Colonna di Vinogradskij
# Colonna di Vinogradskij

La colonna di Vinogradskij è un semplice dispositivo per la cultura di una grande diversità di microrganismi. Inventato da Sergej Vinogradskij il dispositivo è costituito da una colonna di fango e acqua di stagno, con l'aggiunta di una fonte di carbonio come carta da giornale (contenente cellulosa), o gusci d'uovo (contenenti carbonato di calcio) e una fonte di zolfo come il gesso (solfato di calcio) o rosso d'uovo.

Esponendo la colonna alla luce del sole per parecchi mesi, si producono in seno alla colonna un gradiente di aerobiosi/anaerobiosi e un gradiente di concentrazione di zolfo. Questi due gradienti causano la crescita di una notevole diversità di microrganismi come clostridium, desulfovibrio, chlorobium, chromatium, rhodomicrobium, beggiatoa, e molte altre specie di batteri, cianobatteri, e alghe.

Nella colonna si formano numerosi gradienti di concentrazione, a seconda delle sostanze nutritive aggiunte, che comportano la crescita di una varietà di organismi di cui sopra. Possiamo distinguere due fasi, la fase aerobica acqua e fango e la fase anaerobica costituita dal fondo. A causa della bassa solubilità dell'ossigeno in acqua rapidamente l'acqua diventa anossica verso l'interfaccia del fango e acqua.

## Realizzazione

La colonna è costituita da una miscela di ingredienti di massima. Un cilindro di vetro o un tubo di plastica (30 centimetri di lunghezza e 5 centimetri di diametro, le misure esatte non sono critiche) è riempito per un terzo di fango di stagno, rimuovendo legnetti, detriti e/o bolle d'aria. Il fango è addizionato di circa lo 0,25% w/w di carbonato di calcio e di circa lo 0,50% w/w di solfato di calcio o di solfato di sodio, gusci d'uovo e tuorlo d'uovo, rispettivamente, sono ricchi di questi minerali e sono generalmente utilizzati allo scopo. Si mescola il tutto con pezzi di carta da giornale tagliuzzata o fieno (per la cellulosa). Un ulteriore livello anaerobico si realizza con l'aggiunta di solo fango, portando il contenitore a essere pieno per due terzi. L'ultimo terzo è costituito per metà da acqua di stagno e per metà da aria. La colonna è sigillata ermeticamente per evitare l'evaporazione di acqua e lasciata ad incubare per diversi mesi a temperatura ambiente in forte luce naturale.

| Tre differenti colonne di Vinogradskij nello stato iniziale. Contengono acqua e fango presi da un fiume, le ultime due colonne sulla destra sono state modificate con l'aggiunta di fosfato, nitrato e zolfo. Queste aggiunte promuovono la crescita di una varietà di batteri dalle regioni anaerobiche a quelle aerobiche della colonna. | Le stesse colonne dopo 7 settimane. Si nota la crescita di alghe, cianobatteri e altre colonie batteriche. Di notevole interesse sono le zone di color rosso della colonna centrale, indicative della crescita di batteri porpora non-sulfurei (cioè Rhodospirillaceae). Nella terza colonna, la zona rossa indica la crescita di colonie di batteri sulfurei porpora (Chromatium). |
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La colonna di Vinogradskij rimane un'affascinante dimostrazione di fototrofia, chemioautotrofia ed ecologia dei microrganismi, come dimostrato dalle conferenze di microbiologia in tutto il mondo.

## Tabella riepilogativa

| Microrganismi e ordine di comparsa (dall'alto verso il basso della colonna) | Principali generi rappresentativi | Fonte di energia | Fonte di Carbonio | Reazioni principali correlate | Trofismo | Condizioni ambientali |
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| Protisti, Diatomee, Cianobatteri | Vari | | | | Fotosintesi o Eterotrofia, Fotosintesi, Fotosintesi | Aerobiosi |
| Batteri zolfo ossidanti | Thiobacillus | $H_2S$ | | $H_2S$ → Zolfo e composti ossidati dello zolfo (Ossidazione) | Chemiolitotrofo | Aerobico |
| Batteri zolfo ossidanti | Beggiatoa | $H_2S$ | $CO_2$ in anaerobiosi, carbonio organico in aerobiosi | $H_2S$ → Zolfo (Ossidazione) | Chemiolitotrofo | Anaerobico facoltativo |
| Batteri porpora non-sulfurei | Rhodospirillum | Luce e Carbonio organico | Carbonio organico | Fotosintesi | Fotoorganotrofo | Anaerobico facoltativo |
| Batteri sulfurei porpora | Chromatium | $H_2S$ e luce | $Co_2$ (dal Carbonato di calcio) | $H_2S$ → Zolfo insolubile e solfati | Fotolitotrofo | Anaerobico |
| Batteri sulfurei verdi | Chlorobium | $H_2S$ e luce | $CO_2$ (dal Carbonato di calcio) | $H_2S$ → Zolfo insolubile e solfati | Fotolitotrofo | Anaerobico |
| Batteri solforiduttori | Desulfovibrio | Idrogeno solfato | | Solfati → $H_2S$ (riduzione solfati) | Chemiolitotrofo | Anaerobico aerotollerante |
| Batteri anaerobi obbligati non-sulfurei | Clostridium | Fermentazione anaerobica del Glucosio (ottenuto dalla degradazione della Cellulosa) | Cellulosa (dalla carta) | Cellulosa → Glucosio (Ossidazione) | Eterotrofo | Anaerobico obbligato |
