أمثلة من البكتيريا وخصائصها

سواء في سياق المناهج الدراسية وفي إطار التعليم الجامعي المتخصص ، يتم بالضرورة النظر في أمثلة من مملكة البكتيريا. ظهر هذا أقدم شكل من أشكال الحياة على كوكبنا في وقت أبكر من أي شكل آخر عرفه الإنسان. لأول مرة ، كما يقدر العلماء ، تشكلت البكتيريا منذ حوالي ثلاثة مليارات ونصف المليار سنة ، ولمدة حوالي مليار سنة لم تكن هناك أشكال أخرى للحياة على هذا الكوكب. تعتبر أمثلة البكتيريا وأعدائنا وأصدقائنا بالضرورة في إطار أي برنامج تعليمي ، لأن أشكال الحياة المجهرية هذه هي التي تجعل العمليات المميزة لعالمنا ممكنة.

ملامح الانتشار

أين يمكن العثور على أمثلة للبكتيريا في العالم الحي؟ نعم ، في كل مكان تقريبًا! توجد في مياه الينابيع وفي الكثبان الصحراوية وعناصر التربة والهواء والصخور الصخرية. في جليد القطب الجنوبي ، على سبيل المثال ، تعيش البكتيريا في درجة صقيع تبلغ -83 درجة ، لكن درجات الحرارة المرتفعة لا تتداخل معها - تم العثور على أشكال الحياة في المصادر حيث يتم تسخين السائل إلى +90. تتضح الكثافة السكانية للعالم المجهري من حقيقة أن البكتيريا الموجودة في غرام واحد من التربة ، على سبيل المثال ، لا تعد ولا تحصى بمئات الملايين.

يمكن للبكتيريا أن تعيش على أي شكل آخر من أشكال الحياة - على النبات أو الحيوان. يعرف الكثير من الناس عبارة "البكتيريا المعوية" ، وعلى التلفزيون يعلنون باستمرار عن المنتجات التي تعمل على تحسينها. في الواقع ، على سبيل المثال ، تتشكل فقط من البكتيريا ، أي في جسم الإنسان بشكل طبيعي ، هناك أيضًا عدد لا يحصى من أشكال الحياة المجهرية. إنها أيضًا على جلدنا ، في الفم - باختصار ، في أي مكان. بعضها ضار حقًا وحتى يهدد الحياة ، وهذا هو سبب انتشار العوامل المضادة للبكتيريا على نطاق واسع ، ولكن بدون غيرها سيكون من المستحيل ببساطة البقاء على قيد الحياة - يتعايش جنسنا في التعايش.

الظروف المعيشية

مهما كان مثال البكتيريا ، فهذه الكائنات مقاومة بشكل استثنائي ، ويمكن أن تعيش في ظروف معاكسة ، وتتكيف بسهولة مع العوامل السلبية. تحتاج بعض الأشكال إلى الأكسجين للبقاء على قيد الحياة ، بينما يمكن للبعض الآخر أن يعمل بشكل جيد بدونه. هناك العديد من الأمثلة لممثلي البكتيريا التي تعيش بشكل ممتاز في بيئة نقص الأكسجين.

أظهرت الدراسات أن أشكال الحياة المجهرية يمكن أن تعيش في الصقيع الشديد ، فهي لا تخشى الجفاف الشديد أو درجات الحرارة المرتفعة. يمكن للجراثيم التي تتكاثر بها البكتيريا أن تتأقلم بسهولة مع الغليان المطول أو المعالجة في درجات حرارة منخفضة.

ماذا يوجد هناك؟

عند فحص أمثلة البكتيريا (أعداء وأصدقاء الإنسان) ، يجب أن نتذكر أن علم الأحياء الحديث يقدم نظام تصنيف يبسط إلى حد ما فهم هذه المملكة المتنوعة. من المعتاد التحدث عن عدة أشكال مختلفة ، لكل منها اسم متخصص. لذلك ، تسمى البكتيريا على شكل كرة cocci ، والمكورات العقدية عبارة عن كرات مجمعة في سلسلة ، وإذا كان التكوين يشبه حفنة ، فإنه ينتمي إلى مجموعة المكورات العنقودية. تُعرف هذه الأشكال المجهرية من الحياة عندما تعيش بكتيريا في وقت واحد في كبسولة واحدة مغطاة بغشاء مخاطي. وتسمى هذه المكورات الثنائية. العصيات هي على شكل قضيب ، spirilla هي لولبية ، و vibrios هي مثال للبكتيريا (أي طالب يجتاز البرنامج بشكل مسؤول يجب أن يكون قادرًا على إحضاره) ، وهو مشابه في الشكل للفاصلة.

تم اعتماد هذا الاسم لأشكال الحياة المجهرية التي ، عند تحليلها بواسطة غرام ، لا تغير لونها عند تعرضها للبنفسجي الكريستالي. على سبيل المثال ، تحافظ البكتيريا الممرضة وغير الضارة الموجبة للجرام على صبغة أرجوانية حتى عند غسلها بالكحول ، ولكن البكتريا سالبة الجرام تتغير تمامًا.

عند فحص شكل الحياة المجهري بعد غسل الجرام ، يجب استخدام صبغة العقد (السافرانين) ، والتي ستؤدي إلى تحول البكتيريا إلى اللون الوردي أو الأحمر. هذا التفاعل ناتج عن هيكل الغشاء الخارجي الذي يمنع الصبغة من اختراق الداخل.

لماذا هذا مطلوب؟

إذا تم تكليف الطالب ، كجزء من دورة مدرسية ، بمهمة إعطاء أمثلة للبكتيريا ، فيمكنه عادةً أن يتذكر تلك الأشكال التي تم أخذها في الاعتبار في الكتاب المدرسي ، وقد تم تحديد ميزاتها الرئيسية بالفعل. تم اختراع اختبار البقع بدقة لاكتشاف هذه المعلمات المحددة. في البداية ، كانت الدراسة تهدف إلى تصنيف ممثلي شكل الحياة المجهري.

تسمح نتائج اختبار جرام باستخلاص استنتاجات فيما يتعلق بهيكل جدران الخلايا. بناءً على المعلومات الواردة ، يمكن تقسيم جميع النماذج المحددة إلى مجموعتين ، والتي يتم أخذها في الاعتبار أيضًا في العمل. على سبيل المثال ، البكتيريا المسببة للأمراض من فئة سالبة الجرام أكثر مقاومة لتأثير الأجسام المضادة ، لأن جدار الخلية غير قابل للاختراق ومحمي وقوي. ولكن بالنسبة للمقاومة الموجبة للجرام تتميز بانخفاض ملحوظ.

الإمراضية وخصائص التفاعل

من الأمثلة الكلاسيكية للمرض الذي تسببه البكتيريا عملية التهابية يمكن أن تتطور في مجموعة متنوعة من الأنسجة والأعضاء. في أغلب الأحيان ، يتم إثارة مثل هذا التفاعل من خلال أشكال الحياة سالبة الجرام ، لأن جدرانها الخلوية تسبب رد فعل من جهاز المناعة البشري. تحتوي الجدران على LPS (طبقة عديدات السكاريد الدهنية) ، استجابة لذلك يولد الجسم السيتوكينات. هذا يثير الالتهاب ، ويضطر الجسم المضيف إلى التعامل مع زيادة إنتاج المكونات السامة ، والذي يرجع إلى الصراع بين شكل الحياة المجهري والجهاز المناعي.

أي منها معروف؟

في الطب ، في الوقت الحاضر ، يتم إيلاء اهتمام خاص لثلاثة أشكال تسبب أمراضًا خطيرة. تنتقل بكتيريا النيسرية البنية عن طريق الاتصال الجنسي ، وتلاحظ أعراض أمراض الجهاز التنفسي عندما يصاب الجسم بـ Moraxella catarrhalis ، وأحد الأمراض الخطيرة جدًا للإنسان - التهاب السحايا - تثيره بكتيريا Neisseria meningitidis.

العصيات والأمراض

بالنظر ، على سبيل المثال ، إلى البكتيريا والأمراض التي تثيرها ، من المستحيل ببساطة تجاهل العصيات. هذه الكلمة معروفة حاليًا لأي شخص عادي ، حتى لو كان سيئًا جدًا في تخيل سمات أشكال الحياة المجهرية ، وهذه المجموعة المتنوعة من البكتيريا سالبة الجرام مهمة للغاية للأطباء والباحثين المعاصرين ، لأنها تثير مشاكل خطيرة في الجهاز التنفسي للإنسان . هناك أيضًا أمثلة معروفة لأمراض الجهاز البولي التي تسببها مثل هذه العدوى. تؤثر بعض العصيات سلبًا على عمل الجهاز الهضمي. تعتمد درجة الضرر على مناعة الشخص والشكل المحدد الذي أصاب الجسم.

ترتبط مجموعة معينة من البكتيريا سالبة الجرام بزيادة احتمالية الإصابة بعدوى المستشفيات. يعتبر الالتهاب الرئوي من أخطر أنواع التهاب السحايا الثانوي انتشارًا نسبيًا. يجب أن يكون الأكثر دقة موظفي المؤسسات الطبية في وحدة العناية المركزة.

ليثوتروفس

بالنظر إلى أمثلة التغذية البكتيرية ، ينبغي إيلاء اهتمام خاص لمجموعة فريدة من lithotrophs. هذا هو مثل هذا الشكل المجهري للحياة ، والذي بسبب نشاطه يتلقى الطاقة من مركب غير عضوي. يتم استخدام المعادن وكبريتيد الهيدروجين والأمونيوم والعديد من المركبات الأخرى التي تستقبل البكتيريا منها الإلكترونات. يعمل جزيء الأكسجين أو مركب آخر اجتاز بالفعل مرحلة الأكسدة كعامل مؤكسد في التفاعل. يترافق نقل الإلكترون مع إنتاج الطاقة التي يخزنها الجسم وتستخدم في عملية التمثيل الغذائي.

بالنسبة للعلماء المعاصرين ، تعتبر الكائنات الصخرية ذات أهمية في المقام الأول لأنها كائنات حية غير نمطية إلى حد ما لكوكبنا ، وتسمح لنا الدراسة بتوسيع فهمنا بشكل كبير للإمكانيات التي تمتلكها بعض مجموعات الكائنات الحية. معرفة الأمثلة ، أسماء البكتيريا من فئة lithotrophs ، ودراسة ميزات نشاطها الحيوي ، من الممكن إلى حد ما استعادة النظام البيئي الأساسي لكوكبنا ، أي الفترة التي لم يكن فيها التمثيل الضوئي ، والأكسجين فعل غير موجود ، وحتى المواد العضوية لم تظهر بعد. تعطي دراسة الكتل الصخرية فرصة لمعرفة الحياة على الكواكب الأخرى ، حيث يمكن إدراكها بسبب أكسدة المواد غير العضوية ، في حالة الغياب التام للأكسجين.

من وماذا؟

ما هي الليثوتروف في الطبيعة؟ ومن الأمثلة على ذلك بكتيريا العقيدات ، والتغذية الكيميائية ، والكربوكسي ، والميثانوجينات. حاليًا ، لا يستطيع العلماء الجزم بأنهم تمكنوا من اكتشاف جميع الأنواع التي تنتمي إلى هذه المجموعة من أشكال الحياة المجهرية. من المفترض أن إجراء المزيد من البحوث في هذا الاتجاه هو أحد المجالات الواعدة في علم الأحياء الدقيقة.

تلعب الليثوتروف دورًا نشطًا في العمليات الدورية المهمة لظروف وجود الحياة على كوكبنا. غالبًا ما يكون للتفاعلات الكيميائية التي تثيرها هذه البكتيريا تأثير قوي إلى حد ما على الفضاء. لذلك ، يمكن لبكتيريا الكبريت أكسدة كبريتيد الهيدروجين في الرواسب في قاع الخزان ، وبدون مثل هذا التفاعل ، سيتفاعل المكون مع الأكسجين الموجود في طبقات الماء ، مما يجعل الحياة فيه مستحيلة.

التكافل والمعارضة

من منا لا يعرف أمثلة على الفيروسات والبكتيريا؟ كجزء من الدورة المدرسية ، يتم إخبار الجميع عن الوذمة اللولبية الباهتة ، والتي يمكن أن تثير مرض الزهري ، فلامبيزيا. هناك أيضًا فيروسات البكتيريا ، والتي يعرفها العلم باسم العاثيات. أظهرت الدراسات أنه في ثانية واحدة فقط يمكن أن تصيب من 10 إلى 24 درجة من البكتيريا! هذه أداة قوية للتطور وطريقة قابلة للتطبيق على الهندسة الوراثية ، والتي يدرسها العلماء حاليًا بنشاط.

أهمية الحياة

هناك اعتقاد خاطئ في البيئة التافهة بأن البكتيريا هي سبب مرض الإنسان فقط ، ولا فائدة منها أو ضرر منها. ترجع هذه الصورة النمطية إلى الصورة البشرية للعالم المحيط ، أي فكرة أن كل شيء يرتبط بطريقة ما بشخص ما ، ويدور حوله ، ولا يوجد إلا بالنسبة له. في الواقع ، نحن نتحدث عن تفاعل مستمر دون أي مركز دوران محدد. تتفاعل البكتيريا وحقيقيات النوى طوال فترة وجود هاتين المملكتين.

ارتبطت الطريقة الأولى لمحاربة البكتيريا ، التي اخترعها الإنسان ، باكتشاف البنسلين ، وهو فطر يمكنه تدمير أشكال الحياة المجهرية. تنتمي الفطريات إلى مملكة حقيقيات النوى ، ومن وجهة نظر التسلسل الهرمي البيولوجي ، ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالبشر أكثر من ارتباطها بالنباتات. لكن الدراسات أظهرت أن الفطريات بعيدة كل البعد عن كونها الشيء الوحيد الذي أصبح عدوًا للبكتيريا ، ولا حتى أول شيء ، لأن حقيقيات النوى ظهرت في وقت متأخر جدًا عن الحياة المجهرية. في البداية ، كان الصراع بين البكتيريا (والأشكال الأخرى ببساطة غير موجود) هو استخدام المكونات التي تنتجها هذه الكائنات من أجل الحصول على مكان لها في الوجود. في الوقت الحاضر ، يحاول الشخص اكتشاف طرق جديدة لمحاربة البكتيريا ، ويمكنه فقط اكتشاف تلك الأساليب التي عرفتها الطبيعة لفترة طويلة والتي استخدمتها الكائنات الحية في النضال من أجل الحياة. لكن مقاومة الأدوية ، التي تخيف الكثير من الناس ، هي رد فعل مقاومة طبيعي متأصل في الحياة المجهرية لعدة ملايين من السنين. كانت هي التي حددت قدرة البكتيريا على البقاء طوال هذا الوقت والاستمرار في التطور والتكاثر.

هاجم أو مت

عالمنا هو المكان الذي يستطيع فيه فقط أولئك الذين يتأقلمون مع الحياة ، والقادرون على الدفاع والهجوم والبقاء على قيد الحياة. في الوقت نفسه ، ترتبط القدرة على الهجوم ارتباطًا وثيقًا بخيارات حماية الذات وحياة الفرد ومصالحه. إذا لم تتمكن بكتيريا معينة من الإفلات من المضادات الحيوية ، فإن تلك الأنواع ستموت. تمتلك الكائنات الحية الدقيقة الموجودة حاليًا آليات دفاع متطورة ومعقدة تمامًا وفعالة ضد مجموعة متنوعة من المواد والمركبات. الطريقة الأكثر قابلية للتطبيق في الطبيعة هي إعادة توجيه الخطر إلى هدف آخر.

يصاحب ظهور المضاد الحيوي تأثير على جزيء كائن حي مجهري - على بروتين RNA. إذا قمت بتغيير الهدف ، فإن المكان الذي يمكن أن يرتبط فيه المضاد الحيوي سيتغير. تصبح الطفرة النقطية ، التي تجعل كائنًا حيًا واحدًا مقاومًا لعمل مكون عدواني ، سببًا في تحسين النوع بأكمله ، لأن هذه البكتيريا هي التي تستمر في التكاثر بنشاط.

الفيروسات والبكتيريا

هذا الموضوع يسبب حاليًا الكثير من الحديث بين المحترفين والناس العاديين. كل ثانية تقريبًا تعتبر نفسه متخصصًا في الفيروسات ، وهو مرتبط بعمل أنظمة الإعلام الجماهيري: بمجرد اقتراب وباء الإنفلونزا ، يتحدثون ويكتبون عن الفيروسات في كل مكان وفي كل مكان. يبدأ الشخص ، بعد التعرف على هذه البيانات ، في الاعتقاد بأنه يعرف كل ما هو ممكن. بالطبع ، من المفيد التعرف على البيانات ، لكن لا تكن مخطئًا: ليس الأشخاص العاديون فحسب ، بل المحترفون أيضًا ، في الوقت الحالي ، لم يكتشفوا بعد معظم المعلومات حول ميزات النشاط الحيوي للفيروسات والبكتيريا .

بالمناسبة ، في السنوات الأخيرة ، زاد عدد الأشخاص المقتنعين بأن السرطان مرض فيروسي بشكل كبير. أجرت عدة مئات من المختبرات حول العالم دراسات يمكن من خلالها استخلاص مثل هذا الاستنتاج فيما يتعلق بسرطان الدم والساركوما. ومع ذلك ، هذه مجرد افتراضات حتى الآن ، وقاعدة الأدلة الرسمية ليست كافية للتوصل إلى نتيجة دقيقة.

علم الفيروسات

هذا فرع من فروع العلم ، نشأ منذ ثمانية عقود ، عندما اكتشف أنه يسبب مرض فسيفساء التبغ. لاحقًا بشكل ملحوظ ، تم الحصول على الصورة الأولى ، على الرغم من كونها غير دقيقة للغاية ، ولم يتم إجراء بحث صحيح إلى حد ما إلا في الخمسة عشر عامًا الماضية ، عندما أتاحت التقنيات المتاحة للبشرية دراسة أشكال الحياة الصغيرة هذه.

في الوقت الحالي ، لا توجد معلومات دقيقة حول كيفية ظهور الفيروسات ومتى ظهرت ، ولكن إحدى النظريات الرئيسية هي أن شكل الحياة هذا نشأ من البكتيريا. بدلاً من التطور ، حدث التدهور هنا ، وعاد التطور إلى الوراء ، وتشكلت كائنات جديدة وحيدة الخلية. تجادل مجموعة من العلماء بأن الفيروسات كانت في السابق أكثر تعقيدًا ، لكن عددًا من الميزات قد فقد بمرور الوقت. الحالة المتاحة للدراسة من قبل الإنسان الحديث ، فإن تنوع بيانات الصندوق الجيني ليس سوى أصداء بدرجات مختلفة ، ومراحل التدهور ، وخصائص نوع معين. ما زال مدى صحة هذه النظرية غير معروف ، لكن لا يمكن إنكار وجود علاقة وثيقة بين البكتيريا والفيروسات.

البكتيريا: مختلفة جدا

حتى لو فهم الإنسان الحديث أن البكتيريا تحيط به في كل مكان وفي كل مكان ، فلا يزال من الصعب إدراك مدى اعتماد عمليات العالم المحيط على أشكال الحياة المجهرية. في الآونة الأخيرة فقط ، اكتشف العلماء أن البكتيريا الحية تملأ الغيوم ، حيث ترتفع بالبخار. القدرات الممنوحة لمثل هذه الكائنات مدهشة وملهمة. يستفز البعض تحول الماء إلى جليد ، مما يؤدي إلى هطول الأمطار. عندما تبدأ الحبيبات في التساقط ، تذوب مرة أخرى ، ويسقط وابل من الماء - أو الثلج ، حسب المناخ والموسم - على الأرض. منذ وقت ليس ببعيد ، اقترح العلماء أنه من خلال البكتيريا ، يمكنك تحقيق زيادة في هطول الأمطار.

تم اكتشاف القدرات الموصوفة حتى الآن في دراسة الأنواع التي حصلت على الاسم العلمي Pseudomonas Syringae. افترض العلماء سابقًا أن الغيوم الواضحة للعين البشرية مليئة بالحياة ، وأن الوسائل والتقنيات والأدوات الحديثة جعلت من الممكن إثبات وجهة النظر هذه. وفقًا لتقديرات تقريبية ، فإن مترًا مكعبًا من السحابة مليء بالميكروبات بتركيز 300-30.000 نسخة. من بين أمور أخرى ، الشكل المذكور من Pseudomonas Syringae موجود هنا ، مما يؤدي إلى تكوين الجليد من الماء عند درجة حرارة عالية إلى حد ما. تم اكتشافه لأول مرة منذ عدة عقود أثناء دراسة النباتات ونمو في بيئة اصطناعية - اتضح أنه بسيط للغاية. حاليًا ، تعمل Pseudomonas Syringae بنشاط لصالح البشرية في منتجعات التزلج.

كيف يحدث هذا؟

يرتبط وجود Pseudomonas Syringae بإنتاج البروتينات التي تغطي سطح الكائن المجهري في شبكة. عندما يقترب جزيء الماء ، يبدأ تفاعل كيميائي ، ويتم تسوية الشبكة ، تظهر شبكة ، مما يؤدي إلى تكوين الجليد. اللب يجذب الماء ويزيد في الحجم والكتلة. إذا حدث كل هذا في سحابة ، فإن الزيادة في الوزن تؤدي إلى استحالة المزيد من الارتفاع وسقوط الحبيبات. يتم تحديد شكل هطول الأمطار من خلال درجة حرارة الهواء بالقرب من سطح الأرض.

من المفترض أنه يمكن اللجوء إلى Pseudomonas Syringae خلال فترة الجفاف ، حيث من الضروري إدخال مستعمرة من البكتيريا في السحابة. حاليًا ، لا يعرف العلماء بالضبط ما هو تركيز الكائنات الحية الدقيقة الذي يمكن أن يثير المطر ، لذلك يتم إجراء التجارب ، وأخذ العينات. في الوقت نفسه ، من الضروري معرفة سبب تحرك Pseudomonas Syringae بواسطة السحب ، إذا كانت الكائنات الحية الدقيقة تعيش بشكل طبيعي على النبات.