میکروبیولوژی، مطالعه میکروارگانیسم‌ها یا میکروب‌ها، گروه متنوعی از شکل‌های زندگی ساده ،که شامل باکتری‌ها، آرکه ها، جلبک‌ها، قارچ‌ها، تک یاخته‌ها و ویروس‌ها می‌شود. میکروبیولوژی به ساختار، عملکرد و طبقه بندی این گونه موجودات و راه های بهره برداری و کنترل فعالیت های آنها می پردازد.

زندگی روزمره با میکروارگانیسم ها در هم تنیده شده است. میکروب‌ها علاوه بر انباشتن هر دو سطح داخلی و خارجی بدن انسان، در خاک، دریاها و هوا به وفور یافت می‌شوند. میکروارگانیسم‌های فراوان، اگرچه معمولاً مورد توجه قرار نمی‌گیرند، شواهد فراوانی از حضور خود ارائه می‌دهند . گاهی اوقات به‌طور نامطلوب، مانند زمانی که باعث پوسیدگی مواد یا گسترش بیماری‌ها می‌شوند، و گاهی اوقات به طور مطلوب، مانند زمانی که شکر را به شراب و آبجو تخمیر می‌کنند، باعث بالا آمدن نان، طعم‌دار پنیر می‌شوند. و محصولات با ارزشی مانند آنتی بیوتیک و انسولین تولید کند. میکروارگانیسم ها برای اکولوژی زمین ارزش غیرقابل محاسبه ای دارند، بقایای حیوانات و گیاهان را متلاشی می کنند و آنها را به مواد ساده تری تبدیل می کنند که می توانند در موجودات دیگر بازیافت شوند.

پیشینه تاریخی

 

میکروبیولوژی اساساً با توسعه میکروسکوپ آغاز شد. اگرچه ممکن است دیگران قبل ازآن میکروب‌ها را دیده باشند، اما لیوون هوک اولین کسی بود که مستندات مناسبی از مشاهدات خود ارائه کرد. توصیفات و نقاشی‌های او شامل تک یاخته‌هایی(تک سلولهایی) از روده حیوانات و باکتری‌های حاصل از تراشیدن دندان‌ها بود. رکوردهای او عالی بود زیرا لنزهای ذره بین با کیفیت استثنایی تولید می کرد. Leeuwenhoek یافته های خود را در یک سری نامه به انجمن سلطنتی بریتانیا در اواسط دهه 1670 منتقل کرد. اگرچه مشاهدات او علاقه زیادی را برانگیخت، اما هیچ کس تلاش جدی برای تکرار یا گسترش آنها نکرد.

تولید خود به خودی در مقابل نسل زنده حیات

یونانیان اولیه معتقد بودند که موجودات زنده می توانند از ماده غیر زنده (ابیوژنز) سرچشمه بگیرند و از سنگ ها زندگی بیافریند. ارسطو این مفهوم را کنار گذاشت، اما همچنان معتقد بود که حیوانات می توانند خود به خود از موجودات غیرمشابه یا از خاک بوجود آیند. تأثیر او در مورد مفهوم نسل خود به خود تا اواخر قرن هفدهم هنوز احساس می شد، اما در اواخر آن قرن زنجیره ای از مشاهدات، آزمایش ها و استدلال ها آغاز شد که در نهایت این ایده را رد کرد. این پیشرفت در درک به سختی انجام شد، شامل مجموعه ای از رویدادها، با نیروهای شخصیتی و اراده فردی که اغلب حقایق را پنهان می کردند.

اگرچه فرانچسکو ردی، یک پزشک ایتالیایی، در سال 1668 این موضوع را رد کرد که موجودات می توانند خود به خود ایجاد شوند، طرفداران این مفهوم ادعا می کردند که میکروب ها متفاوت هستند و در واقع به این طریق به وجود آمده اند. نام‌های برجسته‌ای مانند جان نیدهام و لازارو اسپالانزانی در این بحث در اواسط دهه 1700 با هم مخالف بودند. در اوایل دهه 1800، فرانتس شولز و تئودور شوان چهره‌های اصلی در تلاش برای رد نظریه‌های زیست‌زایی بودند تا اینکه سرانجام لویی پاستور نتایج آزمایش‌های قطعی خود را در سال 1864 اعلام کرد. پاستور در یک سری آزمایش‌های استادانه ثابت کرد که فقط از قبل وجود داشته است. میکروب ها می توانند میکروب های دیگری را ایجاد کنند (بیوژنز). دانش مدرن و دقیق از اشکال باکتری‌ها را می‌توان به گیاه‌شناس آلمانی فردیناند کوهن نسبت داد، که نتایج اصلی او بین سال‌های 1853 و 1892 منتشر شد. طبقه‌بندی کوهن از باکتری‌ها که در سال 1872 منتشر شد و در سال 1875 گسترش یافت، پس از آن بر مطالعه این موجودات مسلط شد.

 

میکروب ها و بیماری ها

Girolamo Fracastoro، محقق ایتالیایی، در اواسط دهه 1500 این مفهوم را مطرح کرد که سرایت ،از چیزی به چیز دیگر منتقل می شود. شرح دقیقاً آنچه که در امتداد اکتشافات نادیده گرفته می شود تا اواخر دهه 1800، زمانی که کار بسیاری از دانشمندان، که پاستور در میان آنها مهم است، نقش باکتری ها را در تخمیر و بیماری ها مشخص کرد. روبرت کخ، یک پزشک آلمانی، روشی را برای اثبات اینکه یک ارگانیسم خاص باعث ایجاد یک بیماری خاص می‌شود، تعریف کرد.

شاگردان پاستور، کخ و دیگران به سرعت تعدادی از باکتری‌ها را کشف کردند که قادر به ایجاد بیماری‌های خاص (پاتوژن‌ها) بودند. آنها همچنین از تکنیک ها و روش های آزمایشگاهی را برای آشکار کردن ، تنوع و توانایی های میکروب ها ارائه کردند.

همه این تحولات در اروپا اتفاق افتاد. تا اوایل دهه 1900 میکروبیولوژی در آمریکا تأسیس نشد. بسیاری از میکروبیولوژیست هایی که در آن زمان در آمریکا کار می کردند یا زیر نظر کخ یا در انستیتو پاستور در پاریس تحصیل کرده بودند. هنگامی که در آمریکا تأسیس شد، میکروبیولوژی به ویژه با توجه به رشته های مرتبط مانند بیوشیمی و ژنتیک شکوفا شد. در سال 1923، دیوید برگی، باکتری‌شناس آمریکایی، مرجع اصلی علم را معرفی کرد که نسخه‌های به‌روز شده آن امروزه همچنان مورد استفاده قرار می‌گیرد.

از دهه 1940 میکروبیولوژی دوره بسیار پرباری را تجربه کرده است ،که طی آن بسیاری از میکروب های بیماری زا شناسایی شده و روش هایی برای کنترل آنها توسعه یافته است. میکروارگانیسم ها نیز به طور موثر در صنعت استفاده شده اند. فعالیت های آنها به حدی هدایت شده است که محصولات ارزشمند اکنون هم حیاتی و هم رایج هستند.

مطالعه میکروارگانیسم ها نیز دانش همه موجودات زنده را ارتقا داده است. کار با میکروب ها آسان است و بنابراین وسیله ای ساده برای مطالعه فرآیندهای پیچیده زندگی فراهم می کند. به این ترتیب آنها به ابزاری قدرتمند برای مطالعات ژنتیک و متابولیسم در سطح مولکولی تبدیل شده اند. این کاوش شدید در عملکرد میکروب ها منجر به سودهای متعدد و اغلب غیرمنتظره شده است. برای مثال، آگاهی از متابولیسم اساسی و نیازهای تغذیه ای یک پاتوژن، اغلب به وسیله ای برای کنترل بیماری یا عفونت منجر می شود.

انواع میکروارگانیسم ها

گروه‌های اصلی میکروارگانیسم‌ها، یعنی باکتری‌ها، آرکه ‌ها، قارچ‌ها (مخمرها و کپک‌ها)، جلبک‌ها، تک یاخته‌ها و ویروس‌ها هستند

باکتری ها (یوباکتری ها و آرکه ها)

میکروبیولوژی عمدتاً از طریق مطالعات باکتری ها به وجود آمد. آزمایش‌های لوئی پاستور در فرانسه، روبرت کخ در آلمان و دیگران در اواخر دهه 1800 اهمیت میکروب‌ها را برای انسان مشخص کرد. همانطور که در بخش پیشینه تاریخی بیان شد، تحقیقات این دانشمندان اثباتی برای نظریه میکروب بیماری و نظریه میکروب تخمیر ارائه کرد. در آزمایشگاه‌های آنها بود که تکنیک‌هایی برای بررسی میکروسکوپی نمونه‌ها، کشت (رشد) میکروب‌ها در آزمایشگاه، جداسازی کشت‌های خالص از جمعیت‌های کشت مخلوط، و بسیاری از دستکاری‌های آزمایشگاهی دیگر ابداع شد. این تکنیک‌ها، که در ابتدا برای مطالعه باکتری‌ها استفاده می‌شد، برای مطالعه همه میکروارگانیسم‌ها اصلاح شده‌اند ، بنابراین انتقال از باکتری‌شناسی به میکروبیولوژی.

ارگانیسم هایی که دنیای میکروبی را تشکیل می دهند به عنوان پروکاریوت یا یوکاریوت مشخص می شوند. همه باکتری ها پروکاریوت هستند، یعنی موجودات تک سلولی بدون هسته متصل به غشاء. DNA آنها (ماده ژنتیکی سلول)، به جای اینکه در هسته قرار گیرد، به صورت یک رشته تا شده طولانی و بدون مکان خاصی در داخل سلول وجود دارد.

تا اواخر دهه 1970 به طور کلی پذیرفته شده بود که همه باکتری ها در تکامل ارتباط نزدیکی دارند. این مفهوم در سال 1977 توسط Carl R. Woese و محققین مشترک در دانشگاه ایلینویز به چالش کشیده شد، که تحقیقات آنها بر روی RNA ریبوزومی از طیف وسیعی از موجودات زنده نشان داد که دو گروه از باکتری ها از طریق مسیرهای جداگانه از یک شکل اجدادی مشترک و قدیمی تکامل یافته اند. این کشف منجر به ایجاد یک اصطلاح جدید برای شناسایی گروه‌های متمایز اصلی میکروب‌ها شد ، یعنی یوباکتری‌ها (باکتری‌های سنتی یا واقعی)، آرکیا (باکتری‌هایی که در مراحل اولیه تکامل از سایر باکتری‌ها جدا شده‌اند و هستند. متمایز از یوباکتری ها) و یوکاریا (یوکاریوت ها). امروزه یوباکتری ها به سادگی به عنوان باکتری واقعی (یا باکتری) شناخته می شوند و دامنه باکتری ها را تشکیل می دهند. با این حال، روابط تکاملی بین اعضای مختلف این سه گروه نامشخص شده است، زیرا مقایسه بین توالی های DNA میکروب های مختلف شباهت های گیج کننده زیادی را نشان داده است. در نتیجه، تشخیص اصل و نسب دقیق میکروب های امروزی بسیار دشوار است. حتی صفاتی که تصور می‌شود مشخصه گروه‌های طبقه‌بندی مجزا هستند، به طور غیرمنتظره‌ای در میکروب‌های دیگر مشاهده شده‌اند. به عنوان مثال، یک اکسیدکننده بی هوازی آمونیاک – “حلقه گمشده” در چرخه جهانی نیتروژن – برای اولین بار در سال 1999 جدا شد. یک دیواره سلولی با ویژگی‌های باستانی، و شکلی از تولیدمثل (جوانیدن) شبیه به سلول‌های مخمر.

باکتری ها دارای اشکال مختلفی از جمله کره ای ، میله و مارپیچ هستند. سلول های منفرد معمولاً در عرض 0.5 تا 5 میکرومتر (میکرومتر؛ میلیونیم متر) هستند. اگرچه باکتری ها تک سلولی هستند، اما اغلب به صورت جفت، زنجیره، چهارتایی (گروه های چهارتایی) یا خوشه ظاهر می شوند. برخی دارای تاژک، ساختارهای شلاق مانند خارجی هستند که ارگانیسم را از طریق محیط مایع به حرکت در می آورد. برخی دارای کپسول، پوشش خارجی سلول هستند. برخی از آنها هاگ تولید می کنند ، پیکره زایشی که مانند دانه ها در بین گیاهان عمل می کند. یکی از خصوصیات عمده باکتری ها واکنش آنها به رنگ آمیزی گرم است. بسته به ترکیب شیمیایی و ساختاری دیواره سلولی، برخی از باکتری ها گرم مثبت هستند و رنگ بنفش لکه را به خود می گیرند، در حالی که برخی دیگر گرم منفی هستند و رنگ قرمز دارند .

از طریق میکروسکوپ، آرکه ها بسیار شبیه باکتری‌ها هستند، اما تفاوت‌های مهمی در ترکیب شیمیایی، فعالیت‌های بیوشیمیایی و محیط‌های آن‌ها وجود دارد. دیواره سلولی همه باکتری های واقعی حاوی ماده شیمیایی پپتیدوگلیکان است، در حالی که دیواره سلولی آرکه ها فاقد این ماده است. بسیاری از آرکه ها به دلیل توانایی خود برای زنده ماندن در محیط های غیرعادی ، مانند سطوح بالای نمک یا اسید یا دمای بالا، مورد توجه قرار گرفته اند. این میکروب ها که اکسترموفیل نامیده می شوند، در مکان هایی مانند نمک، استخرهای حرارتی و دریچه های اعماق دریا زندگی می کنند. برخی از آنها قادر به یک فعالیت شیمیایی منحصر به فرد هستند مثل تولید گاز متان از دی اکسید کربن و هیدروژن. آرکه های مولد متان فقط در محیط‌هایی زندگی می‌کنند که اکسیژن ندارند، مانند گل و لای باتلاق یا روده نشخوارکنندگان مانند گاو و گوسفند. در مجموع، این گروه از میکروارگانیسم‌ها تنوع فوق‌العاده‌ای را در تغییرات شیمیایی که در محیط‌های خود ایجاد می‌کنند، نشان می‌دهند.

جلبک ها

سلول‌های میکروب‌های یوکاریوتی شبیه سلول‌های گیاهی و حیوانی هستند، زیرا DNA آنها در یک غشای هسته‌ای محصور شده و هسته را تشکیل می‌دهد. میکروارگانیسم های یوکاریوتی شامل جلبک ها، تک یاخته ها و قارچ ها هستند. در مجموع جلبک‌ها، تک یاخته‌ها و برخی قارچ‌های پایین‌تر اغلب به‌عنوان پروتیست‌ها شناخته می‌شوند. برخی تک سلولی و برخی دیگر چند سلولی هستند.

برخلاف باکتری ها، جلبک ها یوکاریوت هستند و مانند گیاهان حاوی رنگدانه سبز کلروفیل هستند، فتوسنتز را انجام می دهند و دیواره های سلولی سفت و سختی دارند. آنها معمولاً در خاک مرطوب و محیط های آبی رشد می کنند . این یوکاریوت ها ممکن است تک سلولی و میکروسکوپی در اندازه یا چند سلولی و تا 120 متر (نزدیک به 400 فوت) طول داشته باشند. جلبک ها به عنوان یک گروه نیز اشکال مختلفی را نشان می دهند. گونه های تک سلولی ممکن است کروی، میله ای شکل، چماق شکل، یا دوکی شکل باشند. برخی از آن ها  متحرک هستند. جلبک هایی که چند سلولی هستند در اشکال و درجات مختلف پیچیدگی ظاهر می شوند. برخی از آنها به صورت رشته‌هایی از سلول‌های متصل به انتها سازماندهی می‌شوند. در برخی از گونه‌ها این رشته‌ها به شکل اجسام ماکروسکوپیک و گیاه مانند در هم تنیده می‌شوند. جلبک ها همچنین در کلنی ها وجود دارند که برخی از آنها تجمعات ساده ای از سلول های منفرد هستند، در حالی که برخی دیگر حاوی انواع سلول های مختلف با عملکردهای خاص هستند.

قارچ ها

 

قارچ ها موجودات یوکاریوتی هستند که مانند جلبک ها دارای دیواره های سلولی سفت و سخت هستند و ممکن است تک سلولی یا چند سلولی باشند. برخی ممکن است از نظر اندازه میکروسکوپی باشند، در حالی که برخی دیگر ساختارهای بسیار بزرگ تری را تشکیل می دهند، مانند قارچ ها و قارچ های براکت که در خاک یا روی کنده های مرطوب رشد می کنند. برخلاف جلبک ها، قارچ ها حاوی کلروفیل نیستند و بنابراین نمی توانند فتوسنتز را انجام دهند. قارچ‌ها غذا نمی‌خورند، اما باید مواد مغذی محلول را از محیط جذب کنند. از قارچ‌هایی که به عنوان میکروارگانیسم‌ها طبقه‌بندی می‌شوند، قارچ‌هایی که چند سلولی هستند و ساختارهای رشته‌ای و میکروسکوپی تولید می‌کنند غالباً کپک نامیده می‌شوند، در حالی که مخمرها قارچ‌های تک سلولی هستند.

سلول‌ها به شکل استوانه‌ای هستند و از انتها به انتها متصل می‌شوند تا رشته‌های نخ مانند (هیف) را تشکیل دهند که ممکن است هاگ داشته باشند. هیف ها به صورت جداگانه اندازه میکروسکوپی دارند. با این حال، هنگامی که تعداد زیادی از هیف ها جمع می شوند ، به عنوان مثال، روی یک تکه نان یا ژله میوه – توده ای مبهم به نام میسلیوم را تشکیل می دهند که با چشم غیر مسلح قابل مشاهده است.

مخمرهای تک سلولی اشکال مختلفی دارند، از کروی گرفته تا تخم مرغی شکل و رشته ای. مخمرها به دلیل توانایی آنها در تخمیر کربوهیدرات ها، تولید الکل و دی اکسید کربن در محصولاتی مانند شراب و نان مورد توجه قرار می گیرند.

 Protozoa

 

پروتوزوآ ها، میکروارگانیسم های تک سلولی یوکاریوتی هستند. برخی از تک یاخته ها بیضی شکل یا کروی هستند و برخی دیگر دراز هستند. برخی دیگر در مراحل مختلف چرخه زندگی اشکال متفاوتی دارند. سلول ها می توانند به قطر 1 میکرومتر و 2000 میکرومتر یا 2 میلی متر (بدون بزرگنمایی قابل مشاهده) باشند. همانند سلول های حیوانی، تک یاخته ها فاقد دیواره های سلولی هستند، می توانند در برخی از مراحل چرخه زندگی خود حرکت کنند و ذرات غذا را بخورند. با این حال، برخی از تک یاخته های فیتوفلاژله مانند گیاه هستند و انرژی خود را از طریق فتوسنتز به دست می آورند. سلول های تک یاخته ای حاوی ساختارهای داخلی معمولی یک سلول حیوانی هستند. برخی از آنها می توانند با ضربه زدن زائده های کوتاه مو مانند (سیلیا) یا تاژک در آب شنا کنند. حرکت سریع و پرتاب آنها در یک قطره آب حوضچه زمانی که از طریق میکروسکوپ مشاهده می شود مشهود است.

 

آمیب ‌ها شنا نمی‌کنند، اما می‌توانند با گسترش بخشی از خود و سپس اجازه دادن به بقیه سلول‌ها در این امتداد، در امتداد سطوح خزش کنند. به این شکل حرکت، حرکت آمیبوئید می گویند. اسپروزوئرها (فیلوم Apicomplexa) به این دلیل نامیده می شوند که در یک مرحله از چرخه زندگی خود بدن های خفته ای به نام هاگ را تشکیل می دهند. تک یاخته ها به طور گسترده در طبیعت، به ویژه در محیط های آبی وجود دارند.

 

ویروس ها

ویروس‌ها، مرز موجودات زنده و غیر زنده در نظر گرفته می‌شوند، در علم میکروبیولوژی نیز گنجانده شده‌اند، به اشکال مختلفی وجود دارند و به طور گسترده در طبیعت توزیع می‌شوند و سلول‌های حیوانی، سلول‌های گیاهی و میکروارگانیسم‌ها را آلوده می‌کنند. رشته تحصیلی که در آن بررسی می شوند ویروس شناسی نامیده می شود. همه ویروس ها انگل های اجباری هستند. به این معنا که آنها فاقد فعالیت متابولیکی برای تولید انرژی یا سنتز پروتئین هستند، بنابراین برای انجام این عملکردهای حیاتی به سلول های میزبان وابسته هستند. هنگامی که ویروس ها وارد سلول می شوند، ژن هایی برای غصب سیستم های تولید انرژی و سنتز پروتئین سلول دارند. ویروس ها علاوه بر شکل درون سلولی خود، یک شکل خارج سلولی نیز دارند، که اسید نوکلئیک ویروس را از یک سلول میزبان به سلول دیگر منتقل می کند. در این شکل عفونی، ویروس ها به سادگی یک هسته مرکزی اسید نوکلئیک هستند که توسط یک پوشش پروتئینی به نام کپسید احاطه شده است. کپسید از ژن های خارج از سلول میزبان محافظت می کند. همچنین به عنوان وسیله ای برای ورود به سلول میزبان دیگر عمل می کند زیرا به گیرنده های روی سطوح سلول متصل می شود. ذره ویروسی عفونی و بالغ از نظر ساختاری ویریون نامیده می شود.

با میکروسکوپ الکترونی می توان مشخصات مورفولوژیکی ویروس ها را تعیین کرد. اندازه ویریون ها معمولاً بین 20 تا 300 نانومتر (نانومتر؛ میلیاردم متر) است. از آنجایی که بیشتر ویروس ها کمتر از 150 نانومتر اندازه گیری می کنند، فراتر از حد تفکیک میکروسکوپ نوری هستند و تنها با میکروسکوپ الکترونی قابل مشاهده هستند. با استفاده از مواد با اندازه های شناخته شده برای مقایسه، میکروسکوپ ها می توانند اندازه و ساختار ویریون های فردی را تعیین کنند.

پریون ها

حتی کوچکتر از ویروس ها، پریون ها (که “pree-on” تلفظ می شوند) ساده ترین عوامل عفونی هستند. آنها مانند ویروس ها انگل های اجباری هستند، اما هیچ ماده ژنتیکی ندارند. اگرچه پریون‌ها صرفاً پروتئین‌هایی هستند که خود تداوم می‌یابند، اما به عنوان عامل بیماری‌های مختلف، از جمله بیماری جنون گاوی، به ایفای نقش در تعدادی از اختلالات دیگر نقش دارند.

گلسنگ ها

 

گلسنگ ها شکلی از همزیستی را نشان می دهند، یعنی پیوندی از دو موجود مختلف که در آن هر یک از آنها سود می برد. گلسنگ شامل یک میکروب فتوسنتزی (یک جلبک یا یک سیانوباکتری) است که در ارتباط نزدیک با یک قارچ رشد می کند. یک گلسنگ ساده از یک لایه بالایی متشکل از یک میسلیوم قارچی محکم بافته شده، یک لایه میانی که میکروب فتوسنتزی در آن زندگی می کند و یک لایه پایینی میسلیوم تشکیل شده است. در این ارتباط متقابل، میکروب های فتوسنتزی مواد مغذی را برای قارچ سنتز می کنند و در عوض قارچ پوشش محافظی برای جلبک ها یا سیانوباکتری ها ایجاد می کند. گلسنگ ها از نظر اکولوژیکی نقش مهمی دارند. از جمله فعالیت های دیگر، آنها قادر به تبدیل سنگ به خاک هستند.

میکروبیولوژی پایه

 

مطالعه زیست شناسی میکروارگانیسم ها مستلزم استفاده از روش های مختلف و همچنین تجهیزات ویژه است. خصوصیات بیولوژیکی میکروارگانیسم ها را می توان در دسته بندی های زیر خلاصه کرد: مورفولوژی، تغذیه، فیزیولوژی، تولید مثل و رشد، متابولیسم، پاتوژنز، آنتی ژنی و خواص ژنتیکی.

مرفولوژی

مورفولوژی به اندازه، شکل و آرایش سلول ها اشاره دارد. مشاهده سلول های میکروبی نه تنها به استفاده از میکروسکوپ نیاز دارد، بلکه نیاز به آماده سازی سلول ها به شیوه ای مناسب برای نوع خاصی از میکروسکوپ دارد. در طول دهه های اول قرن بیستم، میکروسکوپ نوری مرکب ابزاری بود که معمولاً در میکروبیولوژی استفاده می شد. میکروسکوپ های نوری دارای ضریب بزرگنمایی معمولی 1000 × و حداکثر بزرگنمایی مفید تقریباً 2000 × هستند. نمونه‌ها را می‌توان پس از رنگ‌آمیزی با یکی از چندین تکنیک برای برجسته کردن برخی ویژگی‌های مورفولوژیکی یا در آماده‌سازی‌های زنده و رنگ‌آمیزی به‌عنوان «لام مرطوب» مشاهده کرد.

میکروسکوپ نوری

چندین اصلاح در میکروسکوپ نوری موجود است، مانند:

میدان روشن

نمونه معمولاً رنگ آمیزی می شود و در حین روشنایی مشاهده می شود. برای مشاهده ویژگی های مورفولوژیکی ناخالص باکتری ها، قارچ ها، جلبک ها و تک یاخته ها مفید است.

میدان تاریک

نمونه در یک مایع روی یک لام مخصوص معلق است و می توان آن را در شرایط زنده مشاهده کرد. برای تعیین تحرک میکروارگانیسم ها یا برخی ویژگی های مورفولوژیکی خاص مانند اشکال مارپیچی یا پیچ خورده مفید است.

فلورسانس

نمونه با رنگ فلورسنت رنگ آمیزی شده و سپس روشن می شود. اشیایی که رنگ فلورسنت را می گیرند “درخشند”.

کنتراست فاز

لنزهای خازنی ویژه امکان مشاهده سلول های زنده و تمایز ساختارهای سلولی با چگالی متفاوت را فراهم می کنند.

میکروسکوپ الکترونی

 

توسعه میکروسکوپ الکترونی و تکنیک های تکمیلی، قدرت تفکیک را فراتر از آن چیزی که با میکروسکوپ نوری قابل دستیابی است، افزایش داد. این افزایش امکان پذیر است، زیرا طول موج پرتوهای الکترونی بسیار کوتاهتر از طول موج نور است. اجسامی به کوچکی 0.02 نانومتر در مقایسه با 0.25 میکرومتر با میکروسکوپ الکترونی قابل حل هستند ، به عنوان مثال، امکان مشاهده ویریون ها و ساختارهای ویروسی را فراهم می کند. نمونه ها با میکروسکوپ الکترونی عبوری ( TEM ) یا میکروسکوپ الکترونی پویشی ( SEM ) مشاهده می شوند. در TEM پرتو الکترونی از نمونه عبور می کند و روی صفحه ای ثبت می شود که تصویر را تشکیل می دهد. در SEM پرتو الکترونی روی سطح میکروارگانیسم‌هایی که با یک لایه نازک فلزی پوشانده شده‌اند به جلو و عقب حرکت می‌کند و یک تصویر سه‌بعدی روی صفحه ثبت می‌کند.

پیشرفت ‌ها در میکروسکوپ‌ها و تکنیک ‌های میکروسکوپی همچنان برای مطالعه سلول‌ها، مولکول‌ها و حتی اتم‌ها معرفی می‌شوند. از این میان می‌توان به میکروسکوپ کانفوکال، میکروسکوپ نیروی اتمی، میکروسکوپ تونلی روبشی و میکروسکوپ ایمونوالکترونی اشاره کرد. اینها به ویژه برای مطالعات میکروارگانیسم ها در سطح مولکولی مهم هستند.