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Von der Farbe zur Form: Wie verraten mikrobielle Besiedlungsmuster ihre Identität?
In der Mikrobiologie bezieht sich die Kolonialmorphologie auf das visuelle Erscheinungsbild von Bakterien oder Pilzen auf Agarplatten. Dies ist der erste Schritt zur Identifizierung unbekannter Mikroorganismen. Eine sorgfältige Untersuchung des Erscheinungsbilds dieser Kolonien unter Berücksichtigung von Aspekten wie Größe, Form, Farbe, Transparenz und Konsistenz kann Hinweise auf die Identität des Organismus liefern und Mikrobiologen bei der Auswahl geeigneter Testmethoden zur endgültigen Identifizierung helfen.
Wenn die Probe im mikrobiologischen Labor eintrifft, wird sie zunächst in ein Agarmedium geimpft und dann in einen Inkubator gelegt, um das mikrobielle Wachstum zu fördern. Da sich das Erscheinungsbild der mikrobiellen Besiedlung während ihres Wachstums ändert, werden Untersuchungen normalerweise 18 bis 24 Stunden nach der Inokulation durchgeführt. Bei langsamer wachsenden Organismen wie Pilzen kann der Zeitpunkt jedoch variieren.
Mikrobiologen beurteilen zunächst die morphologischen Merkmale der Kolonien und erfassen spezifische Merkmale wie Größe, Farbe, Form, Konsistenz und Transparenz. Bei der Beobachtung makroskopischer Merkmale kann eine Handlupe oder eine Lupe verwendet werden, um eine detailliertere Ansicht zu erhalten. Bei der mikrobiellen Besiedlung kann die Transparenz als durchsichtig, durchscheinend oder undurchsichtig klassifiziert werden. Staphylokokken sind normalerweise undurchsichtig, während viele Streptokokken-Arten durchscheinend sind.
Die Gesamtform der Kolonie kann als rund, unregelmäßig oder punktförmig (wie ein Nadelstich) beschrieben werden. Durch Drücken der Seiten der Kulturschale können die vertikalen Wachstumseigenschaften der Besiedlung sichtbar gemacht werden, die als flach, erhaben, konvex, gewölbt (sehr konvex), in der Mitte konkav oder in der Mitte konvex beschrieben werden können. Kolonialränder können in die Ausprägungen glatt, rau, unregelmäßig und filigran eingeteilt werden.
Beispielsweise wird das filamentartige Erscheinungsbild von Bacillus anthracis manchmal als dem Kopf der Medusa ähnlich beschrieben. Die Konsistenz der Besiedlung kann durch physikalische Manipulation mit sterilen Instrumenten überprüft und mit Begriffen wie knusprig, cremig, faserig und trocken beschrieben werden. Staphylokokken gelten als cremig konsistenzbildend, wohingegen manche Neisseria-Arten fädenziehend sind und die Besiedlung mit Corynebacterium diphtheroide und beta-hämolysierenden Streptokokken üblicherweise trocken erfolgt.
Eine weitere Besonderheit besteht darin, dass manche Mikroorganismen, wenn sie auf Blutkulturmedien gezüchtet werden, das Blut verdauen können, was zu sichtbarer Hämolyse (Zerstörung der roten Blutkörperchen) auf dem Kulturmedium führen kann. In der Kolonialmorphologie wird die Hämolyse in drei Typen unterteilt: Alpha-Hämolyse, Beta-Hämolyse und Gamma-Hämolyse. Bei der Alphahämolyse wird das Blut teilweise verdaut, wodurch der Bereich um die Kolonie herum grün wird. Bei der Betahämolyse hingegen verdauen die Mikroorganismen das Blut vollständig, wodurch ein klarer Bereich um die Kolonie herum zurückbleibt. Organismen, die keine Hämolyse produzieren, werden als gammahämolytisch bezeichnet.
Biologische Gerüche werden manchmal als Teil der Koloniemorphologie betrachtet. Obwohl das bewusste Schnüffeln an mikrobiellen Kulturen nicht zu empfehlen ist, produzieren bestimmte Organismen charakteristische Gerüche, die bei Routineuntersuchungen erkannt werden können. Beispielsweise hat
Pseudomonas aeruginosaeinen traubenartigen Geruch, während der Geruch vonStaphylococcus aureusals nach alten Socken riechend beschrieben wird.
Diese kolonialen Morphologien werden nicht nur durch Farbe und Form, sondern auch durch Dynamik und Chromatinproduktion charakterisiert. Beispielsweise produziert Pseudomonas aeruginosa ein Cyanin- und ein Flavinpigment, das den Kolonien einen grünen Schimmer verleiht, während einige Exemplare von Serratia marcescens ein orangerotes Pigment produzieren. In Gruppen schwimmende Organismen, wie etwa die Proteus-Familie, breiten sich vom Impfpunkt aus nach außen aus und bilden konzentrische Wellen.
Die Beobachtung der Koloniemorphologie ist der erste Schritt bei der Identifizierung mikrobieller Arten. Anhand des optischen Erscheinungsbilds der Besiedlung können Mikrobiologen nach möglichen Organismen suchen und so den geeigneten Test auswählen, um eine definitive Diagnose zu stellen. Wenn ein Mikrobiologe beispielsweise eine Kolonisierung durch eine Spezies beobachtet, die
Staphylococcusähnelt, könnte er einen katalytischen Enzymtest durchführen, um zu bestätigen, dass es sich um diese Gattung handelt, und einen Koagulasetest, um festzustellen, ob es sich um Koagulase-negativ handelt oder Potentielle Pathogenität, wie beispielsweiseS. aureus.
Obwohl in der Praxis der klinischen Mikrobiologie zunehmend automatisierte Techniken wie MALDI-TOF zur Identifizierung von Mikroorganismen eingesetzt werden, spielt die Koloniemorphologie immer noch eine wichtige Rolle bei der Unterscheidung von Krankheitserregern und normaler Flora. Dies ist nicht nur für eine korrekte Identifizierung von entscheidender Bedeutung, sondern dient auch der Bestätigung der Identität, wenn automatisierte Techniken unsichere Ergebnisse liefern.
Wenn wir mikrobielle Besiedlungsmuster erforschen, beobachten wir nicht nur Farben und Formen, sondern verstehen auch die tiefere biologische Bedeutung hinter diesen Phänomenen. Haben Sie sich schon einmal gefragt, wie sich diese Formen auf die Funktion von Mikroorganismen und ihre Rolle im Ökosystem auswirken?
