Conteggio dei batteri: Metodi e intuizioni
Scopri come gli scienziati contano con precisione i batteri usando tecniche di diluizione.
Monika Jain, Shuhada Begum, Shuvam Bhuyan, Chayanika Nath, Uchakankhi Kashyap, Lukapriya Dutta, Shubhra Jyoti Giri, Nishita Deka, Manabendra Mandal, Aditya Kumar, Suvendra Kumar Ray
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Indice
I Batteri sono piccole cose viventi che esistono ovunque intorno a noi. Si possono trovare nel nostro corpo, nel cibo che mangiamo e anche nell’aria che respiriamo. Alcuni batteri sono utili, come quelli che ci aiutano a digerire il cibo, mentre altri possono farci ammalare. Nei laboratori, gli scienziati spesso studiano i batteri per capire come crescono e si comportano. Questo può aiutarci a sviluppare nuovi farmaci o trovare modi per prevenire le infezioni.
Ma prima, vediamo come si contano effettivamente queste piccole creature.
Contare i batteri
Un modo chiave in cui gli scienziati contano i batteri è capire quanti batteri vitali (o vivi) ci sono in un campione. Questo metodo di conteggio esiste da oltre un secolo, da quando un tizio chiamato Robert Koch ha provato a contare i batteri nell’acqua nel 1883. Da allora, contare i batteri è diventato essenziale nella microbiologia.
Quando si trattano campioni che contengono molti batteri, come una goccia d'acqua di un laghetto, non è facile contarli direttamente. Immagina di dover contare i granelli di sabbia in un recinto! Invece, gli scienziati diluiscono prima il campione. Diluirlo significa mescolarlo con un liquido (di solito una soluzione salina) in modo che sia meno concentrato. In questo modo, quando i ricercatori mettono il campione su una piastra di petri cosparsa di una gelatina ricca di nutrienti chiamata agar, ogni piccola unità vivente—o colonia—cresce abbastanza grande da poter essere vista e contata.
Diluizione
La serie diOra, come fanno gli scienziati a diluire un campione? Usano qualcosa chiamato serie di diluizione. È semplicemente un metodo passo-passo per mescolare una quantità nota di batteri con una specifica quantità di soluzione salina, creando una serie di soluzioni miste sempre meno concentrate. Per esempio, se prendi 1 mL di un campione di batteri denso e lo mescoli con 9 mL di soluzione salina, hai fatto una diluizione 10 volte. Se ripeti questo processo, puoi creare diversi gradi di batteri fino ad arrivare a piccole concentrazioni.
Ecco dove diventa interessante: la tecnica che scelgono di usare per questa diluizione conta. Possono usare volumi diversi del campione, il che cambia quanto accuratamente possono contare i batteri. Ad esempio, usare volumi più grandi tende a dare risultati più coerenti, mentre usare quantità minuscole di campione può portare a risultati più variabili—come un gioco di dadi imprevedibile!
Si scopre che quando mescoli maggiori quantità di liquido, ottieni una rappresentazione migliore dei batteri presenti. Se usi solo una piccola goccia, è come cercare di pescare un single pesciolino rosso in un oceano gigantesco—puoi avere fortuna, ma è più probabile che te ne sfugga un sacco.
Il grande dibattito sui volumi
Ci sono due fattori principali da considerare quando gli scienziati diluiscono i batteri: la quantità di campione che usano e la complessità del processo. Meno complesso è il processo, meno possibilità ci sono di fare errori. Ma se usi meno campione, i conteggi possono essere meno affidabili. È una questione di equilibrio!
Usare un volume piccolo, come solo 1 microlitro (che è una quantità davvero piccola), può sembrare efficiente, ma è anche complicato. È come cercare di versare una sola goccia di sciroppo su una pila di pancake. Può facilmente rovesciarsi o mancare completamente i pancake! D’altra parte, se usi volumi più grandi come 100 microlitri, potresti fare meno errori, ma ci vorrà più tempo e richiederà più passaggi.
Cosa c'è di meglio?
In un esperimento, usare un volume piccolo ha mostrato una leggera maggiore accuratezza, ma è venuto con più complessità e potenziale per errori. E quando gli scienziati hanno confrontato i loro risultati tra diversi metodi, hanno scoperto che mentre i volumi più piccoli sembravano promettenti, non erano così affidabili come le quantità più grandi in generale.
Tipi di batteri diversi
In questo studio, gli scienziati non hanno lavorato solo con un tipo di batterio. Hanno anche esaminato ceppi diversi, come E. Coli e R. pseudosolanacearum. E. coli è un batterio comune che ha un aspetto non mucoide—pensalo come un classico jellybean, liscio e lucido. Nel frattempo, R. pseudosolanacearum ha un aspetto mucoide perché produce una sostanza viscida, facendolo comportare come una caramella appiccicosa che si unisce facilmente ad altre.
Gli scienziati hanno usato un approccio di spotting, dove avrebbero fatto cadere piccole quantità di batteri diluiti su piastre di agar per contare quante colonie crescevano. E. coli è stato contato dopo 12-14 ore, mentre l’altro ceppo ha impiegato molto di più, 48 ore, a causa della sua crescita più lenta—parliamo di un batterio pigro!
E il diluente?
Ora, mentre stiamo parlando di diluizione, parliamo del volume del diluente, che è semplicemente il volume di soluzione salina utilizzato. Gli scienziati erano curiosi se la quantità di salina avrebbe influenzato quanto accuratamente potevano contare i batteri. Dopotutto, se usi più o meno salina, non dovrebbe cambiare le cose? Si scopre che, per la maggior parte, non lo fa. L'accuratezza del conteggio è rimasta più o meno la stessa indipendentemente dalla quantità di salina, tranne per quel fastidioso volume di 1 microlitro.
L’impatto del volume di campionamento
In una ricerca astuta, gli scienziati hanno messo piccole quantità—5, 10, 15 e 20 microlitri—su piastre di agar e hanno contato le colonie che sono cresciute. Hanno scoperto che più grande è il volume usato, più coerenti sono i conteggi delle colonie. Quindi, se stai contando batteri, sembra che più grande sia davvero meglio!
È fondamentalmente come cercare di prevedere quanti dolci ci sono in un barattolo. Se prendi un pugno rispetto a pochi, la tua stima sarà molto più solida con una maggiore quantità!
Il fattore complessità
Mentre giocavano con questi metodi, è diventato chiaro che la complessità del processo di diluizione pesava molto sull'ottenere conteggi accurati. Se gli scienziati facevano una diluizione semplice 10 volte, non dovevano preoccuparsi tanto di piccoli errori rispetto a fare procedure più complesse. Questa semplice comprensione può far risparmiare tempo e dolori di miscount!
Note finali su batteri e diluizione
Il messaggio principale? Se vuoi ottenere risultati corretti, usa un volume di campione maggiore quando conti i batteri. E fai attenzione a quella goccia di 1 microlitro—anche se può sembrare una buona idea, spesso è più complicato di quanto valga.
Con tutto questo, possiamo capire meglio come osservare e contare i batteri in laboratorio. Ogni piccola coltura racconta la sua storia, e attraverso una misurazione accurata, possiamo condividere quel racconto di esistenza microbica, scoprendo quali sono amici e quali potrebbero portarci a una visita in ospedale. E chissà, magari la prossima volta che sei in laboratorio, ti sentirai come un vero detective dei batteri!
Titolo: Trade-off between sample volume passaged and number of passages involved during serial dilution for bacterial enumeration
Estratto: Accurate enumeration of bacteria in a culture is the first step in both fundamental as well as applied research in microbiology. Serial dilution is an age old method used widely by researchers for enumerating viable bacteria in a culture where a specific sample volume is passaged successively to a specific diluent volume. Here, we demonstrated that a higher sample volume is a better representation of bacterial population than a lower sample volume, which was in concordance with the random nature of bacterial distribution in culture. Therefore, a bigger sample to diluent ratio during serial dilution appears more favorable for an accurate bacterial enumeration than a smaller ratio. But surprisingly, enumeration using the different dilution ratios such as 1:9, 1:99 and 1:999 in 1.0 mL final volume yielded similar results with the exception of 1:999, where 1 L sample was passaged. However, in 10.0 mL final volume of dilution, the above three dilution ratios exhibited similar bacterial enumeration. The experiment was performed using two different bacterial cultures such as Escherichia coli and Ralstonia pseudosolanacearum. Our results indicated that the advantage gained due to lesser number of passages in case of a lower sample volume could overcome the disadvantage associated with it, thereby co-aligning the different dilution ratios with regards to enumeration. Hence, although in laboratory, 1:9 dilution ratio is usually performed during serial dilution, our results suggest that dilution ratios such as 1:99 in 1 mL dilution volume and ratios such as 1:99 and 1:999 in 10 mL dilution volume are equally effective, which also reduces time, cost and labor.
Autori: Monika Jain, Shuhada Begum, Shuvam Bhuyan, Chayanika Nath, Uchakankhi Kashyap, Lukapriya Dutta, Shubhra Jyoti Giri, Nishita Deka, Manabendra Mandal, Aditya Kumar, Suvendra Kumar Ray
Ultimo aggiornamento: 2024-12-08 00:00:00
Lingua: English
URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.28.625891
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.28.625891.full.pdf
Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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