Чистые культуры
В 1872 году, Роберт Кох, будущий великий микробиолог, был назначен санитарным врачом в Вольштейне (ныне Вольштын в Польше), где в то время свирепствовала сибирская язва. Эта болезнь была известна с древности под названием «священный огонь»: люди считали, что только разгневанные боги могли послать на землю такую кару. Сибирская язва была угрозой для всего сельского хозяйства — чаще всего заболевал домашний скот. Однако гибли не только животные, но и люди: фермеры, пастухи, доярки.
Рассматривая в микроскоп кровь погибших животных, Кох обнаружил, что в развитии болезни виноват только один микроб — бацилла (Bacillus anthracis ). Учёному удалось выделить бациллу и вырастить чистую культуру — культуру, представленную одним видом микробов. Он заразил совершенно здоровое животное чистой культурой, вызвав у него сибирскую язву. Учёный понял, что создание чистых культур — залог успешного определения причин инфекции.
Роберт Кох, как и его предшественники, выращивал бактерии в жидкой среде — мясных или зерновых отварах. Коху удалось получить чистую культуру бациллы сибирской язвы в жидком бульоне, но он искал другой метод. На это были веские причины. Если в бульон попадало несколько видов бактерий, они смешивались между собой и разделить их было чрезвычайно сложно. Приходилось не раз пересаживать бактерии. Из раствора, где нужных бактерий было больше всего, Кох брал маленькую капельку и переносил в свежий бульон. В новом бульоне посторонних бактерий было уже меньше, но следовало монотонно повторять эту операцию несколько раз, чтобы в результате в питательной среде оказался только один вид микробов.
Роберт Кох (1843–1910) — немецкий микробиолог. Открыл бациллу сибирской язвы, холерный вибрион и туберкулёзную палочку (палочку Коха). В 1905 году удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине «за исследования и открытия, касающиеся лечения туберкулёза».
До Роберта Коха исследователи наблюдали микроорганизмы бесцветными, что приводило к многочисленным ошибкам. Кох применил анилиновые красители, которые избирательно окрашивали только микробы. После опытов Коха учёные по всему миру стали изобретать методики окрашивания бактерий. Так, в 1884 году врач Ганс Кристиан Грам придумал метод окрашивания, который стал одним из основных для определения наличия и типа бактерий в определённом субстрате.
Зачем нужны чистые культуры?
Микробы очень маленькие (в среднем 0,5–5 мкм), не сильно отличаются внешне, что вызывает определённые трудности в их изучении. Для исследования нужно выделить микроб из окружающего мира, полного самыми разными микроорганизмами. Микробная клетка, попав на питательную среду, даёт потомство — сгусток одинаковых клеток, колонию, которую можно изучать как один микроорганизм. Оказалось, что, подобрав условия культивирования, можно получить в чистом виде клетки любого микроорганизма. А значит — дать ему имя, описать свойства, классифицировать. Благодаря этому открытию Роберта Коха, микробиология была выделена в самостоятельную науку.
Твёрдая среда
После доклада об открытии возбудителя сибирской язвы Роберта Коха пригласили заведовать лабораторией в микробиологическом институте в Берлине и предложили должность советника при министерстве здравоохранения. У Коха появилось хорошее оборудование, талантливые ассистенты и возможность решить загадку, которая давно его мучила. Было известно, что туберкулёз тоже вызывает какой-то микроб: тканями больного человека удавалось заразить здоровых животных. Коху удалось подобрать методику окрашивания препаратов тканей, чтобы разглядеть бактерию-возбудителя в микроскоп. Но его радость была недолгой — бактерия не желала расти на обычных питательных средах.
Макроснимок колоний туберкулёзной палочки (Mycobacterium tuberculosis ). Их отличает бесцветная неровная поверхность.
Однажды учёный заметил брошенную на столе заплесневевшую картошку с обилием разноцветных пятнышек-колоний — серых, жёлтых, зелёных. Он собрал образцы с каждой колонии и увидел в микроскопе, что каждое пятнышко — это колония одного вида микробов! В жидкой среде микробы смешивались и разделить их было чрезвычайно сложно. А на твёрдой среде оставались на одном месте, размножались и давали чистую культуру!
Случайное наблюдение Коха сделало революцию: свежий картофель стал одной из первых твёрдых сред для выращивания микроорганизмов. Однако такой питательный субстрат подходит не для всех микробов, поэтому поиски альтернативной твёрдой среды продолжались.
Кох вновь с усердием принялся выращивать туберкулёзную культуру. На срезах картофеля бактерия не росла. Тогда он стал использовать желатин, чтобы превращать бульон в твёрдую питательную среду. После многих неудачных попыток Кох добавил в среду и кровяную сыворотку, чтобы воссоздать условия живого организма. Через 15 дней (небывало долго для бациллы сибирской язвы) на поверхности среды показались капельки колоний опасной туберкулёзной палочки.
Микроорганизмы делятся каждые 20 минут, поэтому уже через 3 часа после пересаживания микробов на чашке Петри можно увидеть колонии, а через сутки количество бактерий в них исчисляется миллионами.
Микробиологическое искусство
Александр Флеминг придумал новый вид искусства — рисование бактериями на твёрдой среде. Флеминг, будучи членом художественного клуба Челси, изобрёл любительские акварели. Учёный рисовал бактериями изящных балерин, роскошные дома, солдатов. Создание картины требовало аккуратности: нужно не только найти бактерии с разными пигментами, но и подобрать время выращивания, чтобы одноцветные вырастали одновременно и не нарушали границы цвета.
Американское сообщество микробиологии (ASM), вдохновившись примером Флеминга и его коллег, проводит с 2015 года фестиваль Agar Art Competition. Талантливые микробиологи и художники рисуют настоящие картины. Некоторые придумывают свои сюжеты, другие воспроизводят картины мастеров, например, «Звёздную ночь» Ван Гога.
В 1928 году британский бактериолог Александр Флеминг обнаружил, что на агаре в одной из чашек Петри по соседству с бактериями выросла колония плесневых грибов. Бактериальные колонии вокруг плесневых побледнели — их клетки были разрушены. Флеминг выделил из плесневых грибов вещество, разрушающее клетки бактерий — пенициллин, первый антибиотик. Открытие Флеминга изменило не только медицинскую науку, но и судьбу многих, казалось бы, безнадёжных пациентов.
Талантливый лаборант
В то время единственной лабораторной склянкой, которая годилась для выращивания микробов, была пробирка. Но обращение с ней требовало сноровки: если положить пробирку горизонтально — незастывшая среда прольётся, поставить под углом — может упасть и разбиться. Шанс заразиться опасной болезнью множился на глазах! Тогда Кох и его лаборанты придумали заливать питательную среду в чашки и накрывать высокими стеклянными колпаками. Но чтобы посмотреть на колонии, колпак приходилось снимать, а это прямой путь заражения. Тогда-то и наступил звёздный час одного из лаборантов — Юлиуса Петри . Он уменьшил высоту стенок чашки, в которой выращивали микробов, оставив невысокие бортики. А вместо огромного колпака накрыл ещё одной прозрачной чашкой — так наблюдать за колониями оказалось удобнее.
Петри проработал под руководством Коха всего пару лет (1877–1879), но за это время кардинально повлиял на будущее микробиологии. Инновация Юлиуса Петри дала сильнейший толчок медицине и спасла миллионы жизней. После работы под началом Роберта Коха он возглавил санаторий Гоберсдорф — первый европейский центр для лечения больных туберкулёзом.
Агар-агар
В лаборатории Коха появилась не только чашка Петри, но и стандартное наполнение к ней — агаризованная питательная среда. Её предшественница — среда, содержащая желатин — легко плавилась при нагревании, как холодец, поставленный в тёплое место. Колонии на такой среде превращались в кашу.
Среду на основе агара придумал Уолтер Гессе , ещё один лаборант Коха. Он поступил на службу вместе с женой Фанни. Она не значилась сотрудником лаборатории, но выполняла работу научного иллюстратора — зарисовывала микроорганизмы, которые видела в микроскоп.
Однажды Фанни приготовила желе. Гессе заметил, что оно не тает на солнце и сохраняет форму. Он выяснил, что основной компонент желе — агар-агар — вещество, которое добывают из красных и бурых водорослей. Уолтер заменил им стандартный желатин, и бактериальные питательные среды стали твёрже. Агар-агар и сегодня используют для приготовления сред, но его особым образом очищают.
Для определения эффективности антибиотиков в фармацевтической промышленности используют специальные тесты. Например, метод диффузии в агар. В чашки Петри засевают микроорганизмы. На засеянную поверхность на равном расстоянии друг от друга помещают диски, содержащие определённые дозы разных антибиотиков. Чем больше радиус зоны подавления роста, тем эффективнее препарат против данного микроорганизма.
Сначала чашку Петри использовали только для выращивания культур клеток, но сейчас эта посуда применяется в разных областях науки. Например, на чашках Петри изучают эффективность антибиотиков, их используют для исследования безопасности пищевых продуктов и выращивания генно-инженерных бактерий, которые синтезируют необходимый больным диабетом инсулин.
Чашки Петри делают разных размеров и из самых разных материалов — стекла, пластика и даже нержавеющей стали. Для работы учёный может подобрать подходящую.
Чашка Петри. Каждый, кто когда-либо имел дело с медицинскими или биологическими исследованиями знает, что это такое. Круглая и плоская стеклянная тарелочка с крышкой, диаметром 5 или 10 см, предназначенная для выращивания лабораторных микроорганизмов была изобретена в 1877 году немецким бактериологом Юлиусом Рихардом Петри, ассистентом Роберта Коха. Теперь в ней буквально выращивают произведения искусства. Научная Россия рассказывает о совместном творчестве ученых и бактерий.
На протяжении более 100 лет это самая привычная лабораторная посуда. В нее заливают разогретую жидкую питательную среду — агар-агар — и он застывает в плоскую полупрозрачную сероватую пластинку. На эту питательную среду ученые «сеют» микроорганизмы. Микробам нравится жить в чашках Петри, у них есть там все, что нужно для жизни — корм и тепло термостата. Колонии бактерий растут, принимая самую разную форму и цвет. «Посеять» микробы можно просто открыв чашку Петри с агаром, например, в помещении студенческой столовой. И все, что попадет в нее с воздухом, через считанные дни расцветет пышным цветом. Этот опыт частенько практикуют студенты-младшекурсники.
Однако новые времена сделали чашку Петри настоящим арт-объектом. Кому и когда первому пришло в голову сделать причудливость форм бактериальных колоний предметом искусства — история умалчивает. Возможно, первым был знаменитый Александр Флеминг, британский микробиолог, открывший антибактериальный фермент лизоцим, вырабатываемый человеческим организмом и впервые выделивший пенициллин из плесневых грибов Penicillium notatum — исторически первый антибиотик.
Флеминг славился среди коллег творческим беспорядком в лаборатории и удачливостью. Однажды, когда доктор был простужен, он посеял слизь из собственного носа на чашку Петри, в которой уже находились бактерии, и через несколько дней обнаружил, что в местах, куда была нанесена слизь, бактерии были уничтожены. Так был открыт лизоцим, и первая статья о нем вышла в 1922 году. А в 1928 году он обнаружил, что в одной из чашек Петри с бактериями Staphylococcus aureus выросла колония плесневых грибов. Колонии бактерий вокруг плесневых грибов стали прозрачными из-за разрушения клеток. Так был открыт пенициллин, спасший миллионы жизней. Как истинный британский ученый, Флеминг был не чужд оригинальности, и на одной из своих чашек Петри оставил вот такой шедевр.
В наши дни уже есть несколько признанных мастеров агар-арта — нового вида творческого самовыражения ученых, притом не только биологов. В 2015 году американское сообщество микробиологов организовало первый международный конкурс «The Agar art» (Агаровое искусство). Победу одержала работа «Нейроны» британского микробиолога Марии Пенил (Maria Penil) из Биолабораторий Новой Англии (New England Biolabs). После выращивания бактерий в течении двух дней при температуре 30°С, автор, обычно, оставляет их еще на несколько дней в покое. После этого результат фиксируется эпоксидной смолой.
На втором месте — бактериальная карта Нью Йорка, созданная в New York City"s Community Biolab. Здесь уже не классические круглые чашки Петри, а квадратные стеклянные пластины с культурами бактерий, взятыми у 50 с лишним жителей Нью-Йорка.
Завершает тройку победителей картина «Сезон урожая» аргентинского микробиолога Марии Евгении Инда (Maria Eugenia Inda), из Cold Spring Harbor Labs. В работе использованы дрожжевые бактерии, которые являются основой таких продуктов как хлеб, вино, пиво и так далее. На картине представлен скромный фермерский домик с окружающим его дрожжевым полем. «Это дрожжевое поле созрело к сбору урожая!» — комментирует автор работы.
Истинным мастером агар-арта, нашедшим собственный способ выращивания уникальных шедевров является израильский ученый Эшель Бен-Якоб, профессор физики из Университета Тель-Авива в Израиле.
Он нашел способ направленного выращивания отростков колоний микроорганизмов, регулируя области нахождения питательных веществ. В его работах колонии сами «тянутся» своеобразными «усиками» или «щупальцами» к источнику питательных веществ. Получившиеся удивительные формы ученый-художник окрашивает в разные цвета.
Эшель Бен-Якоб —один из авторов работы о биокоммуникации у микроорганизмов. Ученый считает, что у бактерий есть особый вид коллективного поведения и примитивная форма социального сознания. В эксперименте показано, что при попадании колонии в экстремальные условия недостатка питательных веществ, воздействия антибиотиков или выхода из температурного оптимума, микрорганизмы сами сокращают собственную популяцию, выделяя специальное вещество, которое убивает часть колонии. Общаются бактерии, по словам Бен-Якоба, при помощи «химического языка», который позволяет им превращать колонии в большой «мозг». Он-то и помогает бактериям так эффективно реагировать на изменения окружающей среды.
Хантер Коул из чикагского Университета Лойолы (США) создает композиции из нескольких чашек Петри, куда посеяны бактерии, обладающие свойством биолюминесценции. Она фотографирует их на разных стадиях жизненного цикла колоний, при этом получаются удивительные светящиеся композиции.
Ученые идут еще дальше в создании удивительного нового искусства, являющегося частью исследовательского процесса. Они используют методы генной инженерии, чтобы добиться появления новых бактериальных пигментов и флуоресцентных белков, направленного изменения структуры бактериальных колоний. В какой-то момент начинаешь понимать, что наука и искусство — две абсолютно неразделимые части одного удивительного творческого процесса, дополняющих друг друга и создающих неповторимый результат.
В 1887 году Юлий Петри изобрел простую пару блюд для гнездования, идеально подходящую для хранения образцов растущих бактерий стерильными - «чашка Петри ».
Историк науки Говард Маркель рассказывает историю этой повсеместной лабораторной поставки, а также убедительное открытие материала в нем, агара.
Шекспир заметил: «Некоторые рождаются великими, некоторые достигают величия, а некоторые возлагают на них величие». Последняя статья этой знаменитой аксиомы прекрасно описывает единственное научное достижение Юлиуса Ричарда Петри (1852-1921).
В 1877 году, будучи еще молодым немецким военным врачом, Петри назначили работать на доктора Роберта Коха в Имперском отделении здравоохранения в Берлине. Кох, конечно же, был кайзером бактериологии и был всемирно известен своей работой, помогая установить теорию болезни зародыша как принятый научный факт. Двухлетний пост Петри под руководством Коха была большая удача.
Но, чтобы объявить его поразительные результаты на несметном числе инфекционных болезней, Кох должен был вырастить бактерии, многие из них. И таким образом, он и его помощники сосредоточились на создании самых надежных, чистых методов лаборатории.
Самой большой проблемой, с которой они столкнулись, было загрязнение их культур воздушно-капельными бактериями. Один ранний подход включал выращивание бактериальных колоний на плоской пластине, содержащей питательную среду желатина. Затем планшет хранился в контейнере с тяжелым стеклянным стеклом, чтобы предотвратить плавление микробов от осаждения на пластину и умножения. Но этот метод был слишком неуклюжим, особенно при попытке наблюдать за колониями через микроскоп.
Появление Юлиуса Петри. Под влиянием своего поста на фабрике открытий Коха он возился со стеклянной посудой, а в 1887 году появился знаменательный документ «Небольшая модификация техники покрытия Коха». Этот титул немного преуменьшен. В 300-словной статье Петри описывается теперь знакомая круглая стеклянная пластина с прямыми сторонами, которая содержит культуральную среду вместе с аналогичной формой чуть более широкого диаметра.
Это было просто, практично и блестяще. Пластинка Петри не только препятствовала проникновению в организм микробов, но и была достаточно плоской, чтобы ее можно было легко просмотреть под микроскопом для количественного и морфологического анализа.
Кстати, именно Фанни Гессе, жена другого помощника Коха, предложила гораздо лучший культурный субстрат, чем желатин: агар-агар, малайский термин для полисахарида, полученного из морских водорослей красных водорослей или багрянки. Г-жа Гессе использовала материал, когда делала свои летние фруктовые желе. В 1881 году она убедила своего мужа Уолтера, что агар не будет таять под инкубационным жаром, наиболее болезненные бактерии должны процветать. Это масло из водорослей стало идеальным помощником для чашки Петри , хотя мы редко вспоминаем имя Фанни сегодня.
Доктор Петри продолжал управлять санаторием туберкулеза. Он делал свои клинические раунды в полной одежде униформы доктора прусской армии. Его мундир включал алый красный пояс, обернутый вокруг его болезненно тучной талии. Некоторые высмеивали его как контрольного уродца, который выглядел как трехмерная карта экватора, вращавшегося вокруг земного шара.
Не важно. Хорошее назначение доктора в лабораторию Коха, возможно, было хорошей удачей. Но его оценка по истории неоспорима. Толчок в суровое испытание открытия, он появился с блюдом, общепризнанным как «
Важным критерием при работе в лабораторных условиях является стерильная посуда, ведь от этого будет зависеть точность результатов проводимых экспериментов и исследований. Поэтому к ее использованию выдвигается ряд требований: идеальная стерильность, а также специальные условия для хранения (боксы с наличием фильтрованного воздуха). Один из самых распространенных видов лабораторной посуды - чашка Петри . Она представляет собой небольшое плоское блюдечко диаметром 50-100 мм, высотой – 15 мм с плотно прилегающей крышкой чуть большего размера. Чашка Петри может быть и других размеров, в зависимости от области применения.
Изготовление. Применение
Изготавливают чашки Петри из прозрачного стекла (для многоразового применения, каждый раз стерилизуя перед использованием) или нейтрального пластика, прозрачного полистирола (для одноразового применения) , что позволяет визуально наблюдать за содержимым. Изделия из таких материалов устойчивы к щелочным и кислым средам, что очень 
важно при лабораторных исследованиях. В продажу чашки Петри, независимо от изготовленного материала, поступают уже стерилизованными. Для этого, производство данной лабораторной посуды происходит в среде, составляющей стерильность 99,9%. Такие условия производства – это требования к международным стандартам (UNE-EN ISO 9002:1994). Изготовленную лабораторную посуду из стекла и пластмассы упаковывают в стерильные тубусы. В современных лабораториях стали больше востребованы чашки Петри с двумя, тремя или четырьмя отсеками. Такое удобство продиктовано исследованиями микроорганизмов, для которых одновременно предлагается различная среда. Многосекционное лабораторное оборудование благодаря возможности проведения сравнительного анализа данных исследований позволяет максимально точно и быстро получить результат.
Применяется чашка Петри в медицине, фармацевтике, химической промышленности, микробиологии для культивирования микроорганизмов. С этой целью данная лабораторная посуда из стекла или полистирола заполняется субстанцией, так называемой питательной средой, для быстрого роста бактерий. После чего в нее производится посев исследуемого микроорганизма. В последнее время чашка Петри нашла широкое применение в прикладных науках, таких как химия, физика, так как в такой лабораторной посуде удобно произвести испарение жидкости, хранить образцы различных препаратов и микроорганизмов, а также в террариумистике при разведении некоторых земноводных (например: листолазов и древолазов).
История изобретения
Чашка Петри была названа в честь своего изобретателя 
Юлиуса Рихарда Петри, ассистента известного микробиолога Роберта Коха (Германия, 1877), который первый стал использовать данную стеклянную посуда в своих исследованиях. Хотя с тех пор прошло полтора века, но ее конструкция несильно изменилась.
С помощью чашки Петри было сделано немало важных открытий, Так, например, благодаря ей был открыт пенициллин – антибиотик (сентябрь, 1928 год), без которого невозможно представить современную медицину.
Где купить в Москве чашку Петри?
Магазин химических реактивов и лабораторного оборудования «Prime Chemicals Group» осуществляет продажу в Москве и Московской области с доставкой со склада и по индивидуальному заказу чашки Петри различных диаметров (80, 90, 100, 120, 150, 250 мм) и конструкций (односекционные, двухсекционные, трехсекционные). Цена от 8 до 1801 руб. в зависимости от параметров и конструкции чашки.
Лабораторная посуда купить в Москве стало легко и просто благодаря компании «Прайм Кемикалс Групп». Весь предлагаемый товар соответствует стандартам ГОСТ, что позволяет исключать погрешности при проведении лабораторных исследований.
