Mikrobiyoloji, çıplak gözle görülemeyecek kadar küçük canlıları inceleyen bilim dalıdır. Bu organizmalar o kadar küçüktür ki, detaylı biçimde incelenebilmeleri için mutlaka mikroskop kullanılması gerekir. Mikrobiyolojinin kapsamını iki temel boyutta değerlendirebiliriz: (1) mikroorganizmaların çeşitliliği ve (2) mikrobiyologların yürüttüğü bilimsel çalışmaların türü.
Mikroorganizmaların Ana Grupları
Mikrobiyolojide incelenen başlıca organizma grupları şunlardır: bakteriler, arkeler, algler, mantarlar, virüsler ve protozoalar. Bu canlıların tamamı doğada yaygın olarak bulunur. Örneğin arıların tükettiği ve polenden oluşan “arı ekmeği” üzerinde yapılan bir çalışmada 188 farklı mantar türü ve 29 farklı bakteri türü tespit edilmiştir. Bu örnek, mikrobiyal çeşitliliğin ne kadar geniş olduğunu açıkça göstermektedir.
Mikroorganizmaların çoğu tek hücrelidir. Hücreler, canlıların yapı ve işlev bakımından temel birimleridir. Virüsler ise hücresel yapıya sahip değildir; canlı ile cansız arasındaki sınırda yer alırlar. Ancak bir hücre içine girdiklerinde canlı gibi davranırlar ve çoğalırlar.
Mikropların boyutları da oldukça değişkendir. En küçük virüsler yaklaşık 20 nanometre çapındayken, bazı büyük protozoalar 5 milimetre ya da daha büyük olabilir. Bu, en büyük mikroorganizmaların en küçüklerinden yaklaşık 250.000 kat daha büyük olduğu anlamına gelir.
Bakteriler
Bakteriler, mikroorganizmalar arasında en ayrıntılı biçimde incelenmiş gruptur. Çoğu bakteri tek hücrelidir ve küresel, çubuk ya da spiral şekilli olabilir. Bazı türler ise filament adı verilen ipliksi yapılar oluşturur.
Bakteriler hücresel organizmalardır ancak çekirdeğe sahip değildirler. Ayrıca diğer birçok hücrede bulunan zarla çevrili hücre içi organellerden yoksundurlar. Beslenme biçimleri çeşitlidir: çoğu çevreden besin emerken, bazıları fotosentez yaparak ya da kimyasal sentez yoluyla kendi besinini üretir.
Doğada son derece yaygındırlar. Suda, toprakta, çürüyen maddelerde bulunurlar ve bazı türler hastalıklara neden olabilir.
Arkeler
Arkeler bakterilere çok benzer görünür ancak genetik ve metabolik açıdan belirgin farklılıklar gösterir. Bakteriler ve arkeler aynı üst düzey sınıflandırma birimi olan “Domain” düzeyinde ayrı gruplarda yer alır: Bacteria, Archaea ve Eukarya.
Arkeler de tek hücrelidir ve çekirdek içermez. Ancak hücre zarları, hücre duvarları ve kamçı yapıları bakterilerden farklıdır. Birçok arke ekstremofildir; yani aşırı sıcaklık, aşırı tuzluluk veya aşırı pH gibi uç koşullarda yaşamayı tercih eder.
İnsanlarda hastalık oluşturdukları kanıtlanmamıştır. Buna karşılık geviş getiren hayvanların sindirim sisteminde önemli rol oynarlar.
Algler
Alglerin bir kısmı tek hücreli mikroskobik canlılardır, ancak bazı deniz algleri oldukça büyük ve çok hücrelidir. Bakterilerden farklı olarak belirgin bir hücre çekirdeğine ve zarla çevrili organellere sahiptirler.
Tüm algler fotosentez yaparak kendi besinlerini üretir. Tatlı su ve okyanus ortamlarında yaygın olarak bulunurlar. Güneş enerjisini kimyasal enerjiye dönüştürdükleri için ekosistemlerde temel besin kaynağıdırlar.
Tıbbi açıdan büyük önem taşımazlar. Ancak Prototheca adlı bir tür, klorofilini kaybetmiş ve insanlarda hastalık oluşturabilir hale gelmiştir.
Mantarlar
Mayalar ve küfler gibi birçok mantar mikroskobiktir, ancak mantarlar arasında makroskobik olanlar da vardır. Mantar hücreleri çekirdek ve hücre içi organellere sahiptir.
Tüm mantarlar hazır besinleri çevrelerinden emer. Birçoğu dallanmış filament ağları oluşturur. Toprakta ve suda ayrıştırıcı olarak görev yaparlar.
Bazı mantarlar tıbbi açıdan önemlidir. Örneğin saçkıran ve vajinal mantar enfeksiyonlarına neden olabilirler. Aynı zamanda antibiyotiklerin keşfinde de önemli rol oynamışlardır.
Virüsler
Virüsler hücresel yapıya sahip değildir. Bir nükleik asit ve birkaç proteinden oluşurlar. Kristalize edilip yıllarca saklanabilirler, ancak bir hücreye girdiklerinde çoğalma yeteneklerini korurlar.
Birçok virüs insanlarda hastalığa yol açar. Virüslerden daha küçük hastalık etkenleri de vardır: viroidler (sadece nükleik asit içerir) ve prionlar (yalnızca protein yapısındadır).
Prionlar deli dana hastalığı gibi nörolojik hastalıklara neden olabilir.
Protozoalar
Protozoalar tek hücreli, çekirdekli ve hücre içi yapılar bakımından zengin mikroorganizmalardır. Bir kısmı besinlerini diğer mikroorganizmaları yutarak elde eder.
Çoğu hareketlidir. Bazı türler ise insanlarda hastalığa neden olabilir. Sıtma taşıyan sivrisinekler protozoaları insanlara bulaştırabilir.
Helmintler ve Eklem Bacaklılar
Mikrobiyoloji alanı esas olarak mikroskobik canlıları kapsasa da, bazı parazitik solucanlar (helmintler) ve hastalık taşıyıcı eklem bacaklılar da bu kapsamda değerlendirilir. Helmintlerin yaşam döngülerinde mikroskobik evreler bulunur ve bu evreler hastalık oluşturabilir.
Taksonomi ve İsimlendirme
Hücresel organizmalar iki isimle tanımlanır: cins (genus) ve tür (species). Örneğin insan bağırsağında bulunan bir bakteri türü Escherichia coli, şiddetli ishale yol açabilen bir protozoa ise Giardia intestinalis olarak adlandırılır.
Virüslerin isimlendirilmesi daha az standarttır. Bazıları ait oldukları gruba göre (herpesvirüsler), bazıları ise neden oldukları hastalığa göre (poliovirüs) adlandırılır.