В конце 1890-х годов Альфред МакКонки работал в Ливерпульском университете в составе Королевской комиссии по очистке сточных вод.
Комиссии было поручено защитить население от заболеваний, передающихся через воду, путем разработки передовых методов очистки сточных вод. Чтобы оценить эффективность различных режимов очистки сточных вод, нужно было определить, остаются ли фекалии в воде после очистки.
Часть работы МакКонки в комиссии заключалась в исследовании источников питьевой воды на наличие грамотрицательных энтеробактерий. Для идентификации образцы воды высевали на твердые среды, выросшие колонии подсчитывали и идентифицировали. Однако работа МакКонки осложнялась тем, что даже в одном миллилитре очищенной воды могли присутствовать сотни, даже тысячи бактерий. Многие из них не являлись потенциально опасными. Даже несмотря на разбавление оказалось очень трудно выделить и идентифицировать в образцах именно энтеробактерии.
Поэтому МакКонки нужен был способ ограничить рост фоновой микрофлоры и позволить расти только интересующим его бактериям. Среды, которые подходят для этой задачи, сегодня известны как селективные среды. Стратегия МакКонки по отбору энтеробактерий заключалась в добавлении желчных кислот в стандартную среду. Желчные кислоты являются токсичными для большинства микроорганизмов.
Однако энтеробактерии должны выдерживать постоянную атаку желчных кислот в кишечнике. Поэтому они выработали механизмы резистентности к ним. Благодаря этому фактору энтеробактерии (и некоторые другие грамотрицательные бактерии, в частности, Pseudomonas), в отличие от подавляющего большинства других бактерий, растут на средах, содержащих желчь.
Помимо обогащения для грамотрицательных бактерий, МакКонки также хотел иметь возможность различать между собой типы энтеробактерий. Особый интерес представляло определение того, относится ли колония к виду Escherichia coli (тогда Bacillus coli communis) или к виду Salmonella enterica serovar Typhi (тогда B. typhi abdominalis). Хотя для окончательной идентификации этих организмов требовались дополнительные исследования, МакКонки использовал предыдущее наблюдение Теодора Эшериха (в которого назван род Escherichia) о том, что E. coli ферментирует лактозу, тогда как Salmonella не ферментирует лактозу. С помощью этого факта можно было быстро дифференцировать колонии визуально.
Когда бактерии ферментируют сахар, pH среды становится кислым. Кислотность нельзя наблюдать напрямую, поэтому ферментация сахаров традиционно оценивалась в бульонных средах, содержащих химический индикатор pH (часто лакмус). Однако если бульонные среды содержали более одного микроорганизма, как это часто случалось с образцами воды МакКонки, любые ферментирующие бактерии понижали рН и скрывали присутствие неферментирующих организмов. МакКонки нужен был способ оценки ферментации лактозы на отдельных колониях на твердой среде. Для этого он добавил лактозу непосредственно в агар. Изменения pH, связанные с ферментацией, было видно благодаря тому, что желчные кислоты выпадают в осадок в кислой среде. Таким образом, колонии, ферментирующие лактозу, были окружены взвесью осажденной желчи.
После того, как первое описание агара МакКонки было опубликовано в журнале The Lancet в 1900 году, эту среду быстро начали использовать те, кто интересовался микробиологией воды. Однако другие ученые заметили, что оригинальный рецепт МакКонки имел некоторые ограничения. Одним из них была сложность оценки ферментации лактозы в организмах, которые в процессе ферментации не вырабатывали достаточно кислоты для осаждения желчи. Чтобы решить эту проблему, Альберт Грюнбаум и Эдвард Хьюм добавили нейтральный красный, индикатор рН, который переходит от желтого цвета при основном рН к красному при кислом или нейтральном рН. Это добавление позволило повысить чувствительность обнаружения ферментации лактозы.
Еще одним ограничением было то, что желчь была единственным фактором селективности. Это позволяло расти грамположительным организмам, устойчивым к желчи. Модификация Грюнбаума и Хьюма дополнительно содержала кристаллический фиолетовый – краситель, который, как ранее показали Вильгельм фон Дригальски и Генрих Конради, ингибирует грамположительные микроорганизмы. Это добавление было важно для повышения селективности, чтобы выделить именно Enterococcus spp.
К 1930 году в справочнике микробиологических сред было опубликовано 10 модификаций агара МакКонки. Они включали вариации содержания желчи, замену лактозы другими сахарами, изменение показателя pH или добавление неорганических солей. Среди всех этих вариантов именно формула Грюнбаума и Хьюма выдержала испытание временем и является (с небольшими изменениями) основой современного агара МакКонки.
Почти 120 лет спустя агар МакКонки по-прежнему широко распространен в клинических лабораториях, где он регулярно используется для выделения неспорообразующих грамотрицательных организмов из культур раневого отделяемого, мочи, кала и крови. Кроме того, он используется как важный инструмент для тестирования качества воды. Несмотря на фундаментальные изменения в микробиологической практике, включая автоматизацию, появление молекулярной генетики и масс-спектрометрии, представляется вполне вероятным, что среда МакКонки по-прежнему будет использоваться в обозримом будущем.
Комиссии было поручено защитить население от заболеваний, передающихся через воду, путем разработки передовых методов очистки сточных вод. Чтобы оценить эффективность различных режимов очистки сточных вод, нужно было определить, остаются ли фекалии в воде после очистки.
Часть работы МакКонки в комиссии заключалась в исследовании источников питьевой воды на наличие грамотрицательных энтеробактерий. Для идентификации образцы воды высевали на твердые среды, выросшие колонии подсчитывали и идентифицировали. Однако работа МакКонки осложнялась тем, что даже в одном миллилитре очищенной воды могли присутствовать сотни, даже тысячи бактерий. Многие из них не являлись потенциально опасными. Даже несмотря на разбавление оказалось очень трудно выделить и идентифицировать в образцах именно энтеробактерии.
Поэтому МакКонки нужен был способ ограничить рост фоновой микрофлоры и позволить расти только интересующим его бактериям. Среды, которые подходят для этой задачи, сегодня известны как селективные среды. Стратегия МакКонки по отбору энтеробактерий заключалась в добавлении желчных кислот в стандартную среду. Желчные кислоты являются токсичными для большинства микроорганизмов.
Однако энтеробактерии должны выдерживать постоянную атаку желчных кислот в кишечнике. Поэтому они выработали механизмы резистентности к ним. Благодаря этому фактору энтеробактерии (и некоторые другие грамотрицательные бактерии, в частности, Pseudomonas), в отличие от подавляющего большинства других бактерий, растут на средах, содержащих желчь.
Помимо обогащения для грамотрицательных бактерий, МакКонки также хотел иметь возможность различать между собой типы энтеробактерий. Особый интерес представляло определение того, относится ли колония к виду Escherichia coli (тогда Bacillus coli communis) или к виду Salmonella enterica serovar Typhi (тогда B. typhi abdominalis). Хотя для окончательной идентификации этих организмов требовались дополнительные исследования, МакКонки использовал предыдущее наблюдение Теодора Эшериха (в которого назван род Escherichia) о том, что E. coli ферментирует лактозу, тогда как Salmonella не ферментирует лактозу. С помощью этого факта можно было быстро дифференцировать колонии визуально.
Когда бактерии ферментируют сахар, pH среды становится кислым. Кислотность нельзя наблюдать напрямую, поэтому ферментация сахаров традиционно оценивалась в бульонных средах, содержащих химический индикатор pH (часто лакмус). Однако если бульонные среды содержали более одного микроорганизма, как это часто случалось с образцами воды МакКонки, любые ферментирующие бактерии понижали рН и скрывали присутствие неферментирующих организмов. МакКонки нужен был способ оценки ферментации лактозы на отдельных колониях на твердой среде. Для этого он добавил лактозу непосредственно в агар. Изменения pH, связанные с ферментацией, было видно благодаря тому, что желчные кислоты выпадают в осадок в кислой среде. Таким образом, колонии, ферментирующие лактозу, были окружены взвесью осажденной желчи.
После того, как первое описание агара МакКонки было опубликовано в журнале The Lancet в 1900 году, эту среду быстро начали использовать те, кто интересовался микробиологией воды. Однако другие ученые заметили, что оригинальный рецепт МакКонки имел некоторые ограничения. Одним из них была сложность оценки ферментации лактозы в организмах, которые в процессе ферментации не вырабатывали достаточно кислоты для осаждения желчи. Чтобы решить эту проблему, Альберт Грюнбаум и Эдвард Хьюм добавили нейтральный красный, индикатор рН, который переходит от желтого цвета при основном рН к красному при кислом или нейтральном рН. Это добавление позволило повысить чувствительность обнаружения ферментации лактозы.
Еще одним ограничением было то, что желчь была единственным фактором селективности. Это позволяло расти грамположительным организмам, устойчивым к желчи. Модификация Грюнбаума и Хьюма дополнительно содержала кристаллический фиолетовый – краситель, который, как ранее показали Вильгельм фон Дригальски и Генрих Конради, ингибирует грамположительные микроорганизмы. Это добавление было важно для повышения селективности, чтобы выделить именно Enterococcus spp.
К 1930 году в справочнике микробиологических сред было опубликовано 10 модификаций агара МакКонки. Они включали вариации содержания желчи, замену лактозы другими сахарами, изменение показателя pH или добавление неорганических солей. Среди всех этих вариантов именно формула Грюнбаума и Хьюма выдержала испытание временем и является (с небольшими изменениями) основой современного агара МакКонки.
Почти 120 лет спустя агар МакКонки по-прежнему широко распространен в клинических лабораториях, где он регулярно используется для выделения неспорообразующих грамотрицательных организмов из культур раневого отделяемого, мочи, кала и крови. Кроме того, он используется как важный инструмент для тестирования качества воды. Несмотря на фундаментальные изменения в микробиологической практике, включая автоматизацию, появление молекулярной генетики и масс-спектрометрии, представляется вполне вероятным, что среда МакКонки по-прежнему будет использоваться в обозримом будущем.
