Wprowadzenie
„Abby! Nie pozwól psu cię polizać! Jej język jest pełen bakterii! ”Odkąd kilka lat temu mamy psa, moja mama zawsze to powtarzała. Uwielbiam, gdy mój pies biegnie, aby mnie powitać, gdy wracam do domu ze szkoły i mówi„ cześć ”, dając mi Liże. Nienawidziłem jednak tego, że czułem się winny i zniesmaczony tym, że ma jej psie bakterie na mojej twarzy. Postanowiłem więc zrobić test, aby sprawdzić, jak naprawdę brudne są języki psów.
Hipoteza
Postawiłem hipotezę, że ludzkie języki byłyby czystsze niż psie. Myślałem o tym, ponieważ ludzie myją zęby przynajmniej raz dziennie. Postawiłem hipotezę, że „języki psów byłyby brudne, ponieważ zawsze lizały brudne rzeczy, takie jak śmieci.
Badania kontekstowe
Czytałem o bakteriach na wielu różnych stronach internetowych, w tym na Uniwersytecie Kalifornijskie Muzeum Paleontologii i Wikipedii. Przeczytałem również artykuł z Journal of the American Academy of Dermatology zatytułowany „Dog, Cat, and Human Bites: A Review”. Na koniec przeczytałem artykuł z Journal of Clinical Microbiologyc o nazwie „Cultivable Oral Microbiota of Domestic Dogs”.
Z moich badań bakteriologicznych dowiedziałem się, że bakterie zostały po raz pierwszy nazwane „organizmami zwierzęcymi” przez Antonie van Leeuwenhoek, kiedy odkrył je w 1676 roku. Bakterie to organizmy jednokomórkowe bez jądra. Ponieważ są tak małe, bakterie można obserwować tylko pod mikroskopem. Te organizmy mają tylko kilka mikrometrów długości (mikrometr to 1/1000 milimetra). Bakterie pokrywają twoją skórę, ciało i wiele innych miejsc. Tylko około 1 procent bakterii jest szkodliwych. Większość bakterii nie jest ani szkodliwa, ani pomocna. Na przykład pożyteczne bakterie pokrywają wewnętrzną powierzchnię niektórych narządów, zapobiegając infekowaniu narządów przez szkodliwe bakterie. W układzie pokarmowym znajduje się wiele neutralnych bakterii, które zapobiegają infekcjom. Wiele bakterii wspomaga układ odpornościowy. Jednak niektóre bakterie powodują choroby; wiele chorób zakaźnych przenosi się przez współdzielenie śliny zakażonej szkodliwymi bakteriami.
Niektóre badania wykazały różnice w typach zakażeń, które występują po ukąszeniu przez człowieka lub zwierzę. Ale to nie mówiło mi, które bakterie są normalnie obecne. Ugryzienie przez człowieka w rękę spowoduje infekcję u człowieka. Jednak tylko 1 procent wizyt na izbach przyjęć dotyczy zakaźnych ukąszeń psów. To sprawiło, że zacząłem się zastanawiać, czy ludzie i psy mają znaczące różnice w typie i ilości bakterii w ustach.
Opis projektu
1. Znalezienie laboratorium: Po ustaleniu, że mam możliwą do zweryfikowania hipotezę, musiałem znaleźć laboratorium, w którym przeprowadziłem eksperyment. Napisałem udzielić wniosku do Państwowego Laboratorium Higieny na Uniwersytecie Iowa, wyjaśniając, co chciałem tam robić i czego się dowiedziałem. Grant został przyjęty i przydzielono mi mentora do pracy ze mną w tej placówce.
2. Materiały:
-
- 12 najlepszych wacików Fishera
- 12 gramujemnych płytek agarowych
- 12 płytek agarowych z krwią
- jednorazowe pętle
- Sprzęt ochronny: rękawice, gogle, fartuch laboratoryjny
3. Zmienne, kontrole i wielkość próby: Jedyną zmienną, którą testowałem, była różnica między gatunkami. Kontrolą była ludzka ślina. Miałem pięć próbek ludzkich i siedem próbek psów ze względu na ograniczoną ilość materiałów, jakie zaoferowało mi laboratorium.
4. Pobieranie próbek: W dniach 20-21 czerwca 2010 r. Poszedłem do pięciu moich sąsiadów, którzy są właścicielami psów, i pobrałem próbki śliny. Poleciłam właścicielom psów przetestować swoje psy i siebie za pomocą oddzielnych wymazów. Poprosiłem badanych, aby nie myli zębów ani nie jedli przed pobraniem próbek, aby upewnić się, że testy nie zostały naruszone. Zapewniło to, że jedyną testowaną zmienną była różnica między ustami psów i ludzi. Użyłem wacików Fishers „Finest” wymazać ich języki. Włożyłem wymazy do lodówki do momentu, kiedy poszedłem je nakryć 21 czerwca 2010. Zadbałem o to, aby badani byli anonimowi, oznaczając je jako Człowiek od 1 do 5 lub Pies od 1 do 5.
5. Posiew bakterii: 21 czerwca 2010 r. Udałem się do Państwowego Laboratorium Higienicznego na Uniwersytecie Iowa, aby wysiać bakterie na agarze. Użyłem płytek agarowych z krwią, które pokazują zarówno bakterie Gram-ujemne, jak i Gram-dodatnie, oraz płytek agarowych Gram-ujemnych, które zawierają antybiotyki Gram-dodatnie, dzięki czemu mogą rosnąć tylko bakterie Gram-ujemne.
Gram plama bakterii to sposób na klasyfikację bakterii na podstawie ich ścian komórkowych.Aby wykonać barwienie metodą Grama, należy umieścić próbkę bakterii na talerzu, zabarwić ją środkiem chemicznym na fioletowo, odbarwić alkoholem, a następnie zabarwić różowym środkiem chemicznym. Jeśli bakterie zabarwiają się na fioletowo, są gram-dodatnie, co oznacza, że ich ściany komórkowe wchłonęły fioletową substancję chemiczną. Jeśli bakterie są różowe, są gram-ujemne, co oznacza, że ich ściany komórkowe nie wchłonęły fioletowej substancji chemicznej, ale zabarły róż. Komórki Gram-dodatnie zwykle znajdują się w jamie ustnej lub na skórze, a gram -Ujemne komórki zwykle znajdują się w jelitach.
Najpierw wymazałem czwartą część płytki agarowej, a następnie użyłem pętli do rozprowadzenia bakterii tak, aby gdy bakterie rosły , Mogę lepiej zorientować się w ich ilości. Aby wysiać bakterie, najpierw wysiewasz jedną czwartą płytki, a następnie bierzesz trochę bakterii, które umieściłeś na płytce i pocierasz wzdłuż następnej strony płytki za pomocą przyrządu nazywa się pętlą. Następnie zdezynfekujesz pętlę i pobierasz część bakterii z pierwszego użycia pętli i pocierasz nią o następny kwadrant. Na koniec, ponownie zdezynfekujesz pętlę i weź trochę bakterii z drugiego użycia pętli i pocierasz nią resztę nietkniętej części płytki (patrz rysunek).
Nauczyłem się od swojego mentora, w jaki sposób naukowcy opisują ilość bakterii na płytkach. Nauczyła mnie, że jeśli po kilku dniach w miejscu, w którym został posmarowany wacik były tylko kultury bakterii, można by powiedzieć, że na talerzu znajduje się „rzadka” ilość bakterii. Jeśli po pierwszej stronie, na której użyto pętli, znajdują się kultury bakterii, można opisać liczbę bakterii jako „niewiele”. Gdyby na tej części płytki, na której użyto pętli po raz drugi, znajdowały się kultury bakterii, ilość bakterii można określić jako „umiarkowaną”. Jeśli w ostatnim miejscu pętli znajdują się kultury bakterii, można opisać ich liczbę jako „wiele”.
6. Hodowla bakterii: po przetrzymywaniu hodowli w inkubatorze w temperaturze 35 ° C przez 24 godziny zaobserwowałem ich wzrost.
7. Analiza płytek: Następnego dnia wróciłem do laboratorium i przeanalizowałem płytki. Liczbę bakterii opisałem metodą opisaną powyżej. Ustaliłem również, ile było kolonii bakteryjnych na podstawie ich różnych kształtów, rozmiarów i kolorów. Wszystkie obserwacje zostały zapisane w moim zeszycie laboratoryjnym. Kiedy skończyłem analizować płytki, zostały one autoklawowane i usunięte przez Laboratorium Higieniczne.
Próbki szalki Petriego dla psów zawierają wiele różnych bakterii, co widać na podstawie różnych kolorów i kształtów kolonii bakterii. Większość z tych płytek można by opisać jako posiadające rzadkie lub niewiele kolonii bakterii ze względu na położenie wszystkich kolonii.
Próbki z szalek Petriego z ludzi mają przeważnie te same brązowe płaskie bakterie lub białe bakterie, w przeciwieństwie do bardzo różnorodnych próbki psów. Większość z tych próbek miałaby od „niewielu” do „umiarkowanych” poziomów bakterii. Są to płytki z agarem z krwią, które pozwalają na rozwój bakterii Gram-ujemnych i Gram-dodatnich.
Zapisałem ilość bakterii na każdej płytce i próbowałem oszacować, ile różnych kolonii bakteryjnych znajduje się na każdej płytce . (Musiałem oszacować, ponieważ znalezienie dokładnej liczby jest prawie niemożliwe.) Po powrocie do domu uśredniłem dane, aby lepiej je zrozumieć. Po raz pierwszy znalazłem średnią ilość bakterii ogółem dla psów i ludzi, bakterii Gram-dodatnich i Gram-ujemnych. W tym celu przypisałem skalę ocen, w której rzadkie = 1, kilka = 2, umiarkowane = 3 i wiele = 4. Uśredniłem wyniki i zapisałem je w tabeli danych.
Wyniki
Okazało się, że średni wynik dla bakterii ludzkich wynosi 3, co oznacza ocenę „umiarkowaną”. Średnia suma dla psich bakterii wynosiła 2,7 (między „nielicznymi” a „umiarkowanymi”). Średnia suma Gram-ujemnych psich bakterii wynosiła 0,9, co jest zjawiskiem „rzadkim”. Średnia całkowita liczba bakterii Gram-ujemnych wynosiła 0,2, co można by uznać za „bardzo rzadkie”. Średnia suma Gram-dodatnich bakterii dla psów wynosiła 1,9, czyli prawie „niewiele”. Średnia liczba bakterii Gram-dodatnich u ludzi wynosiła 2,8, co jest wartością prawie „umiarkowaną”. (Liczby te zostaną zinterpretowane w dalszej części mojego wniosku.)
Średnia liczba bakterii Gram-dodatnich w ustach człowieka wynosiła 4.2 kolonie. Ludzkie usta zawierały więcej bakterii Gram-dodatnich (rodzaj bakterii zwykle występujących w ustach lub na skórze) niż psy. Jednak ludzkie usta miały mniej bakterii Gram-ujemnych (ten typ bakterii występuje głównie w jelitach) niż psy? Ma to sens, ponieważ psy prawdopodobnie otrzymują bakterie Gram-ujemne z wąchania psich odchodów lub psich tyłków. Ludzie prawdopodobnie mają więcej bakterii Gram-dodatnich ze względu na środowisko w ustach.
Uśredniłem również jakość płytek lub ile różnych rodzajów bakterii znaleziono na każdej płytce (patrz wykres). Średnia suma dla psów wynosiła 5,6 różnych kolonii bakteryjnych. Średnia całkowita dla ludzi wynosiła 4,1 różnych rodzajów kolonii bakteryjnych. Średnia liczba gramów ujemna liczba bakterii w ustach psa to 2 kolonie. Średnia liczba bakterii Gram-ujemnych w jamie ustnej człowieka wynosiła 0,2 kolonii (jedna osoba na pięć miała jedną kolonię bakterii Gram-ujemnych). Średnia liczba bakterii Gram-dodatnich w ustach psa wynosiła 3,7 kolonie. (Liczby te zostaną również zinterpretowane w moim wniosku.)
Wykres pokazuje, że ludzkie usta mają więcej bakterii Gram-dodatnich, ale mniej bakterii Gram-ujemnych niż psy (jak pokazano w tabeli Średnie dane). Psy mają większą liczbę kolonii bakteryjnych. Może to być spowodowane tym, że psy zbierają wiele różnych rodzajów bakterii Gram-ujemnych, wąchając odchody i dno innych psów. Psy również zbierają bakterie z rzeczy, które wąchają i lizają. Chociaż ludzie często myją zęby i usta, w ustach wciąż znajduje się dużo bakterii. Dzieje się tak prawdopodobnie dlatego, że na świecie istnieje wiele nieszkodliwych bakterii, które naturalnie żyją w ustach człowieka.
Wniosek
Doszedłem do wniosku, że pies i flora jamy ustnej człowieka jest bardzo różna. (Flora oznacza bakterie występujące w jamie ustnej lub gdziekolwiek indziej). Bakterie występujące w jamie ustnej człowieka są bardziej podobne do bakterii jamy ustnej innych ludzi niż bakterie występujące w jamie ustnej psa.
Doszedłem też do wniosku, że psy „usta są czystsze od ludzi” pod pewnymi względami i brudniejsze z innych powodów. Ludzie mają więcej bakterii w ustach niż psy, biorąc pod uwagę całkowitą liczbę bakterii. Większość ludzi miało „umiarkowaną” liczbę bakterii, a większość psów miała „niewiele” bakterii. Możliwym wytłumaczeniem tego może być to, że psy dużo dyszą i może podczas dyszenia bakterie wypadają z ich języków wraz ze śliną. Ale psy miały więcej rodzajów bakterii. Średnia liczba różnych kolonii bakteryjnych w ustach psa wynosiła około 5,7. Średnia liczba różnych kolonii bakteryjnych w ustach człowieka wynosiła około 4,1. Myślę, że dzieje się tak, ponieważ psy wąchają i liżą różne rzeczy, takie jak dywany, podłogi, krzesła, trawę itp., Więc zbierają bakterie z wielu miejsc.
Psy mają więcej bakterii Gram-ujemnych w ich ustach. Myślę, że dzieje się tak dlatego, że często wąchają i liżą rzeczy na ziemi. Ponieważ bakterie Gram-ujemne zwykle znajdują się tylko w jelitach, być może psy dostają je do ust, ponieważ wąchają dna innych psów. Kiedy to robią, mogą dostać do nosa bakterie Gram-ujemne, które były w jelita drugiego psa; potem pies będzie polizał nos, dostając bakterie do pyska. Ludzie mają w ustach więcej bakterii Gram-dodatnich. Myślę, że dzieje się tak, ponieważ ludzkie usta zapewniają środowisko odpowiednie dla bakterii Gram-dodatnich.
Podsumowując, czy pozwolę mojemu psu nadal mnie lizać? Odpowiedź na pytanie brzmi: tak! Nie będę miała wyrzutów sumienia, że pozwolę mojemu psu polizać mnie, ponieważ odkryłem, że bakterie jamy ustnej człowieka i psa są różne, więc bakterie jamy ustnej mojego psa nie wyrządzają mi krzywdy.
Dalsze badania
Chciałbym zbadać, jakie rodzaje bakterii Gram-ujemnych znajdują się w pyskach psów i skąd one pochodzą, aby sprawdzić, czy moje hipotezy są prawdziwe. Chciałbym również sprawdzić, czy codzienne szczotkowanie zębów psa pomogłoby w zapobieganiu rozwojowi szkodliwych bakterii w ich pyskach. Przeprowadzenie tego eksperymentu na większą skalę z większą liczbą osób pomoże potwierdzić mój wniosek. Wiadomo, że dane są bardziej wiarygodne, gdy istnieją jest więcej przedmiotów poddawanych testom.
Podziękowania
Chciałbym podziękować mojej mamie za zachęcenie mnie do napisania stypendium na pracę w Państwowym Laboratorium Higienicznym na Uniwersytecie Iowa. Chciałbym podziękować Gabrielli Gerken za bycie wspaniałym mentorem i za to, że nauczyła mnie tak wiele na temat posiewu bakterii i zrozumienia barwienia Grama. Chciałbym podziękować mojemu tacie za pomoc w zrozumieniu świata bakterii.
Jestem bardzo wdzięczny, że mogłem doświadczyć pracy w laboratorium uniwersyteckim w wieku 13 lat. Nauczyłem się tak dużo pracy z płytkami agarowymi i bakteriami. Będę bardzo szczęśliwy, jeśli nie wygram, ponieważ doświadczenie było niesamowite i bardzo pouczające i bardzo się cieszę mogę dzielić się swoimi odkryciami ze światem.
Bibliografia
„Bakterie”. Wikipedia. 29 listopada 2009.Źródło: http://en.wikipedia.org/wiki/Bacteria
Brook, I. „Mikrobiologia i leczenie zakażeń ran po ugryzieniu u ludzi i zwierząt”. Primary Care 1 (30 marca 2003): 25-39.