Ζωγραφίζοντας σε ένα τρυβλίο πέτρι Teach article

Μετάφραση από τους: Μπάρκα Θανάση, Σιώζο Κωνσταντίνο, Τσομώκου Βασιλική (μαθητές λυκείου), Γκουντρομίχο Κωνσταντίνο (καθηγητή Φυσικών Επιστημών). Δημιουργήστε…

Ακούγοντας τη λέξη βακτήρια, πολλοί μαθητές μπορεί να πεταχτούν από τη θέση τους. Αλλά ενώ τα βακτήρια θεωρούνται βλαβερά, συνδεδεμένα στο μυαλό μας με μολύνσεις ή αρρώστιες, τα περισσότερα στην πραγματικότητα είναι αβλαβή για τους ανθρώπους ενώ πολλά είναι και ωφέλιμα.

Μαζί με άλλους μικροοργανισμούς (όπως οι ιοί και οι μύκητες w1), τα βακτήρια είναι πολύ μικρά για να τα δει κανείς με γυμνό μάτι. Βρίσκονται όμως παντού τριγύρω μας. Ένας τρόπος να αποκαλύψουμε αυτούς τους μικροοργανισμούς είναι να τους καλλιεργήσουμε σε ένα τρυβλίο πέτρι με άγαρ (επίσης γνωστό ως τρυβλίο άγαρ), μια πολύ δημοφιλή δραστηριότητα στα σχολεία.

Στις μέρες μας, αυτή η απλή ιδέα έχει μεταμορφωθεί σε μια μορφή τέχνης: σε όλο τον κόσμο άνθρωποι τώρα χρησιμοποιούν βακτήρια για να δημιουργήσουν όμορφη “τέχνη άγαρ” w2. Χρησιμοποιώντας ένας συρμάτινος κρίκος εμβολιασμού, διαφορετικά είδη μικροοργανισμών με διάφορα χρώματα ζωγραφίζονται προσεκτικά σε τρυβλίο άγαρ. Το τρυβλίο τοποθετείται για επώαση ώστε να βοηθηθούν τα βακτήρια να αναπτυχθούν, ελπίζοντας ότι θα εξελιχθούν σε ένα μικροβιολογικό αριστούργημα.

Agar art
“ Ψάχνοντας τον Νέμο ”, μικροβιακή ζωγραφική από κοράλλια από τον τεχνολόγο μικροβιολόγο
Andrew Simor/Linh Ngo/American Society for Microbiology (Αμερικανική Εταιρεία Μικροβιολογίας)
 

Η παραγωγή τέχνης άγαρ στο σχολείο (μολονότι χρησιμοποιείται μια απλοποιημένη προσέγγιση) είναι ένας παιχνιδιάρικος τρόπος να εντάξετε τους μαθητές σας στο κόσμο των μικροοργανισμών. Οι βιωματικές δραστηριότητες που περιγράφονται σε αυτό το άρθρο είναι ιδανικές για μαθητές ηλικίας 9-11 ετών  και είναι ένας αξιόλογος τρόπος για να μάθουν για τα βακτήρια.

Προσφέρουμε, ακόμα, μια απλή εισαγωγική δραστηριότητα για να μάθουν για την υγιεινή των χεριών. Αν και είναι σημαντικό να επισημάνετε στη τάξη σας ότι δεν είναι όλα τα βακτήρια βλαβερά, πρέπει να δώσετε επίσης σημασία στο καλό πλύσιμο των χεριών που βοηθά στον έλεγχο εξάπλωσης των μεταδιδόμενων ασθενειών.

Αν επιλέξετε να κάνετε τις παρακάτω δραστηριότητες τη μία μετά την άλλη, θυμηθείτε ότι πρέπει να αφήσετε να περάσουν τουλάχιστον δύο μέρες μεταξύ κάθε δραστηριότητας ως χρόνος επώασης.

Σημείωση για την ασφάλεια

Για τις ακόλουθες διαδικασίες οι μαθητές προτείνεται να φορούν ρόμπες εργαστηρίου. Οι μαθητές δεν πρέπει να τρώνε ούτε να πίνουν στη τάξη/εργαστήριο, ούτε να βάζουν τα δάχτυλα τους ή οποιαδήποτε άλλη ουσία στο στόμα τους. Όταν τα τρυβλία με το άγαρ έχουν επωαστεί, οι μαθητές δεν πρέπει να βγάλουν το καπάκι από τα τρυβλία.

Για να ακολουθηθούν οι καθιερωμένες οδηγίες, όλα τα μολυσμένα απόβλητα (π.χ. αναλώσιμοι κρίκοι εμβολιασμού και πλάκες άγαρ) θα πρέπει να πετάγονται σε κατάλληλα δοχεία και να συλλέγονται από υπηρεσίες υπεύθυνες για περισυλλογή εργαστηριακών αποβλήτων. Εάν αυτό δεν είναι δυνατόν, ο μολυσμένος εξοπλισμός μπορεί να απολυμανθεί με τη χρήση απολυμαντικού (π.χ. χλωρίνη) και να πεταχτεί στα κανονικά απορρίμματα σας.

Δραστηριότητα 1: Βακτηριακά αποτυπώματα

Η πλύση των χεριών μας αποτελεί τη πιο σημαντική μέθοδο αποφυγής διάδοσης μιας μόλυνσης. Με αυτή την απλή δραστηριότητα, οι μαθητές ανακαλύπτουν τη σημασία της καλής υγιεινής των χεριών τους συγκρίνοντας δύο πλάκες άγαρ με αποτυπώματα του χεριού τους – μία που προηγείται του πλυσίματος και μία που έπεται. Αυτή η δραστηριότητα διαρκεί περίπου μια ώρα, και οι μαθητές θα πρέπει να δουλέψουν ατομικά.

Υλικά

Κάθε μαθητής θα πρέπει να έχει πρόσβαση στα ακόλουθα:

  • Δύο έτοιμες πλάκες άγαρ w3 (στο τυπικό μέγεθος των 100 mm διάμετρο.)
  • Ανεξίτηλο μαρκαδόρο
  • Σαπούνι χεριών (ή αντιβακτηριδιακό σαπούνι), νερό και χαρτοπετσέτες

Procedure

Pupils press their fingers onto agar
Εικόνα 1: Οι μαθητές
πιέζουν τα δάχτυλά τους
στο τρυβλίο με το άγαρ για
να μεταφέρουν τα βακτήρια
στο άγαρ.

Ana Margarida Madureira
 

Καθοδηγήστε τους μαθητές ακολουθώντας τα παρακάτω βήματα δείχνοντάς τους τη διαδικασία αν χρειαστεί:

  1. Χρησιμοποιώντας έναν μαρκαδόρο, βάλτε ετικέτα στις δύο πλάκες “πριν” και “μετά” στην πίσω πλευρά τους, μαζί με το όνομα σας. Όταν γυρίζετε την πλάκα ανάποδα κρατήστε το καπάκι προκειμένου να αποφύγετε να πέσει.
  2. Τοποθετήστε τα τρυβλία με το άγαρ  στο τραπέζι (με την το καπάκι προς τα πάνω) και αφαιρέστε το κάλυμμα της πλάκας με την ένδειξη “πριν”.
  3. Πιέστε τα δάχτυλά σας σταθερά πάνω στο άγαρ (εικόνα 1) και στη συνέχεια  σηκώστε τα.
  4. Επανατοποθετήστε το κάλυμμα και καθαρίστε τα χέρια σας με σαπούνι και νερό. Στεγνώστε τα καλά χρησιμοποιώντας χαρτοπετσέτες.
  5. Επαναλάβετε τη διαδικασία για το τρυβλίο με το άγαρ με την ένδειξη «μετά», πιέζοντας τα δάχτυλά σας σταθερά πάνω στο άγαρ.
  6. Επανατοποθετήστε το καπάκι και πλύνετε τα χέρια σας, μετά που έχετε αγγίξει το άγαρ.
  7. Αφήστε και τα δύο τρυβλία σε ασφαλή θέση στην τάξη για να επωαστούν σε θερμοκρασία δωματίου (π.χ. 20ºC) για 48-72 ώρες ή μέχρι να δείτε μερικές βακτηριακές αποικίες.

Παρατήρηση και συζήτηση

Όταν τα τρυβλία με το άγαρ είναι έτοιμα, ζητήστε από τους μαθητές σας να συγκρίνουν τα αποτυπώματα τους «πριν» και «μετά» (εικόνες 2 και 3). Οι ακόλουθες ερωτήσεις και εργασίες μπορούν να τους ενθαρρύνουν να αναλύσουν τα αποτελέσματα:

  • Τι παρατηρείτε στα τρυβλία με το άγαρ; Τι είναι οι κουκίδες; Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι κουκίδων (π.χ. διαφορετικά χρώματα και σχήματα);
  • Υπάρχει διαφορά στη βακτηριακή ανάπτυξη μεταξύ των αποτυπωμάτων «πριν» και «μετά»; Τι δείχνει αυτό;
  • Μετρήστε τις τελείες σε κάθε τρυβλίο για να υπολογίσετε τον αριθμό των βακτηριακών αποικιών. Εάν υπάρχουν πάρα πολλά σημεία για να μετρήσετε, κάντε μια εκτίμηση για ολόκληρη την πλάκα άγαρ με βάση ένα τμήμα της. Καταγράψτε αυτό σε έναν κοινό πίνακα τάξης (βλ. Πίνακα 1).
  • Συγκρίνετε τα τρυβλία με άγαρ με αυτά των άλλων μαθητών της τάξης σας. Γιατί ορισμένα τρυβλία έχουν μεγαλύτερη ανάπτυξη από άλλα;
  • Τι σας λέει αυτό για την υγιεινή των χεριών σας ή για την υγιεινή των συνομηλίκων σας; Τι θα προτείνατε στους συνομηλίκους σας βάσει αυτών των αποτελεσμάτων;

Από την προηγούμενη εμπειρία, οι μαθητές συχνά εκπλήσσονται από τον αριθμό των αποικιών στα τρυβλία – και από την ποικιλία χρωμάτων και σχημάτων των διαφόρων βακτηριακών αποικιών. Η δραστηριότητα μπορεί επίσης να αποτελέσει μάθημα για μαθητές με λάθος τεχνικές πλύσης των χεριών, οι οποίοι δεν βλέπουν καμία αλλαγή (ή ακόμη και αύξηση των βακτηρίων) μεταξύ των πλακιδίων «πριν» και «μετά».

'Before' and 'after' agar plates for pupil 10
Σχήμα 2: Πλάκες άγαρ “πριν” (αριστερά) και “μετά” (δεξιά) για τον μαθητή 10 (βλέπε Πίνακα 1), που παρουσιάζουν μείωση στα βακτήρια μετά από πλύσιμο των χεριών
Ana Margarida Madureira
 
'Before' and 'after' agar plates for pupil 8
Σχήμα 3: Πλάκες άγαρ “πριν” (αριστερά) και “μετά” (δεξιά) για το μαθητή 8 (βλέπε πίνακα 1), παρουσιάζοντας μικρή αύξηση στα βακτήρια μετά από πλύσιμο των χεριών
Ana Margarida Madureira
 
Πίνακας 1: Αριθμός αποικιών πριν και μετά από πλύσιμο των χεριών για 23 μαθητές που πραγματοποίησαν τη δραστηριότητα στην τάξη τους
 Μαθητής Πριν Μετά Ποσοστιαία μεταβολή
1 144 140 -3%
2 424 208 -51%
3 36 18 -50%
4 110 60 -45%
5 138 118 -14%
6 86 98 +14%
7 55 27 -51%
8 449 490 +9%
9 148 96 -35%
10 600 85 -86%
11 125 69 -45%
12 600 289 -52%
13 68 41 -40%
14 600 245 -59%
15 309 261 -16%
16 67 18 -73%
17 132 108 -18%
18 107 120 +12%
19 82 32 -61%
20 348 234 -33%
21 54 6 -89%
22 92 46 -50%
23 125 127 +2%

Δραστηριότητα 2: Μικροβιακή «μπογιά»

Πριν δημιουργήσουν τέχνη άγαρ στην τελευταία δραστηριότητα, οι μαθητές πρέπει να καλλιεργήσουν τα επιλεγμένα βακτήρια που θα χρησιμοποιήσουν ως «μπογιά» στους κενούς «καμβάδες» από άγαρ. Ο εμβολιασμός με τα βακτήρια του τρυβλίου άγαρ διαρκεί περίπου 15 λεπτά, έπειτα από τον οποίο πρέπει να επωαστεί το τρυβλίο.

Υλικά

Κάθε μαθητής χρειάζεται:

  • Ένα έτοιμο τρυβλίο με άγαρ
  • κρίκος εμβολιασμού μιας χρήσης
  • Τρυβλίο με άγαρ με ταμπέλα που αναγράφεται «πριν», από τη δραστηριότητα 1(ή εναλλακτικά μια έτοιμη καλλιέργεια του Staphylococcus epidermidis)

Διαδικασία

Καθοδηγήστε τους μαθητές όπως παρακάτω, δείχνοντάς τους την διαδικασία αν χρειαστεί:

  1. Εντοπίστε το Βακτήριο S.epidermidis στο τρυβλίο με το άγαρ που αναγράφεται «πριν». Το S.epidermidis είναι κομμάτι της φυσιολογικής χλωρίδας του ανθρώπινου δέρματος και είναι τυπικά άσπρου χρώματος, δημιουργώντας στρογγυλές αποικίες με διάμετρο των 1-2 mm. Εναλλακτικά, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μία καλλιέργεια του εμπορίου.
  2. Μεταφέρετε το S.epidermidis στο άκρο του κρίκου εμβολιασμού(δείτε την εικόνα 4)
  3. Πάρτε ένα  καινούργιο τρυβλίο με άγαρ και, χρησιμοποιώντας τον κρίκο, απλώστε τα βακτήρια σε λωρίδες κατά μήκος της επιφάνειας του άγαρ (δείτε την εικόνα 5 για το τελικό ραβδωτό μοτίβο). ξεκινήστε σχεδιάζοντας γραμμές στο πρώτο τεταρτοκύκλιο του άγαρ, κρατώντας τον κρίκο όπως θα κρατούσατε ένα στυλό. Μην το βυθίσετε μέσα στο άγαρ – απλώς αγγίξτε την επιφάνεια.
  4. Γυρίστε το τρυβλίο 90º και σχηματίστε λωρίδες κατά μήκος του δεύτερου τεταρτοκύκλιου.
  5. Γυρίστε το τρυβλίο ξανά 90º και σχεδιάστε ένα ζιγκ ζαγκ ανάμεσα στα άλλα ζωγραφισμένα τεταρτοκύκλια.
  6. Τοποθετήστε το καπάκι στο τρυβλίο και επωάστε το σε θερμοκρασία δωματίου για 48-72 ώρες ή μέχρι το τρυβλίο να είναι επαρκώς καλυμμένο από τις αποικίες του S. epidermidis (σχήμα 6)

Αν επιθυμείτε, επαναλάβετε την παραπάνω διαδικασία με άλλα βακτήρια (ίσως διαφορετικών χρωμάτων ή διαφορετικών σχηματισμών αποικιών) που είναι παρόντα στο τρυβλίο με την ετικέτα «πριν», ή χρησιμοποιώντας καλλιέργειες του εμπορίου. Εμβολιάσετε το καθένα από τα βακτήρια σε νέο τρυβλίο χρησιμοποιώντας ένα νέο κρίκο εμβολιασμού.

Transfer S. epidermis
Σχήμα 4: Μεταφέροντας το S. epidermidis από το τρυβλίο με άγαρ στο κρίκο εμβολιασμού
Ana Margarida Madureira
 
Streaking pattern
Σχήμα 5: Ραβδωτό σχέδιο για την επώαση του τρυβλίου με το άγαρ, με το S. epidermidis
Ana Margarida Madureira
 
Isolated S. epidermis
Σχήμα 6: Απομονωμένο S.epidermidis για χρήση ως βακτηριακή μπογιά
Ana Margarida Madureira

Δραστηριότητα 3: Ένα ζωντανό αριστούργημα

Όταν η περίοδος επώασης λήξει, οι μαθητές είναι έτοιμοι να ξεκινήσουν να γίνονται δημιουργικοί. Προτείνουμε να διατίθενται περίπου 30 λεπτά στους μαθητές για να δημιουργήσουν τα μικροβιακά τους έργα τέχνης.

Υλικά

Κάθε μαθητής χρειάζεται:

  • Ένα έτοιμο τρυβλίο με άγαρ
  • Αναλώσιμος κρίκος εμβολιασμού (ένα για καθένα τύπο βακτηρίου που χρησιμοποιείται)
  • Τρυβλίο με άγαρ με το S.epidermidis (και/ή με άλλες καλλιέργειες)

Διαδικασία

Καθοδηγήστε τους μαθητές ακολουθώντας τα παρακάτω βήματα δείχνοντάς τους τη διαδικασία αν χρειαστεί:

  1. Μεταφέρετε το S. epidermidis  από το τρυβλίο με άγαρ στην άκρη του κρίκου εμβολιασμού.
  2. Χρησιμοποιώντας τον κρίκο σαν στυλό, ζωγράφισετε στην επιφάνεια του νέου τρυβλίου με άγαρ (σχήμα 7). Μπορείτε να ζωγραφίσετε διάφορα σχήματα, να γράψετε το όνομά σας, ή ακόμα και να σχεδιάσετε ένα ολόκληρο θέμα.
  3. Όταν χρειάζεται, συλλέξτε περισσότερα βακτήρια στον κρίκο. Αυτό συμβαίνει συνήθως κάθε φορά που έχετε τελειώσει να σχεδιάζετε μια γραμμή. Αν χρησιμοποιείτε  παραπάνω από έναν τύπο βακτηρίων για να δημιουργήσετε διαφορετικά χρώματα ή σχήματα αποικιών στην ζωγραφιά σας, χρησιμοποιήστε από έναν νέο κρίκο εμβολιασμού για κάθε καλλιέργεια.
  4. Μόλις τελειώσετε, τοποθετήστε το καπάκι στο τρυβλίο και επωάστε το σε θερμοκρασία δωματίου για 48-72 ώρες για να επιτρέψετε στο έργο τέχνης να αναπτυχθεί.

Οι μαθητές θα μείνουν έκπληκτοι όταν δουν τις ζωγραφιές τους να ζωντανεύουν. Και μέσα από τη διαδικασία, ελπίζουμε να εκτιμήσουν την βακτηριακή ποικιλομορφία που μας περιβάλλει.

Painting microbial art
Σχήμα 7: Μαθητές δημιουργούν μικροβιακή τέχνη χρησιμοποιώντας απομονωμένο S.epidermis
Ana Margarida Madureira
Examples of student agar art
Παραδείγματα “έργων τέχνης” μαθητών,  όπως φαίνεται μετά την επώαση στα τρυβλία πέτρι (πατήστε στην εικόνα για μεγέθυνση)
Ana Margarida Madureira

Download

Download this article as a PDF

Web References

Author(s)

Η Aida Duarte είναι αναπληρώτρια καθηγήτρια (με ειδίκευση) στο Faculdade Farmacia da Universidade de Lisboa της Πορτογαλίας, όπου είναι υπεύθυνη για τη διδασκαλία και τον εργαστηριακό συντονισμό του μικροβιολογικού ελέγχου. Η καθηγήτρια Duarte είναι επίσης ερευνήτρια στο Centro de Investigação Interdisciplinar Egas Moniz.

Η Ana Margarida Madureira είναι επίκουρη καθηγήτρια στο Faculdade Farmacia da Universidade de Lisboa, όπου διδάσκει φαρμακευτική χημεία. Η καθηγήτρια Madureira παρουσίασε το έργο της σχετικά με την τέχνη άγαρ για τα σχολεία στο συνέδριο 2018 Hands-on Science στη Βαρκελώνη της Ισπανίας.


Review

Αυτό το άρθρο παρέχει μια μεγάλη ευκαιρία για διεπιστημονική διδασκαλία, εισάγοντας ένα παιχνιδιάρικο τρόπο προσέγγισης τόσο της βιολογίας όσο και της τέχνης. Η δραστηριότητα θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί από έναν δάσκαλο που διδάσκει τόσο την επιστήμη όσο και την τέχνη, είτε μέσω μιας συνεργασίας μεταξύ δάσκαλου θετικών επιστημών και ενός δασκάλου καλλιτεχνικών.

Είναι ιδανικό για τη συζήτηση σχετικά με τον τρόπο εμφάνισης και καλλιέργειας των βακτηρίων και για το πώς συνδέονται με την καθημερινή ζωή. Το άρθρο θα μπορούσε επίσης να ενθαρρύνει ενδιαφέρουσες συζητήσεις σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο τα μαθήματα επιστήμης και μη-επιστήμης μπορούν να δουλευτούν παράλληλα. Θα το χρησιμοποιήσω σίγουρα στην τάξη μου.


Dr Χριστιάννα Νικολάου, δασκάλα φυσικών επιστημών, Δημοτικό σχολείο Αρχαγγέλου, Κύπρο




License

CC-BY