البكتيريا والأثريات

البكتيريا والأثريات
 B a c t e r i a  a n d  A r c h a e a

الخصائصُ العامةُ General Characteristics

- تتشابهُ البكتيريا والأثرياتُ في صفاتٍ عديدةٍ؛ فهما تُصنَّفانِ منَ الكائناتِ الحيَّةِ بدائيةِ النَّوى.

- وكلٌّ منْهُما تتكوَّنُ منْ خليةٍ صغيرةٍ جدًّا ذاتِ جدارٍ خلويٍّ، وغشاءٍ بلازميٍّ، وسيتوبلازمَ يخلو منَ النواةِ والعضيّاتِ الغشائيةِ؛ نظرًا إلى وجود المادةِ الوراثيةِ فيها على شكلِ شريطٍ حلقيٍّ مُزدوَجٍ منْ DNA محاطٍ بالسيتوبلازمِ.

- قدْ تحتوي الخليةُ على البلازميدِ؛ وهوَ قطعةٌ صغيرةٌ حلقيةٌ منَ المادةِ الوراثيةِ منفصلةٌ عنِ المادةِ الوراثيةِ الرئيسةِ.

- وللبكتيريا ثلاثةُ أشكالٍ رئيسةٍ، هيَ أكثرُها انتشارًا، وتُسمّى بحسبِها، وهيَ: العصويةُ Bacillus ، والحلزونيةُ ،Spirillum والكرويةُ Coccus.

- وَقدْ توجدُ البكتيريا منفردةً، أوْ على شكلِ ثنائياتٍ، أوْ سلاسلَ، أوْ على شكلٍ عنقوديٍّ كما في الشكلِ الآتي:

 

تتحرَّكُ كلٌّ منَ البكتيريا والأثرياتِ في الوسطِ الذي تعيشُ فيهِ عنْ طريقِ الانزلاقِ، أوِ الأسواطِ. انظر الشكلَ الآتي.

- منْ أوجهِ الاختلافِ بينَ البكتيريا والأثرياتِ أنَّ الجدارَ الخلويَّ والغشاءَ البلازميَّ في الأثرياتِ يختلفانِ عنْهُما في البكتيريا منْ حيثُ التركيبُ الكيميائيُّ، فالجدارُ الخلويُّ في البكتيريا يحتوي على
الببتيدوغلايكانِ Peptidoglycan الذي لا يوجدُ في الأثرياتِ.

- وتتمثَّلُ أهميةُ الببتيدوغلايكانِ في تصنيفِ البكتيريا إلى نوعيْنِ بناءً على صبغةِ غرام، وهذا عاملٌ مُهِمٌّ في تحديدِ البكتيريا المُسبِّبةِ للمرضِ، واختيارِ المضادِ الحيويِّ المناسبِ للقضاءِ عليْها.

- تُستخدَمُ الأثرياتُ بوصفِها مصادرَ متنوعةً لإنتاجِ الطاقةِِ، مثل: الأمونيا، وغازِ الهيدروجينِ، والمُركَّباتِ العضويةِ.

- وتستخدِمُ الأثرياتُ التي تعيشُ في البيئاتِ المالحةِ أشعةَ الشمسِ مصدرًا للطاقةِ، وتستطيعُ أنواعٌ أُخرى تثبيتَ ثاني أكسيدِ الكربونِ.

- وقدْ تمكَّنَتِ الأثرياتُ منَ العيشِ في البيئاتِ القاسيةِ، مثلِ: الينابيعِ الساخنةِ، والمياهِ المالحةِ مثلِ مياهِ البحرِ الميتِ، وغيرِهِما.

- قُسِّمَتِ الأثرياتُ إلى أنواعٍ عِدَّةٍ، منْها: المُحِبَّةُ للحرارةِ، والمُحِبَّةُ للملوحةِ، والمُنتِجةُ للميثانِ؛ لذا رجَّحَ العلماءُ وجودَها منذُ نشأةِ الحياةِ على سطحِ الأرضِ.

 

أفكّر: هلْ يُمكِنُ للمضاداتِ الحيويةِ المُستخدَمةِ في القضاءِ على البكتيريا أنْ تقضيَ على الأثرياتِ؟ أُفسِّرُ إجابتي.

- ربَّما، ولكن في البكتيريا يُمكِن تحديد المضاد الحيوي بدقة؛ نظرًا إلى إمكانية تصنيف البكتيريا إلى نوعين تبعًا لصبغة غرام (بناءً على وجود البيبتيدوغلايكان الذي يدخل في تركيب جدار خلية البكتيريا، وعدم وجوده في الأثريات).

أتحقَّقُ: ما الأشكالُ الرئيسةُ للبكتيريا؟

- العصوية، والكروية، والحلزونية.

 

التكاثرُ في البكتيريا Reproduction in Bacteria

- تتكاثرُ البكتيريا بالانشطارِ الثنائيِّ Binary Fission ؛ إذْ يتضاعفُ الحمضُ النوويُّ المُكوِّنُ للكروموسومِ الحلقيِّ، فيتكوَّنُ كروموسومٌ حلقيٌّ آخرُ جديدٌ.

- ثمَّ يبدأُ هذانِ الكروموسومانِ بالتباعدِ عنْ بعضِهِما، فيتحرَّكُ أحدُهُما إلى أحدِ طرفيِ الخليةِ، ويتحرَّكُ الآخرُ إلى الطرفِ المقابلِ.

- ثمَّ يبدأُ الغشاءُ البلازميُّ للخليةِ البكتيريةِ بالتخصُّرِ في منطقةِ المنتصفِ، فيتكوَّنُ جدارٌ خلويٌّ يُقسِّمُ الخليةَ البكتيريةَ إلى خليتيْنِ. انظرُ الشكلَ الآتي:

الانشطارُ الثنائيُّ في البكتيريا.
1	تضاعفُ المادةِ الوراثيةِ ،DNA وازديادُ حجمِ الخليةِ، وتحرُّكُ نسخةٍ منَ المادةِ الوراثيةِ لكلِّ طرفٍ منَ الخليةِ.
2	انغمادُ الغشاءِ البلازميِّ،وترسُّبُ مُكوِّناتِ الجدارِ الخلويِّ في الوسطِ.
3	انفصالُ الخليتيْنِ.
4	خليتانِ بكتيريتانِ مُتطابِقتانِ.

 

أتحقَّقُ: ما أهميةُ تضاعفِ الكروموسومِ الحلقيِّ في عمليةِ تكاثرِ البكتيريا؟

- لكي تحصل كل خلية بكتيرية ناتجة من التكاثر على نسخة من المادة الوراثية.

 

طرائقُ الانتقالِ الجينيِّ في الخلايا البكتيريةِ
Methods of Genetic Transfer in Bacterial Cells

- تنتقلُ المادةُ الوراثيةُ بينَ الخلايا البكتيريةِ بطرائقَ عِدَّةٍ؛ ما يُكسِبُها صفاتٍ جديدةً. منْ أهمِّ هذهِ الطرائقِ:

• الاقترانُ Conjugation

- يحدثُ الاقترانُ بينَ خليتيْنِ بكتيريتيْنِ بعدَ اتصالِهِما معًا عنْ طريقِ امتدادِ شعيرةٍ جنسيةٍ منَ الخليةِ المُعطِيةِ حتّى يصلَ الخليةَ المُستقبِلةَ، فيرتبطُ بالمُستقبِلاتِ البروتينيةِ على سطحِها مُكوِّنًا جسرَ اقترانٍ بينَ الخليتيْنِ.

- ثمَّ تحدثُ عمليةُ نقلٍ لنسخةٍ منَ البلازميدِ، منَ الخليةِ المُعطِيةِ إلى الخليةِ المُستقبِلةِ. انظرُ الشكلَ الآتي:

 

• التحوُّلُ Transformation

- يحدثُ التحوُّلُ عندَ انتقالِ قطعةٍ منَ المادةِ الوراثيةِ DNA منَ البيئةِ المحيطةِ إلى داخلِ خليةِ البكتيريا، وهيَ تنتقلُ غالبًا منْ خليةِ بكتيريا ميتةٍ.

- إذْ ترتبطُ قطعةٌ منَ الحمضِ النوويِّ (DNA) بالخليةِ البكتيريةِ المُستقبِلةِ، وتنقلُها الخليةُ البكتيريةُ إلى داخلِها عنْ طريقِ الغشاءِ البلازميِّ.

- ثمَّ تندمجُ قطعةُ الحمضِ النوويِّ المنقولةُ في الحمضِ النوويِّ الأصليِّ للخليةِ، فتنشأُ صفاتٌ جديدةٌ في الخليةِ البكتيريةِ المُستقبِلةِ. انظرُ الشكلَ الآتي:

 

• النقلُ Transduction

- ينتقلُ جزءٌ منَ المادةِ الوراثيةِ DNA منْ خليةٍ بكتيريةٍ إلى خليةٍ بكتيريةٍ أُخرى عنْ طريقِ أحدِ أنواعِ الفيروساتِ آكلةِ البكتيريا.

- فعندما يتكاثرُ فيروسُ آكلِ البكتيريا تنتجُ فيروساتٍ قد يحملُ بعضُها جزءًا منَ المادةِ الوراثيةِ للبكتيريا.

- وحينَ يهاجمُ أحدُ هذه الفيروساتِ خليةً بكتيريةً جديدةً فإنَّهُ ينقلُ إليْها جزءًا منَ المادةِ الوراثيةِ للخليةِ البكتيريةِ السابقةِ، فيحدثُ اندماجٌ لهذا الجزءِ في المادةِ الوراثيةِ للخليةِ البكتيريةِ الجديدةِ. انظرُ الشكلَ الآتي:

أتحقَّقُ: ما طرائقُ الانتقالِ الجينيِّ في الخلايا البكتيريةِ؟

- النقل، والتحوُّل، والاقتران.

 

علاقةُ البكتيريا بالكائناتِ الحيَّةِ الأُخرى
Relationships Between Bacteria and Other Organism

- تُكوِّنُ البكتيريا علاقاتٍ غذائيةً معَ الكائناتِ الحيَّةِ الأُخرى لضمانِ بقائِها.

- فبعضُ أنواعِ البكتيريا تُنشِئُ علاقةً تكافليةً Symbiotic، مثلُ البكتيريا العُقَديةِ (الرايزوبيومُ) التي تعيشُ في العُقَدِ الجذريةِ للنباتاتِ البقوليةِ:

  * إذْ تُوفِّرُ البكتيريا النيتروجينَ القابلَ لاستخدامِ النباتِ عنْ طريقِ تثبيتِ غازِ النيتروجينِ منَ الهواءِ الموجودِ بينَ جزيئاتِ التربةِ، وربطِهِ بالهيدروجينِ لتكوينِ مُركَّبِ الأمونيا الذي يدخلُ في عملياتِ تحوُّلٍ بوساطةِ بكتيريا أُخرى حُرَّةٍ في التربةِ إلى نتراتٍ؛ ما يُسهِمُ في خصوبةِ التربةِ.

  * وفي المقابلِ، يُزوِّدُ النباتُ البكتيريا بالغذاءِ والمأوى. انظرُ الشكلَ الآتي.

- وبالمثلِ، تعيشُ أنواعٌ منَ البكتيريا في أمعاءِ الإنسانِ والحيوانِ، مثلُ بكتيريا E. coli ، فتتغذّى بالطعامِ المهضومِ، وتُنتِجُ العديدَ منَ الفيتاميناتِ التي يستفيدُ منْها الكائنُ الحيُّ.

- تعيشُ بعضُ أنواعِ البكتيريا أيضًا على أجسامِ الحيواناتِ أوْ أجزاءِ النباتاتِ منْ دونِ إلحاقِ أيِّ أذى بها.

- في حينِ تتطفَّلُ أنواعٌ أُخرى منْها على الكائناتِ الحيَّةِ، وتُسبِّبُ لها الأمراضَ، مثلُ بكتيريا السالمونيلا.

أتحقَّقُ: كيفَ تعملُ البكتيريا العُقَديةُ على زيادةِ خصوبةِ التربةِ؟

- تعيش البكتيريا العقدية في عقد جذور النباتات، وتعمل على تحويل النيتروجين الجوي إلى مُركَّب الأمونيا الذي يتحوَّل بفعل بكتيريا أُخرى إلى نترات الأمونيوم الذي يلزم النباتات لتصنيع البروتينات التي تحتاج إليها.

 

أثرُ البكتيريا في حياةِ الإنسانِ
The Effect of Bacteria on Human Life

- قدْ تُلحِقُ بعضُ أنواعِ البكتيريا ضررًا بالإنسانِ، ولكنَّ بعضَها الآخرَ مفيدٌ لهُ، ومُهِمٌّ في تسهيلِ مناحي حياتِهِ.

- ومنْ أهمِّ فوائدِها للإنسانِ أنَّها تُحلِّلُ المُخلَّفاتِ العضويةَ للكائناتِ الحيةِ وبقايا الكائناتِ الميتةِ، وتعيدُ إلى التربةِ الموادَّ العضويةَ الضروريةَ للنباتاتِ.

- أمّا البكتيريا القولونيةُ التي تعيشُ في أمعاءِ الإنسان فإنَّها تساعدُ على هضمِ الطعامِ، وإنتاجِ الفيتاميناتِ، مثلِ: فيتامينِ K، وفيتامينِ H (البيوتينُ). انظرُ الشكلَ الآتي.

- تُسهِمُ بعضُ أنواعِ البكتيريا في المحافظةِ على البيئةِ؛ وذلكَ بتحليلِ البقعِ النفطيةِ في مياهِ البحارِ، ومعالجةِ مياهِ التصريفِ الصحِّيِّ.

- وفي المقابلِ، فإنَّ بعضَ أنواعِ البكتيريا ضارةٌ، وقدْ تُسبِّبُ للإنسانِ العديدَ منَ الأمراضِ، مثلِ: الكزازِ، وحُمّى التيفوئيدِ، والالتهابِ الرئويِّ، والزهريِّ، والكوليرا.

- وقدْ تُسبِّبُ أيضًا أمراضًا للماشيةِ التي يعتمدُ عليْها الإنسانُ في غذائِهِ، مثلَ: مرضِ الجمرةِ الخبيثةِ، وأمراضِ النباتاتِ الزراعيةِ، منْ مثلِ: مرضِ تبقُّعِ الأوراقِ، واللفحةِ الناريةِ، والذبولِ البكتيريِّ، وسلِّ الزيتونِ. انظر الشكلَ الآتي:

بعض الأمراض البكتيرية
أ- مرض تبقع الأوراق	ب- مرض سل الزيتون

 

يعرضُ الجدولُ الآتي أمثلةً على بعضِ الأمراضِ البكتيريةِ التي تصيبُ الإنسانَ، مُبيِّنًا أعراضَها، وأسبابَ حدوثِ كلٍّ منْها.

أمثلةٌ على أمراضٍ بكتيريةٍ تصيبُ الإنسانَ.
اسم المرض	البكتيريا المسببة	الأعراض	الأسباب
حَبُّ الشبابِ	Cutibacterium acnes	– بثورٌ بيضاءُ الرأسِ، أوْ سوداءُ الرأسِ، تظهرُ على الوجهِ. – أوْ بثورٌ صغيرةٌ حمراءُ مُؤلِمةٌ قدْ تتطوَّرُ إلى نتوءاتٍ كبيرةٍ صُلْبةٍ مُؤلِمةٍ تحتَ سطحِ الجلدِ.	– إفرازُ الدهونِ الزائدُ في الجلدِ. – انسدادُ بصيلاتِ الشعرِ بسببِ تراكمِ الدهونِ؛ ما يزيدُ منْ مُعدَّلِ نموِّ البكتيريا فيها.
الجمرةُ الخبيثةُ	Bacillus anthracis	– حُمّى. – ضيقُ التنفُّسِ. – عُسْرُ البلعِ. – سُعالٌ دمويٌّ.	– استنشاقُ البكتيريا المُسبِّبةِ للجمرةِ الخبيثةِ عندَ التعاملِ معَ الحيواناتِ المصابةِ بالبكتيريا، أوَ معَ صوفِها، أوْ جلودِها.
الكزازُ	Clostridium tetani	– تشنُّجاتٌ عضليةٌ شديدةٌ. – حُمّى. – تصلُّبٌ في عضلاتِ الفكِّ. – تسارُعُ نبضاتِ القلبِ.	– تلوُّثُ الجرحِ بالبكتيريا المُسبِّبةِ للمرضِ.
تسوُّسُ الأسنانِ	Streptococcus mutans	– حساسيةُ الأسنانِ. – آلامٌ طفيفةٌ أوْ حادَّةٌ عندَ تناولِ أطعمةٍ ساخنةٍ، أوْ باردةٍ، أوْ مشروباتٍ مُحَلّاةٍ. – ظهورُ بقعٍ على الأسنانٍ؛ بُنِّيةٍ، أوْ سوداءَ. – حدوثُ ثقوبٍ في الأسنانِ المصابةِ يُمكِنُ ملاحظتُها بالعينِ.	– وجودُ أعدادٍ كبيرةٍ منَ البكتيريا في الفمِ بسبب عدمِ تنظيفِ الأسنانِ، وتناولِ كثيرٍ منَ الكربوهيدراتِ، والإكثارِ منْ تناولِ المشروباتِ المُحلاةِ، ورقائقِ البطاطا.

 

مقاومةُ المضاداتِ الحيويةِ

- تُقاوِمُ بعضُ أنواعِ البكتيريا عملَ المضاداتِ الحيويةِ، وتَحدثُ المقاومةُ عندما تتغيَّرُ البكتيريا استجابةً للتكيُّفِ معَ الأدويةِ؛ ما يؤدي إلى ظهورِ سلالات جديدةٍ مُقاوِمةٍ للمضاداتِ الحيويةِ، وتُسبِّبُ للإنسانِ والحيوانِ أمراضًا يستغرقُ علاجُها وقتًا أطولَ مقارنةً بنظيرتِها غيرِ المقاومةِ للمضاداتِ.

- ويُبيِّنُ الشكلُ الآتي طرائقَ مقاومةِ البكتيريا للمضاداتِ الحيويةِ.

طرائقُ مقاومةِ البكتيريا للمضاداتِ الحيويةِ.
إفرازُ إنزيماتٍ تُحطِّمُ المضادَّ الحيويَّ قبلَ أنْ يكونَ لهُ أيُّ تأثيرٍ.
			إعادةُ نشرِ المضاداتِ الحيويةِ خارجَ الجزءِ جسمِها.
انتقال الجزء المسؤولِ عنْ مقاومةِ المضادِّ الحيويِّ منْها إلى بكتيريا أُخرى بالاقترانِ.		تغييرُ الموقعِ (المُستقبِلُ) حيثُ يعملُ المضادُ الحيويُّ.

 

أوضّح: ما أهمُّ الطرائقِ التي تستخدمُها البكتيريا في مقاومةِ المضاداتِ الحيويةِ؟

1. إفراز إنزيمات تُحطِّم المضاد الحيوي قبل أنْ يكون له أيُّ تأثير.
2. إعادة نشر المضادات خارج خلاياها.
3. انتقال الجزء المسؤول عن المضاد الحيوي منها إلى بكتيريا أُخرى بالاقتران.
4. تغيُّر الموقع (المُستقبِل)حيث يعمل المضاد الحيوي.

أتحقَّقُ: كيفَ يُمكِنُ الحدُّ منْ خطرِ الإصابةِ بالبكتيريا المُقاوِمةِ للمضاداتِ الحيويةِ؟

يُمكِن الحدُّ من خطر البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية عن طريق ما يأتي:
1. عدم تناول المضادات الحيوية إلّ بوصفة طبية.
2. عدم الإفراط في تناول المضادات الحيوية.
3. قراءة النشرات الطبية المرفقة للمضادات الحيوية، والالتزام بالتعليمات الواردة فيها.