البكتيريا كائنات مجهرية أحادية الخلية تنمو في بيئات متنوعة. يمكن أن تعيش هذه الكائنات الحية في التربة والمحيط وداخل الأمعاء البشرية.
علاقة البشر بالبكتيريا معقدة. في بعض الأحيان تساعدنا البكتيريا في مساعدتنا ، مثل تخثر الحليب في اللبن أو المساعدة في عملية الهضم. في حالات أخرى ، تكون البكتيريا مدمرة ، وتسبب أمراضًا مثل الالتهاب الرئوي ومقاومة للميثيسيلين المكورات العنقودية الذهبية (MRSA).
بناء
تصنف البكتيريا (المفرد: بكتيريا) على أنها بدائيات النوى ، وهي كائنات أحادية الخلية ذات بنية داخلية بسيطة تفتقر إلى النواة ، وتحتوي على حمض نووي إما يطفو بحرية في كتلة ملتوية تشبه الخيط تسمى النواة ، أو بشكل منفصل ، قطع دائرية تسمى البلازميدات. الريبوسومات هي الوحدات الكروية في الخلية البكتيرية حيث يتم تجميع البروتينات من الأحماض الأمينية الفردية باستخدام المعلومات المشفرة في RNA الريبوزومي.
عادةً ما تكون الخلايا البكتيرية محاطة بغلافين واقيين: جدار الخلية الخارجي وغشاء الخلية الداخلية. بعض البكتيريا ، مثل الميكوبلازما ، ليس لها جدار خلوي على الإطلاق. قد تحتوي بعض البكتيريا على طبقة واقية خارجية تسمى الكبسولة. غالبًا ما تغطي الامتدادات الشبيهة بالسوط أسطح البكتيريا - الطويلة التي تسمى سوط أو قصيرة تسمى بيلي - التي تساعد البكتيريا على التحرك والالتصاق بمضيف.
تصنيف
يتم استخدام بعض المعايير المختلفة لتصنيف البكتيريا. يمكن تمييز الكائنات الحية عن طريق طبيعة جدرانها الخلوية ، أو شكلها ، أو باختلافات في تكوينها الجيني.
صبغة غرام هي اختبار يستخدم لتحديد البكتيريا من خلال تكوين جدران الخلايا ، سمي باسم هانز كريستيان غرام ، الذي طور التقنية في عام 1884. البقع الاختبار البكتيريا إيجابية الجرام ، أو البكتيريا التي ليس لها غشاء خارجي. لا تلتقط البكتيريا سالبة الجرام البقعة. فمثلا، المكورات العقدية الرئوية (الالتهاب الرئوي) ، الذي يسبب الالتهاب الرئوي ، هو بكتيريا إيجابية الجرام ، ولكن الإشريكية القولونية (بكتريا قولونية) و ضمة الكوليراالتي تسبب الكوليرا هي بكتيريا سالبة الجرام.
هناك ثلاثة أشكال بكتيرية أساسية: بكتيريا مستديرة تسمى cocci (المفرد: coccus) ، أسطواني ، على شكل كبسولة تعرف باسم bacilli (المفرد: bacillus) ؛ والبكتيريا الحلزونية ، التي يطلق عليها اسم spirilla (المفرد: spirillum). غالبًا ما تنعكس أشكال وتكوينات البكتيريا في أسمائها. على سبيل المثال ، اللبن الرائب الملبنة الحمضة هي عصيات ، وتسبب الالتهاب الرئوي الالتهاب الرئوي هي سلسلة من العصعص. تأخذ بعض البكتيريا أشكالًا أخرى ، مثل المطاردة أو المربعة أو النجمة.
التكاثر
تتكاثر معظم البكتيريا في عملية تسمى الانشطار الثنائي ، وفقًا لكلية الزراعة وعلوم الحياة بجامعة كورنيل. في هذه العملية ، تقوم خلية بكتيرية واحدة ، تسمى "الأم" ، بعمل نسخة من حمضها النووي وتنمو بشكل أكبر من خلال مضاعفة محتواها الخلوي. ثم تنقسم الخلية ، وتدفع المادة المكررة للخارج وتخلق خليتين "ابنة" متطابقتين.
تتكاثر بعض الأنواع البكتيرية ، مثل البكتيريا الزرقاء والجرثومة ، عن طريق التبرعم. في هذه الحالة ، تنمو الخلية الابنة كفرع من الوالدين. يبدأ على شكل نوبة صغيرة ، وينمو حتى يصبح بنفس حجم الأصل ، وينقسم.
الحمض النووي الموجود في الآباء والأبناء بعد الانشطار الثنائي أو في مهدها هو نفسه تمامًا. لذلك ، تدخل الخلايا البكتيرية اختلافًا في مادتها الجينية من خلال دمج الحمض النووي الإضافي ، غالبًا من محيطها ، في الجينوم الخاص بها. يُعرف هذا بنقل الجين الأفقي. يضمن الاختلاف الجيني الناتج قدرة البكتيريا على التكيف والبقاء مع تغير بيئتها.
هناك ثلاث طرق يحدث فيها نقل الجينات الأفقي: التحويل والاستبداد والاقتران.
التحول هو العملية الأكثر شيوعًا لنقل الجينات الأفقي ويحدث عندما يتم تبادل أجزاء قصيرة من الحمض النووي بين المتبرعين والمتلقين. يتطلب التنبيط ، الذي يحدث عادة فقط بين البكتيريا وثيقة الصلة ، من المتبرع والمتلقي نقل الحمض النووي من خلال مشاركة مستقبلات سطح الخلية. يتطلب الإقتران الاتصال الجسدي بين جدران الخلايا من البكتيريا. ينتقل الحمض النووي من الخلية المانحة إلى المتلقي. من خلال الاقتران ، يمكن للخلية البكتيرية نقل الحمض النووي إلى الخلايا حقيقية النواة (كائنات متعددة الخلايا). يساعد الاقتران في انتشار جينات مقاومة المضادات الحيوية.
البكتيريا في صحة الإنسان والمرض
يمكن للبكتيريا أن تكون مفيدة ومضرة بصحة الإنسان. تشترك البكتيريا المتداولة أو "الصديقة" في المساحة والموارد داخل أجسامنا وتميل إلى أن تكون مفيدة. هناك ما يقرب من 10 أضعاف الخلايا الميكروبية من الخلايا البشرية في أجسامنا. تم العثور على أكبر عدد من الأنواع الميكروبية في الأمعاء ، وفقًا لمقال عالم الأحياء الدقيقة ديفيد أ.
الأمعاء البشرية هي مكان مريح للبكتيريا ، مع الكثير من العناصر الغذائية المتاحة لقوتها. في مقال مراجعة عام 2014 نشر في المجلة الأمريكية لأمراض الجهاز الهضمي ، ذكر المؤلفون أن بكتيريا الأمعاء والكائنات الحية الدقيقة الأخرى ، مثل سلالات مفيدة من بكتريا قولونية و المكورات العقديةوالمساعدة في الهضم ، ودرء الاستعمار عن طريق مسببات الأمراض الضارة ، وتساعد على تطوير جهاز المناعة. علاوة على ذلك ، تم ربط اضطراب بكتيريا الأمعاء ببعض الحالات المرضية. على سبيل المثال ، المرضى الذين يعانون من مرض كرون لديهم استجابة مناعية متزايدة ضد بكتيريا الأمعاء ، وفقًا لمراجعة عام 2003 نشرت في مجلة The Lancet.
يمكن أن تسبب البكتيريا الأخرى الالتهابات. العديد من البكتيريا - تتراوح ما يسمى بالمجموعة أ المكورات العقدية, المطثية الحاطمة (C. perfringens), بكتريا قولونية و س. الذهبية يمكن أن يسبب عدوى أنسجة رخوة نادرة ولكنها شديدة تسمى التهاب اللفافة الناخر (تسمى أحيانًا البكتيريا آكلة اللحم). وفقًا لمراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها ، تؤثر هذه العدوى على الأنسجة المحيطة بالعضلات والأعصاب والدهون والأوعية الدموية. يمكن علاجها ، خاصة عند الإمساك بها مبكرًا.
مقاومة المضادات الحيوية
تستخدم المضادات الحيوية عادة لعلاج الالتهابات البكتيرية. ومع ذلك ، في السنوات الأخيرة ، أدى الاستخدام غير السليم وغير الضروري للمضادات الحيوية إلى تعزيز انتشار العديد من سلالات البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية.
في حالات مقاومة المضادات الحيوية ، لم تعد البكتيريا المعدية عرضة للمضادات الحيوية الفعالة سابقًا. وفقًا لمركز السيطرة على الأمراض ، فإن ما لا يقل عن مليوني شخص في الولايات المتحدة يصابون بالبكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية كل عام ، مما يؤدي إلى وفاة ما لا يقل عن 23000 شخص.
قال الدكتور كريستوفر كرنيش ، طبيب الأمراض المعدية وأخصائي الأوبئة في المستشفيات في مستشفيات جامعة ويسكونسن ومستشفى شؤون المحاربين القدامى: "لقد تم تحديد أي عدوى يمكن أن تفكر فيها الآن إلى حد كبير على أنها مرتبطة بمستوى معين من المقاومة". "هناك عدد قليل جدًا من الإصابات التي نعالجها الآن حيث لا تعد العدوى التي تسببها البكتيريا المقاومة مصدر قلق سريري".
MRSA ، على سبيل المثال ، هي واحدة من أكثر السلالات البكتيرية مقاومة للمضادات الحيوية. يقاوم الميثيسيلين والمضادات الحيوية الأخرى المستخدمة في العلاج المكورات العنقودية الالتهابات التي يتم الحصول عليها في المقام الأول من خلال ملامسة الجلد. تحدث عدوى MRSA في أماكن الرعاية الصحية مثل المستشفيات ودور التمريض ، حيث يمكن أن تؤدي إلى الالتهاب الرئوي أو التهابات مجرى الدم. ينتشر MRSA أيضًا في المجتمع ، خاصة في المواقف التي يكون فيها الكثير من الجلد المكشوف ، والاتصال الجسدي الآخر ، واستخدام المعدات المشتركة - على سبيل المثال ، بين الرياضيين ، في صالونات الوشم ، وفي مرافق الرعاية النهارية والمدارس. غالبًا ما تتسبب بكتيريا MRSA المكتسبة من المجتمع في الإصابة بعدوى جلدية خطيرة.
أحد الجوانب المهمة في مقاومة مقاومة المضادات الحيوية هو توخي الحذر عند استخدامها. وقال كرينيش لـ LiveScience: "من المهم للغاية بالنسبة لنا استخدام المضادات الحيوية بذكاء". "أنت تريد فقط استخدام مضاد حيوي عندما يكون لديك عدوى بكتيرية واضحة."
تم تحديث هذه المقالة في 25 أبريل 2019 من قبل المساهم العلمي المباشر راشيل روس.
