Từ trước đến giờ, người nông dân nói chung và người nuôi tôm nói riêng đều nhắc đến việc sử dụng vi sinh như một giải pháp sinh học an toàn với con người và môi trường. Vậy vi sinh là gì ? Vi sinh có phải là vi sinh vật không ? Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ vấn đề đó.
1. Giới thiệu chung về vi sinh vật
Vi sinh (là cách gọi vắn tắt của dân gian) hay còn gọi là vi sinh vật (microorganisms) là những sinh vật nhỏ bé đến mức chỉ có thể thấy được chúng dưới kính hiển vi quang học hay kính hiển vi điện tử. Vi sinh vật (VSV) gây ra rất nhiều bệnh hiểm nghèo cho người, cho gia súc, gia cầm. Tuy nhiên số VSV gây bệnh chỉ chiếm một phần rất nhỏ trong thế giới vi sinh vật.
Vi sinh vật (nguồn: nguoi-viet.com)
Từ xa xưa người ta đã biết ứng dụng các VSV có ích (tuy chưa hề biết tới sự tồn tại của chúng) để chế biến thực phẩm (như nấu rượu, làm tương, mắm, nước mắm, giấm, sữa chua, chao, muối dưa, muối cà, …), ủ phân, ngâm vỏ cây lấy sợi, xếp ải đất, trồng luân canh với cây họ Đậu…; hoặc sử dụng các biện pháp để ngăn chặn tác hại của VSV (như ướp muối thịt, cá, làm mứt, phơi khô củ cải, tôm, cá…).
Vi sinh vật học trở thành nền tảng cho sự phát triển của Công nghệ sinh học (CNSH). Người ta chia sự phát triển của CNSH ra thành 3 giai đoạn:
- CNSH truyền thống là các quá trình dân dã nhằm chế biến , bảo quản các loại thực phẩm, xử lý đất đai, phân bón để phục vụ nông nghiệp…
- CNSH cận đại là quá trình sử dụng các nồi lên men công nghiệp để sản xuất ở quy mô lớn các sản phẩm sinh học như mỳ chính (bột ngọt), lizin và các axít amin khác, các acid hữu cơ, các dung môi hữu cơ, chất kháng sinh, một số vitamin (như vitamin B2, B12, C…), nhiều loại enzym…
- CNSH hiện đại chia ra các lĩnh vực như CN di truyền (genetic engineering), công nghệ tế bào (cell engineering), công nghệ enzym và protein (enzyme/protein engineering), CN vi sinh vật/ CN lên men (microbial engineering / fermentation), CN môi trường (environmental engineering). CNSH hiện đại thường gắn liền với các cơ thể mang gen tái tổ hợp (recombination gene).
2. Vi sinh vật được phân loại như thế nào
Vi sinh vật không phải là một nhóm phân loại trong sinh giới mà là bao gồm tất cả các sinh vật có kích thước hiển vi, không thấy rõ được bằng mắt thường, do đó phải sử dụng kính hiển vi thường hoặc kính hiển vi điện tử. Ngoài ra muốn nghiên cứu VSV người ta phải sử dụng tới phương pháp nuôi cấy vô khuẩn.
Từ trước đến nay có rất nhiều hệ thống phân loại sinh vật. Các đơn vị phân loại sinh vật nói chung và VSV nói riêng đi từ cao xuống thấp là:
- Giới (Kingdom)
- Ngành (Phylum)
- Lớp (Class)
- Bộ (Order)
- Họ (Family)
- Chi (Genus)
- Loài (Species)
Hiện nay trên giới còn có một mức phân loại nữa gọi là lĩnh giới (Domain). Đấy là chưa kể đến các mức phân loại trung gian như Loài phụ (Subspecies), Chi phụ (Subgenus), Họ phụ (Subfamily), Bộ phụ (Suborder),Lớp phụ (Subclass), Ngành phụ (Subphylum).
Bậc phân loại
Người ta ước tính trong số 1,5 triệu loài sinh vật có khoảng 200.000 loài VSV (100.000 loài động vật nguyên sinh và tảo, 90.000 loài nấm, 2500 loài vi khuẩn lam và 1500 loài vi khuẩn). Tuy nhiên hàng năm, có thêm hàng nghìn loài sinh vật mới được phát hiện, trong đó có không ít loài VSV.
Virus là một dạng đặc biệt chưa có cấu trúc cơ thể cho nên chưa được kể đến trong số 200.000 loài vi sinh vật nói trên. Số virus đã được đặt tên là khoảng 4000 loài.
3. Các đặc điểm chung của vi sinh vật
Vi sinh vật có các đặc điểm chung sau đây:
3.1. Là sinh vật xuất hiện đầu tiên trên Trái Đất
Trái đất hình thành cách đây 4,6 tỷ năm nhưng cho đến nay mới chỉ tìm thấy dấu vết của sự sống từ cách đây 3,5 tỷ năm. Đó là các VSV hoá thạch còn để lại vết tích trong các tầng đá cổ. VSV hoá thạch cổ xưa nhất đã được phát hiện là những dạng rất giống với Vi khuẩn lam ngày nay. Chúng được J.William Schopf tìm thấy tại các tầng đá cổ ở miền Tây Australia. Trước đó các nhà khoa học cũng đã tìm thấy vết tích của chi Gloeodiniopsis có niên đại cách đây 1,5 tỷ năm và vết tích của chi Palaeolyngbya có niên đại cách đây 950 triệu năm
Paleobiologist J. William Schopf (nguồn: Newsroom)
3.2. Kích thước nhỏ bé
Vi sinh vật thường được đo kích thước bằng đơn vị micromet (1µ = 10-3 mm hay 10-6 m). Virus được đo kích thước đơn vị bằng nanomet (1nn= 10-6 mm hay 10-9 m).
Kích thước các loài sinh vật (nguồn: vietnam12h.com)
- Electron microscope: kính hiển vi điện tử
- Light microscope: kính hiển vi quang học
- Unaided eye: mắt thường
3.3. Hấp thu nhiều, chuyển hóa nhanh
Tuy VSV có kích thước rất nhỏ bé nhưng chúng lại có năng lực hấp thu và chuyển hoá vượt xa các sinh vật khác. Chẳng hạn 1 vi khuẩn lactic (Lactobacillus) trong 1 giờ có thể phân giải được một lượng đường lactose lớn hơn 100 – 10 000 lần so với khối lượng của chúng. Tốc độ tổng hợp protein của nấm men cao gấp 1000 lần so với đậu tương và gấp 100 000 lần so với trâu bò.
Lactobacillus (nguồn: Nova-Manson)
3.4. Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh
Có thể nói không có sinh vật nào có tốc độ sinh sôi nảy nở nhanh như VSV. Trong nồi lên men với các điều kiện nuôi cấy thích hợp từ 1 tế bào có thể tạo ra sau 24 giờ khoảng 106 (một trăm triệu) – 109 (một tỷ) tế bào. Thời gian thế hệ của nấm men dài hơn, ví dụ với men rượu (Saccharomyces cerevisiae) là 120 phút. Với nhiều VSV khác còn dài hơn nữa, ví dụ với tảo Tiểu cầu (Chlorella) là 7 giờ, với vi khuẩn lam Nostoc là 23 giờ.
Saccharomyces cerevisiae (nguồn: nptyeast.vn)
3.5. Có năng lực thích ứng mạnh và dễ dàng phát sinh biến dị
Trong quá trình tiến hoá lâu dài VSV đã tạo cho mình những cơ chế điều hoà trao đổi chất để thích ứng được với những điều kiện sống rất khác nhau, kể cả những điều kiện hết sức bất lợi mà các sinh vật khác không thể tồn tại được. Một số môi trường khắc nghiệt có thể kể đến như là nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp, độ mặn quá cao, độ ngọt quá lớn, pH quá thấp hoặc quá cao, áp suất quá cao hay độ phóng xạ cực cao. Nhiều VSV có thể phát triển tốt trong điều kiện tuyệt đối kỵ khí, có loài nấm sợi có thể phát triển dày đặc trong bể ngâm tử thi với nộng độ Formol rất cao…
Vi sinh vật (nguồn: tailieumoitruong.org)
Vi sinh vật đa số là đơn bào, đơn bội, sinh sản nhanh, số lượng nhiều, tiếp xúc trực tiếp với môi trường sống … do đó rất dễ dàng phát sinh biến dị. Chỉ sau một thời gian ngắn đã có thể tạo ra một số lượng rất lớn các cá thể biến dị ở các hế hệ sau. Những biến dị có ích sẽ đưa lại hiệu quả rất lớn trong sản xuất.
3.6. Phân bố rộng, chủng loại nhiều
Vi sinh vật có mặt ở khắp mọi nơi trên Trái đất, trong không khí, trong đất, trên núi cao, dưới biển sâu, trên cơ thể, người, động vật, thực vật, trong thực phẩm, trên mọi đồ vật… và tham gia tích cực vào việc thực hiện các vòng tuần hoàn sinh-địa-hoá học (biogeochemical cycles).
vòng tuần hoàn sinh-địa-hoá học (biogeochemical cycles) (nguồn: sciencedirect.com)
Vi sinh vật có rất phong phú các kiểu dinh dưỡng khác nhau : quang tự dưỡng (photoautotrophy), quang dị dưỡng (photoheterotrophy), hoá tự dưỡng (chemoautotrophy), hoá dị dưỡng (chemoheterotrophy), tự dưỡng chất sinh trưởng (auxoautotroph), dị dưỡng chất sinh trưởng (auxoheterotroph)…
Xem thêm Sự khác biệt giữa vi sinh vật tự dưỡng và vi sinh vật dị dưỡng
Xem thêm 5 điểm khác nhau giữa vi sinh hiếu khí và vi sinh kỵ khí
Nguồn: Vi sinh vật học – Phần 1: Thế giới vi sinh vật – GS. TS Sinh học Nguyễn Lân Dũng
Thông tin chi tiết vui lòng liên hệ:
Hotline/Zalo: 08888 3 15 17 | Email: labvn.net@gmail.com
LabVN - Chuyên vật tư, dịch vụ và vi sinh thủy sản
Thế giới vi sinh thật là rộng lớn.
Dạ đúng rồi ạ, việc nghiên cứu và ứng dụng vi sinh sẽ giúp cho nền nông nghiệp phát triển theo hướng bền vững, rất tốt cho thế hệ sau này.
Labvn xin cám ơn anh/chị đã đọc bài ạ.