Colonne Winograsky

La colonne Winogradsky est un appareil pour cultiver différents types de micro-organismes. Source: TJMhay, domaine public, via Wikimedia Commons

Quelle est la colonne WingRasky?

La Colonne Winograsky C'est un appareil utilisé pour cultiver différents types de micro-organismes. Il a été créé par le microbiologiste russe Serguei Wingrasky. Tout au long de la colonne, vous pouvez voir la croissance des micro-organismes, qui se développent de façon stratifiée.

La stratification est réalisée en fonction des exigences nutritionnelles et environnementales de chaque groupe d'organismes (ce dont ils ont besoin pour vivre et reproduire). Pour cela, différents types de nutriments et de sources d'énergie sont fournis à l'appareil.

La colonne est une culture enrichie, où les micro-organismes de différents groupes grandiront. Après une période de maturation qui peut durer entre plusieurs semaines et plusieurs mois, ces micro-organismes seront disponibles dans des microhabitats spécifiques.

Les microhabitats créés dépendront du matériau utilisé et des interrelations entre les organismes qui sont développés. Illustre comment les micro-organismes développent leurs cycles.

Qui était Serguéi Wingrasky?

Serguei Winogradsky (1856-1953) était un microbiologiste russe né à Kiev, capitale actuelle de l'Ukraine. En plus du microbiologiste, il était également un expert en écologie et étude des sols.

Ses œuvres avec les micro-organismes qui dépendent du soufre et des processus biogéochimiques d'azote lui ont donné une grande renommée. Décrit de nombreux nouveaux micro-organismes, y compris les genres Nitrosomone et Nitrobacter. Il était également le découvreur de la chimiosynthèse.

Parmi les nombreux prix reçus par ce microbiologiste sont nommés membre honoraire de la Moscou Natural Sciences Society.

Il était également membre de l'Académie française des sciences. Il a reçu en 1935 la médaille de Leeuwenhoek, reconnaissance accordée par la Royal Dutch Academy of Arts and Sciences. Il a été invité par Louis Pasteur lui-même à être chef de la microbiologie à l'Institut Pasteur.

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Quelle est la colonne Winradsky?

Cet appareil n'est rien d'autre qu'un cylindre en verre ou en plastique qui contient des matériaux différents. Le cylindre est rempli à un tiers de sa capacité avec de la boue ou de la boue riche en matières organiques.

Par la suite, la cellulose, les bandes de journaux et toute autre matière organique, qui serviront de source de carbone organique sont ajoutées.

En tant que source de soufre, le sulfate de calcium est ajouté et pour maintenir l'équilibre du pH, le carbonate de calcium est ajouté. La colonne est trop remplie d'eau d'une rivière, d'un lac, de puits, etc. Enfin, il est recouvert de papier d'aluminium.

L'appareil doit ensuite être mûri ou incubé sous la lumière du soleil ou artificiel pendant une période de quelques semaines à quelques mois. Après ce temps, la colonne est stabilisée et des microhabitats bien définis sont établis.

Des micro-organismes spécifiques seront développés dans chaque microhábitat en fonction de leurs exigences particulières.

Que se passe-t-il dans la colonne?

Les premiers micro-organismes dans l'espace de colonisation commenceront à utiliser les éléments de la colonne et libèrent des gaz et d'autres substances qui inhiberont ou favoriseront le développement d'autres espèces.

Au fil du temps, l'activité des micro-organismes et des processus abiotiques produira des gradients chimiques et environnementaux dans toute la colonne. Grâce à cela, diverses niches seront générées pour la croissance microbienne.

Laissant cette colonne mûrir ou incubation sous la lumière du soleil ou artificiel pendant des semaines ou des mois, des gradients et des sulfures d'oxygène se forment.

Cela permet le développement d'un écosystème microbien structuré avec une grande variété de microhabitats. De cette façon, dans la colonne, tous les processus qui permettent le maintien des cycles nutritifs sont produits.

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La zone supérieure de la colonne, en contact avec l'air, sera la plus riche en oxygène, qui va se propager lentement.

Dans le même temps, les produits générés dans la partie inférieure de la colonne, le produit de la dégradation de la cellulose et du sulfure d'hydrogène, se propagera verticalement vers le haut.

Zonation de la colonne Winograsky

Zone anaérobie

La génération et la diffusion des métabolites microbiens, en raison des divers gradients chimiques, proviennent d'une distribution de groupes d'organismes en fonction de leurs exigences.

Cette distribution est similaire à celle établie dans la nature. De cette façon, la colonne Winogradsky simule la distribution microbienne verticale trouvée dans les lacs, les lagunes, entre autres habitats.

La partie inférieure de la colonne manque complètement d'oxygène et est plutôt riche en acide sulfhydrique. Dans ce domaine, des bactéries anaérobies telles que Clostridium Ils dégradent la cellulose. Le produit de cette dégradation des acides organiques, des alcools et de l'hydrogène sont obtenus.

Les métabolites produits par Clostridium Ils servent de substrat pour les espèces de réduction des sulfates, par exemple, Desulfovibrio. Ceux-ci, à leur tour, utilisent des sulfates ou d'autres formes de soufre partiellement oxydées.

En tant que produit final, ils libèrent du sulfure d'hydrogène et sont responsables des concentrations élevées de ce gaz à la base de la colonne.

La présence de bactéries réductrices de sulfate dans la colonne est représentée comme des zones sombres à la base de ce. Au-dessus de la bande basale, deux bandes de peu de profondeur ressemblent à des espèces, avec des espèces qui utilisent le sulfure d'hydrogène produit dans la bande inférieure. Ces deux bandes sont dominées par des bactéries photosynthétiques anaérobies.

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La plus basale de ces bandes contient des bactéries de soufre vertes (Chlorobium). Le groupe suivant est dominé par les bactéries violettes du genre Chromatium.

Près de ces bandes, les bactéries qui réduisent le fer apparaissent, comme Gallionella, Bacille soit Pseudomonas.

Bactéries vertes de soufre (Chlorobiaceae) au bas d'une colonne Winograsky. Source: Wikimedia Commons

Zone aérobie

Un peu plus haut, dans la colonne, l'oxygène commence à apparaître, mais en très faibles concentrations. Cette zone est appelée microaérophile.

Ici, des bactéries comme Rhodospirillum et Rhodopseudomonas Ils profitent de l'oxygène rare disponible. Le sulfure d'hydrogène inhibe le développement de ces bactéries microaérophiles.

La zone aérobie est divisée en deux couches:

• Les plus basaux d'entre eux, représentés par l'interface de boue-eau.
• La zone la plus externe est composée de la colonne d'eau.

Dans l'interface boue-eau, les bactéries sont développées comme Begiataa et Thiothrix. Ces bactéries peuvent oxyder le sulfure des couches inférieures.

La colonne d'eau, quant à elle, est colonisée pour une grande diversité d'organismes, notamment les cyanobactéries, les champignons et les diatomées.

Utilisations de la colonne Winogradsky

La colonne Winogradsky a diverses utilisations, parmi les plus fréquentes sont:

- Étudier la diversité métabolique microbienne.

- Étudier les successions écologiques.

- Enrichissement ou isolement de nouvelles bactéries.

- Test de biorrédiation.

- Génération de biohydrogène.

- Étudiez les influences des facteurs environnementaux dans la structure microbienne et la dynamique.

Les références

1. D.J. Esteban, B. Hysa, C. Bartow-Mckenney (2015). Distribution temporaire et spatiale de la communauté microbienne des colonnes Winogradsky. Plos un.
2. Sergei Winograsky. Récupéré de.Wikipédia.org.