Привередливый организм — это любой организм , который имеет сложные или особые потребности в питании . Другими словами, привередливый организм будет расти только тогда, когда в его среду включены определенные питательные вещества. Более строгий термин « привередливый микроорганизм» используется в микробиологии для описания микроорганизмов , которые будут расти только в том случае, если в их питательной среде присутствуют особые питательные вещества . [1] Таким образом, привередливость часто практически определяется как то, что трудно культивировать любым из испробованных методов.
Примером прихотливой бактерии является Neisseria gonorrhoeae , которой для роста требуются кровь или гемоглобин, а также несколько аминокислот и витаминов. [2] Другие примеры включают Campylobacter spp. и Helicobacter spp. , которые являются капнофильными — требуют повышенного содержания CO2 — среди прочих требований. Прихотливые организмы не являются изначально «слабыми» — они могут процветать и развиваться в своей особой экологической нише с ее особыми питательными веществами, температурой и отсутствием конкурентов, и их может быть довольно трудно уничтожить. Но их трудно культивировать просто потому, что трудно точно имитировать их естественную среду в питательной среде . Например, Treponema pallidum нелегко культивировать, но она устойчива в своей предпочтительной среде, ее трудно искоренить из всех тканей человека, больного сифилисом .
Примером практической значимости щепетильности является то, что отрицательный результат культуры может быть ложноотрицательным ; то есть, только потому, что культивирование не привело к получению интересующего организма, не означает, что организм отсутствовал либо в образце, либо в месте, откуда был взят образец, либо в обоих случаях. Это означает, что чувствительность теста не идеальна. Так, например, одной культуры может быть недостаточно, чтобы помочь врачу, пытающемуся выяснить, какая бактерия вызывает пневмонию или сепсис у госпитализированного пациента, и, следовательно, какой антибиотик использовать. Когда необходимо определить, какие бактерии или грибки присутствуют (в сельском хозяйстве, медицине или биотехнологии), ученые могут также обратиться к другим инструментам, помимо культур, таким как тесты на нуклеиновые кислоты (которые вместо этого обнаруживают ДНК или РНК этого организма, даже если только во фрагментах или спорах, а не в целых клетках) или иммунологические тесты (которые вместо этого обнаруживают его антигены , даже если только во фрагментах или спорах, а не в целых клетках). Последние тесты могут быть полезны в дополнение к (или вместо) культуре, хотя при интерпретации их результатов также требуется осмотрительность, поскольку ДНК, РНК и антигены многих различных бактерий и грибков часто гораздо более распространены (в воздухе, почве, воде и организме человека), чем это обычно представляется — по крайней мере, в небольших количествах. Поэтому положительный результат этих тестов иногда может быть ложноположительным относительно важного различия между инфекцией и просто колонизацией или непроросшими спорами. (Та же проблема также вызывает сбивающие с толку ошибки при тестировании ДНК в судебной экспертизе ; крошечные количества ДНК человека могут оказаться практически где угодно, например, при переносе фомитами, и поскольку современные тесты могут извлекать такие крошечные количества, интерпретация их присутствия требует должной осмотрительности. [3] ) Такие соображения объясняют, почему необходимы навыки при принятии решения о том, какой тест целесообразно использовать в данной ситуации, и при интерпретации результатов.
Некоторые микробные виды нуждаются в жизни не только в определенных питательных веществах, но и в химических сигналах различных видов, некоторые из которых зависят, как напрямую, так и косвенно, от присутствия поблизости других видов. Таким образом, не только потребности в питательных веществах, но и другие химические потребности могут препятствовать культивированию видов в изоляции.
Льюис Томас в своей книге 1974 года «Жизнь клетки» поместил привередливость и сложность культивирования изолятов в логический контекст : «Было подсчитано, что мы, вероятно, имеем реальные знания только о небольшой части микробов Земли, потому что большинство из них нельзя культивировать по отдельности. Они живут вместе в плотных, взаимозависимых сообществах, питая и поддерживая среду друг для друга, регулируя баланс популяций между различными видами с помощью сложной системы химических сигналов. С нашей нынешней технологией мы не можем изолировать один от остальных и выращивать его в одиночку, так же как мы не можем удержать одну пчелу от высыхания, как слущенную клетку, когда ее удаляют из улья». [4] Одним из логических следствий этого отрывка является то, что неотделимость многих видов от их родных экологических контекстов вполне естественна и отражает только повсеместность взаимозависимостей в экологических системах, а не какую-либо слабость, хрупкость, упрямство или редкость любого вида.
Что касается точки зрения Льюиса о пределах возможностей людей открывать больше знаний о микробах — от отдельных видов и штаммов до целых микробных сообществ — еще одна пара фактов имеет значение. С одной стороны, верно, что за десятилетия, прошедшие с тех пор, как он написал « Жизнь клетки» , развитие «омик» , ставшее возможным благодаря значительно возросшей пропускной способности секвенирования и цифровой аналитики полученных данных, значительно расширило возможности людей узнавать больше о микробах, поскольку их совокупные биохимические следы и отпечатки пальцев, так сказать, теперь можно анализировать и количественно оценивать (например, геномика , микробиомика , метаболомика , метагеномика /экогеномика). Но с другой стороны, для более глубокого изучения прокариот ограничения культивирования по-прежнему актуальны даже после революции -омики, примерно по той же причине, по которой в патологии эукариот цитопатология по-прежнему нуждается в гистопатологии как в своем аналоге, изучающем целые ткани: есть вещи, которые мы можем узнать из целых микробных клеток, но не можем узнать из их составляющих молекул, точно так же, как есть вещи, которые мы можем узнать из целых эукариотических тканей, но не можем узнать из их составляющих клеток (например, ограничения только аспирационной цитологии по сравнению с гистопатологией в совокупности).