البكتيريا: التعريف والأنواع والأمثلة

البكتيريا هي أكثر الكائنات الحية وفرة على هذا الكوكب بالإضافة إلى بعض أقدم أشكال الحياة المعروفة. تخفي بساطة البكتيريا وأبعادها الدقيقة في بعض النواحي المرونة والعصور القديمة و الوجود في كل مكان من أشكال الحياة هذه.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)

البكتيريا هي كائنات وحيدة الخلية ، وتمثل أحد المجالين ضمن فئة التصنيف المعروفة باسم بدائيات النوى. والآخر هو Archaea ، الذي يمكنه البقاء على قيد الحياة في بعض الظروف البيئية الأكثر قسوة على الأرض.

الكلمة "بدائيات النوى"تأتي من اليونانية لـ" قبل النواة "، والتي تسلط الضوء على الاختلاف الرئيسي بين بدائيات النوى ونظيراتها التي ظهرت مؤخرًا في المحيط الحيوي ، حقيقيات النواة ("نواة جيدة").

باختصار ، بدائيات النوى هي كائنات وحيدة الخلية ذات أنوية الخلية ، في حين أن حقيقيات النوى هي كائنات متعددة الخلايا لها أنوي الخلايا. توجد استثناءات نادرة في كلا الفئتين.

تنشط البكتيريا في كل نظام بيئي معروف تقريبًا على هذا الكوكب (النظام البيئي عبارة عن مجموعة من الكائنات الحية تتفاعل في بيئة فيزيائية مشتركة).

في حين أن سمعتهم السيئة تكمن في قدرتهم على التسبب في مجموعة من الأمراض المعدية ، فإن العديد منها من المحتمل أن تكون قاتلة ، تلعب العديد من البكتيريا أدوارًا مفيدة في حياة البشر وغيرهم حقيقيات النواة.

يسمى هذا عندما يعيش نوعان مختلفان من الكائنات معًا بطرق مفيدة لكليهما تكافل. (هذا يمكن أن يتناقض مع التطفل، حيث يفيد أحد هذين الكائنين على حساب الآخر ، على سبيل المثال ، الديدان الشريطية التي تعيش في أمعاء الثدييات وتسبب مشاكل صحية للإنسان في هذه العملية.)

أحد الأمثلة على التكافل بين البكتيريا والإنسان هو تصنيع نوع معين من البكتيريا لفيتامين K ، وهو جزيء أساسي في تخثر الدم.

تعيش البكتيريا الأخرى بشكل تكافلي على جلد الإنسان وفي أي مكان آخر من الجسم ، ويمكن أن تساعد في تدمير الخلايا المسببة للأمراض وكذلك المساعدة في الجهاز الهضمي.

بالإضافة إلى ذلك ، سيكون مشهد الطهي مختلفًا بشكل ملحوظ بدون وجود البكتيريا في المزيج. بدونها ، لن يمتلك العالم الجبن والزبادي والأطعمة الأخرى التي تعتمد على الأنشطة الخاضعة للرقابة والمراقبة لهذه الكائنات الدقيقة لتصنيعها.

أقل من واحد في المائة من البكتيريا المعروفة قادرة على التسبب في المرض للإنسان.

ومع ذلك ، لا تزال العدوى البكتيرية واحدة من أكبر أسباب الوفاة والأمراض في جميع أنحاء العالم ، لا سيما في المناطق التي تعاني من سوء الصرف الصحي المرتفع الكثافة السكانية ومحدودية الوصول إلى المضادات الحيوية المناسبة لمحاربة البكتيريا - قضايا الصحة العامة التي ، للأسف ، غالبًا ما توجد في مزيج.

بعض الأنواع الأكثر شيوعًا من البكتيريا المسببة للأمراض أو المسببة للأمراض لدى البشر هي بعض من العقديات و المكورات العنقودية إلى جانب E. القولونية.

العقدية و المكورات العنقودية هي أسماء أجناس ، وتضم كل فئة مجموعة متنوعة من الأنواع المسببة للأمراض. E. القولونية، باختصار ل الإشريكية القولونية، هو نوع معين من البكتيريا ، لذلك تم تضمين اسم الجنس والأنواع ، تمامًا كما الانسان العاقل للإشارة إلى الإنسان الحديث.

عبر ال عالم التصنيف، يتم دائمًا كتابة اسم الجنس بأحرف كبيرة ، بينما لا يتم كتابة اسم النوع أبدًا.

تساهم البكتيريا أيضًا بشكل إيجابي في النظام البيئي العالمي من خلال المشاركة في إعادة تدوير المغذيات (على سبيل المثال ، دورة الكربون ، دورة النيتروجين).

تعيد هذه العمليات جزيئات مهمة تحتوي على الكربون والنيتروجين التي مرت من الجزء العلوي من ما يسمى بالسلسلة الغذائية للبكتيريا الموجودة أسفل النظام ، مما يجعلها متاحة للنباتات الجديدة والحيوانية نمو؛ عندما تموت هذه الكائنات الحية ، تجد ذرات الكربون والنيتروجين طريقها للعودة إلى التربة والمياه ، غالبًا بعد أن تتصرف البكتيريا لتحلل بقاياها واستخراج الطاقة من أجل نموها.

توجد البكتيريا على الأرض منذ حوالي 3.5 مليار سنة ، مما يعني أنها كانت موجودة منذ حوالي ثلاثة أرباع طول الأرض نفسها.

(ضع في اعتبارك أن الديناصورات يعتقد أنها انقرضت منذ حوالي 65 مليون سنة ؛ هذا أقل من واحدالخمسين في أعماق التاريخ الجيولوجي مثل ظهور البكتيريا.)

أقاربهم بدائيات النوى ، و العتيقة، كانت موجودة لفترة أطول. قد ترى الشروط بأحرف كبيرة ؛ تعد العتائق والبكتيريا أيضًا أسماء المجالات التصنيفية التي تشمل هذه الكائنات الحية.

لا يتعين على "الأثريات" ، إذا لم يكن هناك شيء آخر ، التنافس مع الموارد مع الكائنات الحية الأخرى ، لأنها تعيش فقط في أكثر البيئات التي يمكن تخيلها: غليان الماء الساخن أو شديد الحموضة ، أحواض شديدة الملوحة (مالحة) ، فتحات بركانية كثيفة الكبريت وداخل عميقة جليد القطب الجنوبي.

يُعتقد أن انقسام البكتيريا والعتائق قد حدث منذ حوالي 4 مليارات سنة.

على الرغم من أنه من السهل رؤية البكتيريا والعتائق كأبناء عم متقاربين ، على المستوى البيوكيميائي والوراثي ، تختلف هاتان المجموعتان من الكائنات عن بعضهما البعض كما تختلف عن البشر.

ظهرت حقيقيات النوى لأول مرة بعد ملايين السنين من ظهور البكتيريا الأولى ، ويُفترض أن ظهورها كان نتيجة لنوع واحد من بدائيات النوى يبتلع نوعًا آخر بطريقة "نجحت" بمرور الوقت ؛ تخيل بقاء AirBnB يتحول إلى شريك دائم في الغرفة.

على وجه التحديد ، فإن العضيات داخل الخلايا حقيقية النواة تسمى الميتوكوندريا، المسؤولة عن التمثيل الغذائي الهوائي وبالتالي يمكن أن تصل حقيقيات النوى ذات الأحجام الضخمة نسبيًا يُعتقد أن اعتمادهم على الأكسجين (يعني الهوائية "مع الأكسجين") كان ذات يوم بكتيريا قائمة بذاتها حق.

لا أحد يُنسب إلى اكتشاف البكتيريا بشكل فريد ، ولكن العالم الهولندي أنتوني من القرن السابع عشر يرجع الفضل إلى von Leeuwenhoek في كونه أول من استخدم المجهر لإجراء دراسات مستفيضة عن هؤلاء الكائنات الحية.

لم يفعل العلماء حتى القرن التاسع عشر ، ومن بينهم روبرت كوخ و لويس باستور، تعلم أن البكتيريا يمكن أن تسبب المرض للبشر ، ولم يكن علماء الطب إلا قبل فترة وجيزة من الحرب العالمية الثانية في نهاية النصف الأول من القرن العشرين حددت وبدأت في الاستفادة من المضادات الحيوية ، وهي مواد كيميائية طبيعية أو اصطناعية يمكن أن توقف تكاثر البكتيريا في مساراتها ، مع أو بدون قتل الكائنات الحية صريح.

مثلما يمكن للحيوانات أن تأخذ مجموعة مذهلة من الأشكال الفيزيائية من نوع إلى آخر ، فإن أنواعًا مختلفة من البكتيريا تمتد على مجموعة متنوعة من الأشكال والأحجام ، كما هو موضح في القسم التالي.

كما أن جميع الخلايا حقيقية النواة لها سمات مشتركة معينة ، فإن العديد من سمات البكتيريا عالمية.

ربما يكون أهم هيكل مستقل للبكتيريا هو جدار الخلية. (لاحظ أن حوالي 90 بالمائة من البكتيريا تمتلك هذه الميزة "فقط").

وبغض النظر عن وظيفتها وتركيبها الكيميائي ، فإن جدار الخلية الذي هو خارجي لغشاء الخلية كل الخلايا have ، لتقسيم البكتيريا على أساس استجابة الجدار لإجراء مخبري يسمى غرام وصمة عار.

ما يسمى البكتيريا موجبة الجرام (G +) ، والتي تحتفظ بمعظم الصبغة المستخدمة في عملية التلوين ، لها جدران تظهر لونًا أرجوانيًا عند تلطيخها ، بينما تظهر البكتيريا سالبة الجرام (G-) ، التي تطلق معظم الصبغة زهري. (تقليديا ، لا يتم كتابة "الجرام الموجب" و "السالب الجرام" على الرغم من أن كلمة الجذر هي اسم علم.)

يحتوي كل من جدران الخلايا البكتيرية G + و G- على مواد تسمى ببتيدوغليكان التي لا توجد في أي مكان آخر في الطبيعة.

حوالي 90 في المائة من جدران الخلايا G + مصنوعة من الببتيدوغليكان ، ويتكون الباقي من تيكويكحامض.

في المقابل ، حوالي 10 في المائة فقط من جدران الخلايا البكتيرية جي تتكون من ببتيدوغليكان. تشتمل بكتيريا G- أيضًا على غشاء بلازما موجود على السطح الخارجي لجدار الخلية لتكملة الأساسي غشاء الخلية تحتها.

يشكل جدار الخلية وأغشية خلية واحدة أو اثنتين من البكتيريا معًا ما يُطلق عليه مجتمعًا غلاف الخلية.

المعلومات الجينية للبكتيريا موجودة في حمض الديوكسي ريبونوكلييك (الحمض النووي) ، تمامًا كما في حقيقيات النوى. ومع ذلك ، تفتقر الخلايا البكتيرية إلى النوى ، حيث يوجد الحمض النووي في حقيقيات النوى ، لذلك يوجد الحمض النووي البكتيري في السيتوبلازم (مادة الخلية داخل غشاء الخلية) في ترتيب فضفاض من الخيوط تسمى نووي.

•••علم

خارج جدار الخلية وإسقاطه على البيئة الخارجية توجد هياكل مختلفة تشارك في تحريك البكتيريا وتبادل المعلومات الجينية مع البكتيريا الأخرى.

أ السوط هو إسقاط يشبه السوط ويعمل مثل المروحة على القارب ، ويتكون من خيط وخطاف ومحرك ، وكلها مصنوعة من بروتينات مختلفة.

أ بيلوم (plural pili) هو إسقاط أصغر شبيه بالشعر قد يلعب دورًا صغيرًا في الحركة ، ولكنه غالبًا ما يستخدم لربط البكتيريا بأسطح الخلايا الأخرى. عندما تكون هذه الخلية الأخرى هي نفسها بكتيريا ، يمكن أن تكون النتيجة اقتران أو نقل الحمض النووي من خلية بكتيرية إلى أخرى.

الريبوسومات، والتي توجد أيضًا في حقيقيات النوى ، هي مواقع تخليق البروتين داخل الخلايا.

وجدت هذه الهياكل منتشرة في السيتوبلازم ، وتستخدم المعلومات المشفرة عبر الحمض النووي في حمض الريبونوكليك المرسل (مرنا) لبناء بروتينات معينة من وحدات فرعية من الأحماض الأمينية يتم نقلها إلى الريبوسومات بواسطة بروتينات أخرى.

بالإضافة إلى تقسيم البكتيريا إلى فئات على أساس سلوك تلطيخ جدار الخلية المذكور أعلاه ، يمكن تمييز البكتيريا على أساس أشكالها.

يوجد ثلاثة أشكال أساسية:

1. كوتشى (المفرد: coccus) ، وهي كروية تقريبًا
2. عصيات (عصية) ، وهي على شكل قضيب
3. S_pirilla_ (spirillum) ، وهي ملتوية في شكل حلزوني.

غالبًا ما توجد Cocci في المستعمرات.

المكورات الثنائية يتم ترتيب الكوتشي في أزواج. العقديات تم العثور عليها في سلاسل. المكورات العنقودية توجد في مجموعات غير منتظمة تشبه العنب. العصيات أكبر من الكوتشي ، وعندما تنقسم ، يمكن أن تكون النتيجة سلسلة (العقدية) أو كتلة كروية (كوكوباسيلي).

أخيرًا ، تأتي السبيريلا بثلاث نكهات خاصة بها: اهتزاز، وهو قضيب منحني على شكل فاصلة ؛ ال اللولبية، حلزوني رفيع ومرن ؛ و "النموذجي" سبيريلوم، والتي تشكل دوامة صلبة.

تتكاثر البكتيريا من خلال عملية تسمى الانشطار الثنائي، مما يؤدي إلى تكوين بكتيريا ابنتان ، كل منهما متطابقة تقريبًا مع البكتيريا "الأم" في التكوين وتساوي بعضها البعض في الحجم.

هذا شكل من أشكال التكاثر اللاجنسي ، وهو مشابه للانقسام الموجود في الخلايا حقيقية النواة.

ومع ذلك ، يشير الانقسام المتساوي بشكل صارم إلى تكرار المادة الوراثية للخلية ، أو الحمض النووي. في حين أن هذا يحدث بالتنسيق تقريبًا مع تقسيم الخلايا حقيقية النواة الكاملة ، فإن انقسام خلية حقيقية النواة إلى خليتين يسمى يظهر.

تذكر أن الحمض النووي للبكتيريا لا يتم تعبئته في نواة ، ولكنه يقع في السيتوبلازم في مجموعة من الخيوط المنظمة بشكل فضفاض.

استعدادًا للانشطار الثنائي ، تستطيل الخلية البكتيرية بأكملها بطريقة منسقة ، مع زيادة اتساع كل من جدار الخلية والسيتوبلازم. أثناء حدوث ذلك ، تبدأ الخلية في عمل نسخة جديدة كاملة من حمضها النووي (النسخ المتماثل).

يُطلق على "الخط" الذي تنقسم البكتيريا على طوله اسم أ الحاجز، أشكال في وسط الخلية ؛ تركيب الحاجز يعتمد على بروتين يسمى FtsZ.

في البداية ، يبدو الحاجز وكأنه حلقة ، لكنه بعد ذلك يشق طريقه نحو جوانب متقابلة من الخلية ، مما يؤدي في النهاية إلى الانقسام وتكوين بكتيريا ابنتان.

لأن الانشطار الثنائي ينتج عنه تكوين كائنين وظيفيين كاملين ، أوقات توليد البكتيريا ، وهي غالبًا ما يتم إعطاؤه في ساعات ، وعادةً ما يكون أقصر بكثير من الكائنات حقيقية النواة ، والتي يتم قياسها عادةً في شهور أو سنوات.

موضوع ذو صلة: مقاومة المضادات الحيوية