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.

Esponendo 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

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.

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 conferenze di microbiologia in tutto il mondo.

Tabella riepilogativa

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