (2000). Chủng, dòng và loài: nhận xét về ba khái niệm cơ bản của vi khuẩn học. Tạp chí vi sinh y học, 49 (5), 397-401.
3. Marx, V. (2016). Vi sinh: con đường để xác định mức độ chủng. Phương pháp bản chất, 13 (5), 401-404.
4. Willey, JM, Sherwood, L., & Woolverton, CJ (2009). Các nguyên tắc của Prescott về vi sinh. Boston (MA): Giáo dục Đại học McGraw-Hill.
5. Williams, JA (Biên tập). (2011). Kỹ thuật căng: phương pháp và giao thức (Tập 765, trang 389-407). New York: Humana Press.