สิ่งมีชีวิตที่ต้องการการดูแลเป็นพิเศษ
สิ่งมีชีวิตที่ต้องการสารอาหารเฉพาะเจาะจงคือสิ่งมีชีวิต ใดๆ ที่มีความต้องการ สารอาหารที่ซับซ้อนหรือเฉพาะเจาะจงกล่าวอีกนัยหนึ่ง สิ่งมีชีวิตที่ต้องการสารอาหารเฉพาะเจาะจงจะเจริญเติบโตได้ก็ต่อเมื่อมีสารอาหารเฉพาะเจาะจงอยู่ในอาหาร เลี้ยงเชื้อเท่านั้น คำว่า จุลินทรีย์ที่ต้องการสารอาหารเฉพาะเจาะจงนั้น มีความหมายที่จำกัดกว่า ซึ่งใช้ในจุลชีววิทยาเพื่ออธิบายจุลินทรีย์ที่จะเจริญเติบโตได้ก็ต่อเมื่อมีสารอาหารพิเศษอยู่ในอาหารเลี้ยงเชื้อ เท่านั้น [ 1 ]ดังนั้นใน ทางปฏิบัติ ความต้องการสารอาหารเฉพาะเจาะจงจึงมักถูกนิยามว่า ยากต่อการเพาะเลี้ยงด้วยวิธีการใดๆ ที่เคยลองใช้มาแล้ว
ตัวอย่าง
ตัวอย่างของแบคทีเรีย ที่ต้องการสภาพแวดล้อมเฉพาะเจาะจง คือNeisseria gonorrhoeaeซึ่งต้องการเลือดหรือฮีโมโกลบินและกรดอะมิโนและวิตามินหลายชนิดในการเจริญเติบโต[ 2 ]ตัวอย่างอื่นๆ ได้แก่Campylobacter spp.และHelicobacter spp.ซึ่งเป็น แบคทีเรียที่ ชอบคาร์บอนไดออกไซด์ – ต้องการCO2 ในปริมาณ – รวมถึงข้อกำหนดอื่นๆ สิ่งมีชีวิตที่ต้องการสภาพแวดล้อมเฉพาะเจาะจงไม่ได้ “อ่อนแอ” โดยเนื้อแท้ – พวกมันสามารถเจริญเติบโตและอยู่รอดได้ในแหล่งที่อยู่อาศัยทางนิเวศวิทยาเฉพาะของพวกมัน ด้วยสารอาหาร อุณหภูมิ และการไม่มีคู่แข่งที่เฉพาะเจาะจง และพวกมันค่อนข้างยากที่จะกำจัด แต่การเพาะเลี้ยงพวกมันทำได้ยากเพียงเพราะเป็นการยากที่จะจำลองสภาพแวดล้อมตามธรรมชาติของพวกมันในอาหารเลี้ยงเชื้อได้ อย่างแม่นยำ ตัวอย่างเช่นTreponema pallidumนั้นเพาะเลี้ยงได้ยาก แต่มีความทนทานในสภาพแวดล้อมที่มันชอบ และยากที่จะกำจัดออกจากเนื้อเยื่อทั้งหมดของคนที่เป็นโรคซิฟิลิส
ความสำคัญ
An example of the practical relevance of fastidiousness is that a negative culture result could be a false negative; that is, just because culturing failed to produce the organism of interest does not mean that the organism was absent from either the sample, the place where the sample came from, or both. This means that the sensitivity of the test is less than perfect. So, for example, culture alone may not be enough to help a doctor trying to find out which bacteria is causing pneumonia or sepsis in a hospitalized patient, and therefore which antibiotic to use. When there is a need to determine which bacteria or fungi are present (in agriculture, medicine, or biotechnology), scientists can also turn to other tools besides cultures, such as nucleic acid tests (which instead detect that organism's DNA or RNA, even if only in fragments or spores as opposed to entire cells) or immunologic tests (which instead detect its antigens, even if only in fragments or spores as opposed to entire cells). The latter tests may be helpful in addition to (or instead of) culture, although circumspection is required in interpreting their results, too, because the DNA, RNA, and antigens of many different bacteria and fungi are often much more prevalent (in air, soil, water, and human bodies) than is popularly imagined—at least in tiny amounts. So a positive on those tests can sometimes be a false positive regarding the important distinction of infection versus just colonization or ungerminated spores. (The same problem also causes confounding errors in DNA testing in forensics; tiny amounts of one's DNA can end up almost anywhere, such as in transfer by fomites, and because modern tests can recover such tiny amounts, the interpretation of their presence requires due circumspection.[3]) Such considerations are why skill is needed in deciding which test is appropriate to use in a given situation and in interpreting the results.
Types of fastidiousness
Some microbial species' requirements for life include not only particular nutrients but chemical signals of various kinds, some of which depend, both directly and indirectly, on other species being nearby. Thus not only nutrient requirements but other chemical requirements can stand in the way of culturing species in isolation.
Philosophical considerations
ลูอิส โทมัสได้วางความพิถีพิถันและความท้าทายในการเพาะเลี้ยงเชื้อแยกเดี่ยวไว้ในบริบทเชิงตรรกะในหนังสือLives of a Cell ปี 1974 ของเขา ว่า: "มีการประเมินว่าเราอาจมีความรู้ที่แท้จริงเกี่ยวกับจุลินทรีย์บนโลกเพียงส่วนน้อยเท่านั้น เพราะส่วนใหญ่ไม่สามารถเพาะเลี้ยงแยกเดี่ยวได้ พวกมันอาศัยอยู่ร่วมกันในชุมชนที่หนาแน่นและพึ่งพาอาศัยกัน คอยป้อนอาหารและสนับสนุนสภาพแวดล้อมให้กันและกัน ควบคุมความสมดุลของประชากรระหว่างสายพันธุ์ต่างๆ ด้วยระบบสัญญาณทางเคมีที่ซับซ้อน ด้วยเทคโนโลยีในปัจจุบันของเรา เราไม่สามารถแยกสายพันธุ์หนึ่งออกจากส่วนที่เหลือและเพาะเลี้ยงมันเพียงลำพังได้ เช่นเดียวกับที่เราไม่สามารถรักษาผึ้งตัวเดียวไม่ให้แห้งเหี่ยวเหมือนเซลล์ที่หลุดลอกเมื่อถูกนำออกจากรังของมัน" [ 4 ]ผลลัพธ์เชิงตรรกะประการหนึ่งของข้อความนี้คือ การที่หลายสายพันธุ์ไม่สามารถแยกออกจากบริบททางนิเวศวิทยาดั้งเดิมของพวกมันได้นั้นเป็นเรื่องธรรมชาติและสะท้อนให้เห็นถึงการพึ่งพาอาศัยกันอย่างแพร่หลายในระบบนิเวศเท่านั้น ไม่ใช่ความอ่อนแอ ความเปราะบาง ความดื้อรั้น หรือความหายากของสายพันธุ์ใดๆ
เกี่ยวกับประเด็นของลูอิสเรื่องข้อจำกัดของความสามารถของมนุษย์ในการค้นพบความรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับจุลินทรีย์—ตั้งแต่สายพันธุ์และชนิดย่อยไปจนถึงชุมชนจุลินทรีย์ทั้งหมด—มีข้อเท็จจริงอีกสองประการที่เกี่ยวข้อง ประการแรก เป็นความจริงที่ว่าในหลายทศวรรษนับตั้งแต่ที่เขาเขียนหนังสือLives of a Cellการพัฒนาด้านโอไมซ์ (omics)ซึ่งเป็นไปได้ด้วยปริมาณงานที่เพิ่มขึ้นอย่างมากของการลำดับดีเอ็นเอและการวิเคราะห์ข้อมูลดิจิทัล ได้ขยายความสามารถของมนุษย์ในการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับจุลินทรีย์อย่างมาก เนื่องจากร่องรอยและลายนิ้วมือทางชีวเคมีโดยรวมของพวกมันสามารถวิเคราะห์และวัดปริมาณได้แล้ว (ตัวอย่างเช่นจีโนมิกส์ไมโคร ไบโอมิกส์ เมตาโบโลมิ ก ส์ เมตาจีโนมิก ส์ / อีโค จีโนมิกส์) แต่ในทางกลับกัน สำหรับการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับโปรคาริโอตข้อจำกัดของการเพาะเลี้ยงยังคงมีความสำคัญแม้หลังจากการปฏิวัติทางด้าน -omics แล้ว ด้วยเหตุผลเดียวกันกับที่ในพยาธิวิทยา ของยูคาริโอต การตรวจเซลล์ วิทยา(cytopathology)ยังคงต้องการการตรวจเนื้อเยื่อวิทยา (histopathology)เป็นส่วนประกอบของเนื้อเยื่อทั้งหมด: มีหลายสิ่งที่เราสามารถเรียนรู้ได้จากเซลล์จุลินทรีย์ทั้งหมด ซึ่งเราไม่สามารถเรียนรู้ได้จากโมเลกุลที่เป็นส่วนประกอบเพียงอย่างเดียว เช่นเดียวกับที่มีหลายสิ่งที่เราสามารถเรียนรู้ได้จากเนื้อเยื่อยูคาริโอตทั้งหมด ซึ่งเราไม่สามารถเรียนรู้ได้จากเซลล์ที่เป็นส่วนประกอบเพียงอย่างเดียว (ตัวอย่างเช่น ข้อจำกัดของการตรวจเซลล์วิทยาโดยการดูดเพียงอย่างเดียวเมื่อเทียบกับการตรวจเนื้อเยื่อวิทยาควบคู่กัน)