La Colonne Winogradsky C'est un appareil utilisé pour la culture de différents types de micro-organismes. Il a été créé par le microbiologiste russe Sergei Winogradsky. La croissance des micro-organismes sera stratifiée dans toute la colonne.
La stratification est effectuée en fonction des besoins nutritionnels et environnementaux de chaque groupe d'organismes. Pour cela, différents types de nutriments et de sources d'énergie sont fournis à l'appareil..
La colonne est un milieu de culture enrichi, où se développeront des micro-organismes de différents groupes. Après une période de maturation pouvant durer entre plusieurs semaines et plusieurs mois, ces microorganismes deviendront disponibles dans des microhabitats spécifiques.
Les microhabitats créés dépendront du matériel utilisé et des interrelations entre les organismes qui se développent.
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Sergei Winogradsky (1856-1953), le créateur de la colonne qui porte son nom, était un microbiologiste russe né à Kiev, aujourd'hui capitale de l'Ukraine. En plus d'être microbiologiste, il était également un expert en écologie et en études des sols.
Son travail avec les micro-organismes soufrés et les processus biogéochimiques de l'azote lui a valu une grande renommée. Il a décrit de nombreux nouveaux micro-organismes, y compris les genres Nitrosomone Oui Nitrobacter. Il a également été le découvreur de la chimiosynthèse.
Parmi les nombreuses distinctions reçues par ce microbiologiste, on trouve la nomination de membre honoraire de la Société des sciences naturelles de Moscou..
Il était également membre de l'Académie française des sciences. En 1935, il reçut la médaille Leeuwenhoek, une reconnaissance accordée par l'Académie royale des arts et des sciences des Pays-Bas. Il a été invité par Louis Pasteur lui-même à être responsable de la microbiologie à l'Institut Pasteur.
Cet appareil n'est rien de plus qu'un cylindre en verre ou en plastique contenant différents matériaux. Le cylindre est rempli au tiers de sa capacité avec de la boue ou de la boue riche en matière organique.
Par la suite, de la cellulose et toute autre matière organique sont ajoutées, qui serviront de source de carbone organique. Comme source de soufre, du sulfate de calcium est ajouté et du carbonate de calcium est ajouté pour maintenir l'équilibre du pH. La colonne est complétée par l'eau d'une rivière, d'un lac, d'un puits, etc..
L'appareil doit ensuite être mûri ou incubé au soleil ou à la lumière artificielle pendant une période de quelques semaines à quelques mois. Passé ce délai, la colonne vertébrale se stabilise et des microhabitats bien définis sont établis. Des micro-organismes spécifiques se développeront dans chaque microhabitat en fonction de leurs besoins particuliers..
Les premiers microorganismes à coloniser la colonne commenceront à utiliser les éléments de la colonne et à libérer 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..
En permettant à cette colonne de mûrir ou d'incuber sous la lumière du soleil ou de la lumière artificielle pendant des semaines ou des mois, des gradients d'oxygène et de sulfures se forment..
Cela permet le développement d'un écosystème microbien structuré avec une grande variété de microhabitats. De cette manière, tous les processus qui permettent le maintien des cycles nutritifs se déroulent dans la colonne..
La zone supérieure de la colonne, en contact avec l'air, sera la plus riche en oxygène, qui se diffusera lentement vers le bas..
Dans le même temps, les produits générés dans la partie inférieure de la colonne, produit de la dégradation de la cellulose et du sulfure d'hydrogène, diffuseront verticalement vers le haut..
La génération et la diffusion de métabolites microbiens, en raison des différents gradients chimiques, sont à l'origine d'une distribution de groupes d'organismes en fonction de leurs besoins..
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..
La partie inférieure de la colonne est complètement dépourvue d'oxygène et est à la place riche en sulfure d'hydrogène. Dans cette zone, des bactéries anaérobies telles que Clostridium ils dégradent la cellulose. À la suite de cette dégradation, des acides organiques, des alcools et de l'hydrogène sont obtenus..
Les métabolites produits par Clostridium servir de substrat pour les espèces réductrices de sulfate, par exemple Desulfovibrio. Ceux-ci, à leur tour, utilisent des sulfates ou d'autres formes de soufre partiellement oxydé.
En tant que produit final, ils libèrent du sulfure d'hydrogène et sont responsables des fortes concentrations de ce gaz à la base de la colonne..
La présence de bactéries réductrices de sulfate sur la colonne est représentée par des zones sombres à la base de la colonne. Au-dessus de la bande basale, deux bandes peu profondes apparaissent, avec des espèces utilisant le sulfure d'hydrogène produit dans la bande inférieure. Ces deux bandes sont dominées par des bactéries photosynthétiques anaérobies..
La plus basale de ces bandes contient les bactéries vertes du soufre (Chlorobium). La bande suivante est dominée par les bactéries soufrées violettes du genre Chromatium. Près de ces bandes, des bactéries réductrices de fer apparaissent, telles que Gallionella, Bacille ou alors Pseudomonas.
Un peu plus haut dans la colonne, de l'oxygène commence à apparaître, mais à de très faibles concentrations. Cette zone est appelée microaérophile.
Ici, des bactéries comme Rhodospirillum Oui Rhodopseudomonas ils profitent de la rareté de l'oxygène disponible. Le sulfure d'hydrogène inhibe la croissance de ces bactéries microaérophiles.
La zone aérobie est divisée en deux couches:
À l'interface boue-eau, des bactéries de genres tels que Beggiatoa Oui Thiothrix. Ces bactéries peuvent oxyder le soufre provenant des couches inférieures.
La colonne d'eau, quant à elle, est colonisée par une grande diversité d'organismes, dont des cyanobactéries, des champignons et des diatomées..
-La colonne Winogradsky a diverses utilisations, parmi les plus fréquentes:
-Étudier la diversité métabolique microbienne.
-Etudier les séquences écologiques.
-Enrichissement ou isolement de nouvelles bactéries.
-Essais de bioremédiation.
-Génération de biohydrogène.
-Étudier les influences des facteurs environnementaux sur la structure et la dynamique de la communauté microbienne et les bactériophages associés.
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