Индикаторный организм - Indicator organism
Организмы-индикаторы используются в качестве заместителя для мониторинга условий в конкретной среде, экосистеме, районе, среде обитания или потребительском продукте. Определенные бактерии , грибки и яйца гельминтов используются для различных целей.
Типы
Индикаторные бактерии
Определенные бактерии могут использоваться в качестве индикаторных организмов в определенных ситуациях, например, когда они присутствуют в водоемах. Сами индикаторные бактерии могут не быть патогенными, но их присутствие в отходах может указывать на присутствие других патогенов. Подобно тому, как существуют различные типы индикаторных организмов, существуют также различные типы индикаторных бактерий. Наиболее частыми индикаторами являются общие колиформные бактерии, фекальные колиформные бактерии, кишечная палочка и энтерококки. Присутствие в поверхностных водах бактерий, обычно обнаруживаемых в фекалиях человека, называемых бактериями группы кишечной палочки (например, E. coli ), является обычным индикатором фекального загрязнения . Способы, с помощью которых патогены, обнаруженные в фекалиях, могут попадать в водоемы для рекреационных целей, включают, помимо прочего, канализацию, септические системы, городские стоки , прибрежные отходы, связанные с отдыхом, и отходы животноводства.
По этой причине программы санитарии часто проверяют воду на наличие этих организмов, чтобы гарантировать, что системы питьевой воды не загрязнены фекалиями. Это тестирование может быть выполнено с использованием нескольких методов, которые обычно включают взятие образцов воды или пропускание большого количества воды через фильтр для отбора образцов бактерий, а затем тестирование, чтобы увидеть, растут ли бактерии из этой воды на селективных средах, таких как агар МакКонки . Агар МакКонки будет способствовать росту только грамотрицательных бактерий, и бактерии будут расти по-разному в зависимости от того, как они метаболизируют лактозу или от отсутствия способности ее метаболизировать. Кроме того, образец можно протестировать, чтобы увидеть, использует ли он различные питательные вещества способами, характерными для бактерий группы кишечной палочки.
Колиформные бактерии, выбранные в качестве индикаторов фекального загрязнения, не должны сохраняться в окружающей среде в течение длительного периода времени после оттока из кишечника, и их присутствие должно быть тесно связано с загрязнением другими фекальными организмами. Организмы-индикаторы не обязательно должны быть патогенными.
Неколипидные бактерии, такие как Streptococcus bovis и некоторые клостридии, также могут использоваться в качестве показателя фекального загрязнения.
Присутствие индикаторных бактерий измеряется в различных экосистемах, а иногда и вместе с другими измерениями. В районе Великих озер было проведено исследование как на концентрацию фекальных индикаторных бактерий (FIB), так и на маркеры генов патогенов. FIB, измеренный в этом исследовании, включал фекальные колиформные бактерии, кишечную палочку и энтерококки. FIB собирали с помощью методов мембранной фильтрации и серийных разведений, получая образцы, которые можно было культивировать и использовать для проведения ПЦР и амплификации рассматриваемых патогенных генов. Из 22 точек отбора образцов было проанализировано 165 образцов, и было обнаружено, что концентрации E. coli колеблются от менее 2 до 26000 КОЕ / 100 мл, энтерококки - от менее 2 до 31000 КОЕ / 100 мл, а фекальные колиформные бактерии - от менее 2 до 950 КОЕ / 100 мл.
Другой пример индикаторных бактерий, измеряемых в целях безопасности, находится в Малибу, Калифорния. Штат Калифорния требует, чтобы пляжи с более чем 50 000 посетителей в год контролировались на предмет FIB. Высокие концентрации FIB, превышающие допустимые по EPA, наблюдались в лагуне Малибу и на других пляжах Малибу. Измерение высоких уровней FIB приводит к поиску источника (источников). Потенциальные источники FIB в районе Малибу включают отходы из систем очистки сточных вод, стоки от местных застроек и отходы дикой природы. Были измерены общие FIB, включая энтерококки, уровень которых достиг 242 000 MPN / 100 мл в локальных системах очистки сточных вод. Измерение FIB широко распространено и используется для обеспечения безопасной воды.
В Техасе наличие и распространение FIB, в частности фекальных колиформ и кишечной палочки, были измерены в потоках, которые поступают из международного аэропорта Даллас-Форт-Уэрт и его окрестностей. Эти потоки, принимающие отходы, являются домом для водных организмов, используются в рекреационных целях и в качестве мест для рыбной ловли. Существуют различные стандарты для обеспечения безопасности всех организмов, присутствующих в экосистеме, включая человека. E. coli используется в качестве индикатора небезопасного или ниже стандартного качества воды для рекреационных целей в Техасе. Стандарты уровней E. coli, которые объявляют контактный отдых небезопасным, представляют собой среднее геометрическое более 126 КОЕ / 100 мл или более четверти образцов, измеряющих уровни более 394 КОЕ / 100 мл. Были протестированы различные сайты, в некоторых из них было обнаружено, что уровни E. coli превышают допустимые, и поэтому они не поддерживали рекреационное использование. Это еще один пример того, как тестирование на индикаторные бактерии используется для определения того, безопасны ли водоемы для различных целей, особенно для рекреационных целей.
Индикаторные грибы
Виды Penicillium , Aspergillus niger и Candida albicans используются в фармацевтической промышленности для тестирования микробных пределов, оценки бионагрузки, валидации методов, тестов на противомикробные препараты и тестирования контроля качества. При использовании в этом качестве Penicillium и A. niger являются составными организмами-индикаторами плесени.
Такие плесени , как Trichoderma , Exophiala , Stachybotrys , Aspergillus fumigatus , Aspergillus versicolor , Phialophora , Fusarium , Ulocladium и некоторые дрожжи, используются в качестве индикаторов качества воздуха в помещении.
Метагеномные методы позволяют секвенировать целые популяции микроорганизмов за одну операцию. С помощью метагеномного секвенирования можно использовать все сообщество грибковых организмов или микобиом в почве или воде данной территории в качестве биологического индикатора антропогенной активности, такой как переполнение сточных вод из городской зоны или сток удобрений и пестицидов из сельскохозяйственный.
Было обнаружено, что состав грибных сообществ является хорошим индикатором таких свойств окружающей среды, как pH, высота над уровнем моря и температура воды. Шове использовал этот подход для измерения этих переменных в масштабах всей экосистемы с помощью сети станций мониторинга на 27 ручьях на юго-западе Франции.
Cudowski et al . образцы грибов в воде Августовского канала на востоке Польши. Они взяли множество стандартных мер качества воды - температуру, насыщение кислородом, pH и уровень растворенного азота, органического углерода и серы. Они идентифицировали виды с помощью микроскопических методов и анализа RFLP. Они обнаружили 38 видов грибов, в том числе 12 гифомицетов и 13 потенциальных патогенов, принадлежащих либо дерматофитам, либо родственникам C. albicans. Cudowski et al. обнаружили, что они могут определить, был ли взят образец воды из естественной (озерной) или искусственной части канала. Они также обнаружили, что три основные группы грибов, которые они обнаружили, гифомицеты, дерматофиты и родственники Candida, могут предсказать многие из своих измерений качества воды, которые сформировали два кластера при анализе избыточности.
Bouffand et al . использовали арбускулярные микоризальные грибы (AMF), бесполую кладу грибов, которые образуют симбиотические отношения с корневой системой растений, в качестве индикаторов для оценки функции почвы и биоразнообразия на многих участках по всей Европе. Они взяли образцы почвы в различных климатических зонах (атлантической, континентальной, средиземноморской, альпийской) и трех режимах землепользования (пахотные, пастбищные, лесные) и секвенировали ДНК грибов, содержащихся в почве. Они обнаружили восемь индикаторных видов для pH почвы: четыре, которые присутствовали только при pH ниже 5, три для pH> 5 и один для pH> 7. Они нашли восемь индикаторов землепользования: два для лесов, пять для фермерских хозяйств и пастбища, и по одному для обоих. Они также обнаружили один индикаторный гриб, который присутствовал при высоком содержании органического углерода в почве, а другой - при низком уровне.
Индикатор яиц гельминтов
Яйца гельминтов (или яйцеклетки) являются хорошим индикатором для оценки безопасности систем санитарии и повторного использования сточных вод для восстановления ресурсов, потому что они являются наиболее экологически устойчивыми патогенами среди всех патогенов ( вирусов , бактерий , простейших и гельминтов) и в крайних случаях могут выжить. в почве несколько лет. Обычно яйца гельминтов обнаруживаются в воде, почве и источниках пищи, загрязненных фекалиями, поступающими из сточных вод и ила.
Яйца гельминтов, обнаруженные в сточных водах и иле, происходят от гельминтов, передаваемых через почву (ГПЧ), к которым относятся Ascaris lumbricoides (Ascaris), Anclostoma duodenale и Necator americanus (анкилостомы) и Trichuris trichiura (власоглавы). Аскариды и власоглавы, обнаруженные в системах многократного использования сточных вод, могут вызывать определенные заболевания и осложнения при попадании в организм людей и свиней. Анкилостомы сажают и высиживают своих личинок в почву, где они растут до зрелости. Когда яйца анкилостомы полностью развиваются, они заражают организмы, ползая через кожу.
По данным Всемирной организации здравоохранения , чтобы не вызывать серьезных инфекций от яиц гельминтов, разрешается использовать не более 1 яйца гельминтов на литр, используемого для сельского хозяйства и орошения. Более вероятно появление более высоких концентраций яиц гельминтов в почве, сточных водах и иле в слаборазвитых странах, у которых есть проблемы с практикой санитарии. Примеры включают Тунис, Перу, Гану, Вьетнам и другие.
Методика тестирования зависит от типа образца. Когда яйцеклетки гельминтов находятся в иле, используются такие процессы, как щелочная стабилизация, кислотная обработка и анаэробное расщепление , чтобы уменьшить количество яйцеклеток гельминтов в областях, где их много. Эти методы позволяют яйцеклеткам гельминтов соответствовать нормам для здоровья: ≤1 яйцеклетка гельминтов на литр. Обезвоживание используется для инактивации яйцеклеток гельминтов в фекальном иле. Этот тип инактивации происходит, когда фекалии хранятся 1-2 года, присутствует высокое общее содержание твердых веществ (> 50-60%), добавляются такие предметы, как листья, известь, земля и т. Д., И при температуре 30 ° C. ℃ или выше.
Смотрите также
использованная литература