Colonna di Vinogradskij

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Colonna di Vinogradskij

La colonna di Vinogradskij è un semplice dispositivo per la cultura di una grande diversità di microrganismi. Inventato da Sergej Vinogradskij il dispositivo è costituito da una colonna di fango e acqua di stagno, con l'aggiunta di una fonte di carbonio come carta da giornale (contenente cellulosa), o gusci d'uovo (contenenti carbonato di calcio) e una fonte di zolfo come il gesso (solfato di calcio) o rosso d'uovo. Incubando la colonna alla luce del sole per parecchi mesi, si producono in seno alla colonna un gradiente di aerobiosi/anaerobiosi e un gradiente di concentrazione di zolfo. Questi due gradienti causano la crescita di una notevole diversità di microrganismi come clostridium, desulfovibrio, chlorobium, chromatium, rhodomicrobium, beggiatoa, e molte altre specie di batteri, cianobatteri, e alghe.

Nella colonna si formano numerosi gradienti di concentrazione, a seconda delle sostanze nutritive aggiunte, che comportano la crescita di una varietà di organismi di cui sopra. Possiamo distinguere due fasi, la fase aerobica acqua e fango e la fase anaerobica costituita dal fondo. A causa della bassa solubilità dell'ossigeno in acqua rapidamente l'acqua diventa anossica verso l'interfaccia del fango e acqua.

Realizzazione[modifica | modifica wikitesto]

La colonna è costituita da una miscela di ingredienti di massima. Un cilindro di vetro o un tubo di plastica (30 centimetri di lunghezza e 5 centimetri di diametro, le misure esatte non sono critiche) è riempito per un terzo di fango di stagno, rimuovendo legnetti, detriti e/o bolle d'aria. Il fango è addizionato di circa lo 0,25% w/w di carbonato di calcio e di circa lo 0,50% w/w di solfato di calcio o di solfato di sodio, gusci d'uovo e tuorlo d'uovo, rispettivamente, sono ricchi di questi minerali e sono generalmente utilizzati allo scopo. Si mescola il tutto con pezzi di carta da giornale tagliuzzata o fieno (per la cellulosa). Un ulteriore livello anaerobico si realizza con l'aggiunta di solo fango, portando il contenitore a essere pieno per due terzi. L'ultimo terzo è costituito per metà da acqua di stagno e per metà da aria. La colonna è sigillata ermeticamente per evitare l'evaporazione di acqua e lasciata ad incubare per diversi mesi a temperatura ambiente in forte luce naturale.

Tre differenti colonne di Vinogradskij nello stato iniziale. Contengono acqua e fango presi da un fiume, le ultime due colonne sulla destra sono state modificate con l'aggiunta di fosfato, nitrato e zolfo. Queste aggiunte promuovono la crescita di una varietà di batteri dalle regioni anaerobiche a quelle aerobiche della colonna.
Le stesse colonne dopo 7 settimane. Si nota la crescita di alghe, cianobatteri e altre colonie batteriche. Di notevole interesse sono le zone di color rosso della colonna centrale, indicative della crescita di batteri porpora non-sulfurei (cioè Rhodospirillaceae). Nella terza colonna, la zona rossa indica la crescita di colonie di batteri sulfurei porpora (Chromatium).

La colonna di Vinogradskij rimane un'affascinante dimostrazione di fototrofia, chemioautotrofia ed ecologia dei microrganismi, come dimostrato dalle letture di microbiologia in tutto il mondo.

Tabella riepilogativa[modifica | modifica wikitesto]

Microrganismi e ordine di comparsa (dall'alto verso il basso della colonna) Principali generi rappresentativi Fonte di energia Fonte di Carbonio Reazioni principali correlate Trofismo Condizioni ambientali
Protisti, Diatomee, Cianobatteri Vari Fotosintesi o Eterotrofia, Fotosintesi, Fotosintesi Aerobiosi
Batteri zolfo ossidanti Thiobacillus H2S H2S → Zolfo e composti ossidati dello zolfo (Ossidazione) Chemiolitotrofo Aerobico
Batteri zolfo ossidanti Beggiatoa H2S CO2 in anaerobiosi, carbonio organico in aerobiosi H2S → Zolfo (Ossidazione) Chemiolitotrofo Anaerobico facoltativo
Batteri porpora non-sulfurei Rhodospirillum Luce e Carbonio organico Carbonio organico Fotosintesi Fotoorganotrofo Anaerobico facoltativo
Batteri sulfurei porpora Chromatium H2S e luce CO2 (dal Carbonato di calcio) H2S → Zolfo insolubile e solfati Fotolitotrofo Anaerobico
Batteri sulfurei verdi Chlorobium H2S e luce CO2 (dal Carbonato di calcio) H2S → Zolfo insolubile e solfati Fotolitotrofo Anaerobico
Batteri solforiduttori Desulfovibrio Idrogeno solfato Solfati → H2S (riduzione solfati) Chemiolitotrofo Anaerobico aerotollerante
Batteri anaerobi obbligati non-sulfurei Clostridium Fermentazione anaerobica del Glucosio (ottenuto dalla degradazione della Cellulosa) Cellulosa (dalla carta) Cellulosa → Glucosio (Ossidazione) Eterotrofo Anaerobico obbligato

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

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