Skip to main content
Global

1.3: أنواع الكائنات الحية الدقيقة

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    194587

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    أهداف التعلم

    • قم بإدراج الأنواع المختلفة من الكائنات الحية الدقيقة ووصف خصائصها المميزة
    • أعط أمثلة لأنواع مختلفة من الكائنات الحية الدقيقة الخلوية والفيروسية والعوامل المعدية
    • وصف أوجه التشابه والاختلاف بين الأركيا والبكتيريا
    • تقديم لمحة عامة عن مجال علم الأحياء الدقيقة

    معظم الميكروبات أحادية الخلية وصغيرة بما يكفي بحيث تتطلب تكبيرًا اصطناعيًا ليتم رؤيتها. ومع ذلك، هناك بعض الميكروبات أحادية الخلية التي يمكن رؤيتها بالعين المجردة، وبعض الكائنات متعددة الخلايا المجهرية. يجب أن يقيس الجسم حوالي 100 ميكرومتر (ميكرومتر) ليكون مرئيًا بدون مجهر، ولكن معظم الكائنات الحية الدقيقة أصغر بكثير من ذلك. من منظور ما، ضع في اعتبارك أن الخلية الحيوانية النموذجية يبلغ عرضها حوالي 10 ميكرومتر ولكنها لا تزال مجهرية. عادة ما تكون الخلايا البكتيرية حوالي 1 ميكرومتر، ويمكن أن تكون الفيروسات أصغر بعشر مرات من البكتيريا (الشكل\(\PageIndex{1}\)). انظر الجدول\(\PageIndex{1}\) الخاص بوحدات الطول المستخدمة في علم الأحياء الدقيقة.

    يشير الشريط الموجود بالأسفل إلى حجم الكائنات المختلفة. في أقصى اليمين توجد بيضة من ارتفاع 1 مم تقريبًا. إلى اليسار توجد بيضة بشرية وحبوب لقاح بحجم 0.1 مم تقريبًا. فيما يلي خلية نباتية وحيوانية قياسية تتراوح من 10 إلى 100 ميكرومتر. التالي هو خلية دم حمراء بمعدل أقل بقليل من 10 ميكرومتر. فيما يلي الميتوكوندريا والخلية البكتيرية عند حوالي 1 ميكرومتر. التالي هو فيروس الجدري عند حوالي 500 نانومتر. التالي هو فيروس الأنفلونزا عند حوالي 100 نانومتر. التالي هو فيروس شلل الأطفال عند حوالي 50 نانومتر. فيما يلي البروتينات التي تتراوح من 5-10 نانومتر. فيما يلي الدهون التي تتراوح من 2-5 نانومتر. التالي هو C60 (جزيء الفوليرين) الذي يبلغ حوالي 1 نانومتر. أخيرًا، تبلغ الذرات حوالي 0.1 نانومتر. يمكن استخدام مجاهر الضوء لعرض العناصر التي يزيد حجمها عن 100 نانومتر (حجم فيروس الإنفلونزا). تعد المجاهر الإلكترونية مفيدة للمواد من 1.5 نانومتر (أكبر من الذرة) إلى 1 ميكرومتر (حجم العديد من البكتيريا).
    الشكل\(\PageIndex{1}\): الأحجام النسبية لمختلف الأجسام المجهرية وغير المجهرية. لاحظ أن الفيروس النموذجي يقيس حوالي 100 نانومتر، أي أصغر بعشر مرات من البكتيريا النموذجية (~1 ميكرومتر)، وهو أصغر بعشر مرات على الأقل من الخلية النباتية أو الحيوانية النموذجية (~10-100 ميكرومتر). يجب أن يقيس الجسم حوالي 100 ميكرومتر ليكون مرئيًا بدون مجهر.
    الجدول\(\PageIndex{1}\): وحدات الطول المستخدمة بشكل شائع في علم الأحياء الدقيقة
    وحدة مترية معنى البادئة المكافئ المتري
    متر (م) — 1 م = 10 0 م
    ديسيمتر (dm) 1/10 1 سم = 0.1 م = 10 −1 م
    سنتيمتر (سم) 1/100 1 سم = 0.01 م = 10 −2 م
    ملليمتر (مم) 1/1000 1 مم = 0.001 م = 10 −3 م
    ميكرومتر (ميكرومتر) 1/1,000,000 1 ميكرومتر = 0.000001 م = 10 −6 م
    نانومتر (نانومتر) 1/1,000,000 1 نانومتر = 0.000000001 م = 10 −9 م

    تختلف الكائنات الحية الدقيقة عن بعضها البعض ليس فقط في الحجم، ولكن أيضًا في البنية والموئل والتمثيل الغذائي والعديد من الخصائص الأخرى. في حين أننا عادة ما نفكر في الكائنات الحية الدقيقة على أنها أحادية الخلية، إلا أن هناك أيضًا العديد من الكائنات الحية متعددة الخلايا التي تكون صغيرة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها بدون مجهر. حتى أن بعض الميكروبات، مثل الفيروسات، تكون غير خلوية (لا تتكون من خلايا).

    توجد الكائنات الحية الدقيقة في كل مجال من مجالات الحياة الثلاثة: الأركيا والبكتيريا واليوكاريا. الميكروبات الموجودة في مجالات البكتيريا والأركيا كلها بدائيات النواة (خلاياها تفتقر إلى النواة)، في حين أن الميكروبات في مجال حقيقيات النوى هي حقيقيات النواة (خلاياها لها نواة). بعض الكائنات الحية الدقيقة، مثل الفيروسات، لا تقع ضمن أي من مجالات الحياة الثلاثة. في هذا القسم، سنقدم بإيجاز كل مجموعة من المجموعات الواسعة من الميكروبات. ستتعمق الفصول اللاحقة بشكل أكبر حول الأنواع المتنوعة داخل كل مجموعة.

    الكائنات الدقيقة بدائية النواة

    توجد البكتيريا في كل موطن تقريبًا على وجه الأرض، بما في ذلك داخل البشر وعليهم. معظم البكتيريا غير ضارة أو مفيدة، ولكن بعضها من مسببات الأمراض، مما يسبب المرض للإنسان والحيوانات الأخرى. تعتبر البكتيريا بدائية النواة لأن مادتها الجينية (DNA) لا توجد داخل نواة حقيقية. تحتوي معظم البكتيريا على جدران خلوية تحتوي على الببتيدوجليكان.

    غالبًا ما يتم وصف البكتيريا من حيث شكلها العام. تشمل الأشكال الشائعة الشكل الكروي (المكورات) أو شكل القضيب (العصيات) أو المنحني (السبيريلوم أو اللولبية أو الضمة). \(\PageIndex{2}\)يوضح الشكل أمثلة لهذه الأشكال.

    يتضمن كل تعيين للشكل رسمًا ومجهرًا. المكورات هي شكل كروي. العصية هي شكل قضيب. Vibrio هو شكل فاصلة. Coccobacillus عبارة عن شكل بيضاوي ممدود. السبيريلوم عبارة عن دوامة صلبة. Spirochete هو دوامة مرنة.
    الشكل\(\PageIndex{2}\): الأشكال البكتيرية الشائعة. لاحظ كيف أن بكتيريا الكوككوباسيلوس هي مزيج من البكتيريا الكروية (المكورة) والقضيب (العصيات). (تأليف «كوكوس»: تعديل عمل جانيس هاني كار، والدكتور ريتشارد فاكلام، مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها؛ الائتمان «Bacillus»: تعديل العمل من قبل «Elapied» /ويكيميديا كومنز)

    لديهم مجموعة واسعة من القدرات الأيضية ويمكن أن تنمو في مجموعة متنوعة من البيئات، باستخدام مجموعات مختلفة من العناصر الغذائية. تقوم بعض البكتيريا بعملية التمثيل الضوئي، مثل البكتيريا الزرقاء المؤكسدة والكبريت الأخضر الأنكسي والبكتيريا الخضراء غير الكبريتية؛ تستخدم هذه البكتيريا الطاقة المشتقة من أشعة الشمس، وتعمل على تثبيت ثاني أكسيد الكربون للنمو. هناك أنواع أخرى من البكتيريا التي لا تقوم بعملية التمثيل الضوئي، حيث تحصل على طاقتها من المركبات العضوية أو غير العضوية في بيئتها.

    الأركيا هي أيضًا كائنات بدائية النواة أحادية الخلية. تمتلك الأركيا والبكتيريا تاريخًا تطوريًا مختلفًا، فضلاً عن اختلافات كبيرة في علم الوراثة ومسارات التمثيل الغذائي وتكوين جدران الخلايا والأغشية. على عكس معظم البكتيريا، لا تحتوي جدران الخلايا الأثرية على الببتيدوجليكان، ولكن جدران خلاياها غالبًا ما تتكون من مادة مماثلة تسمى pseudopeptidoglycan. مثل البكتيريا، توجد الأركيا في كل موطن تقريبًا على وجه الأرض، حتى البيئات القاسية شديدة البرودة أو شديدة الحرارة أو الأساسية جدًا أو الحمضية جدًا (الشكل\(\PageIndex{3}\)). تعيش بعض الأركيا في جسم الإنسان، ولكن لم يثبت أي منها أنها من مسببات الأمراض البشرية.

    صورة لبركة مياه يتغير لونها من البرتقالي على الحواف إلى الأزرق في المنتصف.
    الشكل\(\PageIndex{3}\): تعيش بعض الأركيا في بيئات قاسية، مثل مسبح Morning Glory، وهو ينبوع ساخن في حديقة يلوستون الوطنية. تنجم اختلافات اللون في حوض السباحة عن المجتمعات المختلفة من الميكروبات القادرة على النمو في درجات حرارة المياه المختلفة.

    التمارين\(\PageIndex{1}\)

    1. ما النوعان الرئيسيان للكائنات بدائية النواة؟
    2. قم بتسمية بعض الخصائص المميزة لكل نوع.

    الكائنات الدقيقة حقيقية النواة

    يحتوي مجال Eukarya على جميع حقيقيات النوى، بما في ذلك حقيقيات النوى أحادية الخلية أو متعددة الخلايا مثل الطفيليات والفطريات والنباتات والحيوانات. السمة الرئيسية المميزة لحقيقيات النوى هي أن خلاياها تحتوي على نواة.

    السبتيين

    الطعنات هي حقيقيات النواة أحادية الخلية وليست نباتات أو حيوانات أو فطريات. الطحالب والبروتوزوا هي أمثلة على البروتيستس.

    الطحالب (المفرد: الطحالب) هي طفيليات شبيهة بالنباتات يمكن أن تكون إما أحادية الخلية أو متعددة الخلايا (الشكل\(\PageIndex{4}\)). خلاياها محاطة بجدران خلوية مصنوعة من السليلوز، وهو نوع من الكربوهيدرات. الطحالب هي كائنات التمثيل الضوئي التي تستخرج الطاقة من الشمس وتطلق الأكسجين والكربوهيدرات في بيئتها. نظرًا لأن الكائنات الحية الأخرى يمكنها استخدام نفاياتها للحصول على الطاقة، فإن الطحالب هي أجزاء مهمة من العديد من النظم البيئية. تحتوي العديد من المنتجات الاستهلاكية على مكونات مشتقة من الطحالب، مثل الكاراجينان أو حمض الألجنيك، والتي توجد في بعض العلامات التجارية للآيس كريم وصلصة السلطة والمشروبات وأحمر الشفاه ومعجون الأسنان. كما يلعب مشتق الطحالب دورًا بارزًا في مختبر الأحياء الدقيقة. يمكن خلط الآجار، وهو جل مشتق من الطحالب، مع العديد من العناصر الغذائية واستخدامه لزراعة الكائنات الحية الدقيقة في طبق بتري. كما يتم تطوير الطحالب كمصدر محتمل للوقود الحيوي.

    صورة مجهرية خفيفة بخلفية سوداء وخلايا متوهجة. تحتوي الخلايا على العديد من الأشكال المختلفة التي تتراوح من الدائرية إلى أكوام المستطيلات إلى شكل اللوز. يشير شريط المقياس إلى مقدار المساحة التي يستهلكها 100 ميكرون في هذا الشكل.
    الشكل\(\PageIndex{4}\): الدياتومات المتنوعة، وهي نوع من الطحالب، تعيش في الجليد البحري السنوي في ماكموردو ساوند، أنتاركتيكا. يتراوح حجم الدياتومات من 2 ميكرومتر إلى 200 ميكرومتر ويتم تصويرها هنا باستخدام الفحص المجهري الضوئي. (مصدر: الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي)

    البروتوزوا (المفرد: البروتوزوان) هي كائنات أولية تشكل العمود الفقري للعديد من شبكات الغذاء من خلال توفير العناصر الغذائية للكائنات الحية الأخرى. البروتوزوا متنوعة للغاية. تتحرك بعض البروتوزوا بمساعدة هياكل تشبه الشعر تسمى الأهداب أو هياكل تشبه السوط تسمى الأسواط. يقوم البعض الآخر بتوسيع جزء من غشاء الخلية والسيتوبلازم لدفع أنفسهم إلى الأمام. تسمى هذه الامتدادات السيتوبلازمية الزائفة («الأقدام الزائفة»). بعض البروتوزوا تقوم بعملية التمثيل الضوئي؛ بينما يتغذى البعض الآخر على المواد العضوية. بعضها يعيش بحرية، في حين أن البعض الآخر طفيلي، ولا يستطيع البقاء إلا عن طريق استخراج العناصر الغذائية من الكائن الحي المضيف. معظم البروتوزوا غير ضارة، ولكن بعضها من مسببات الأمراض التي يمكن أن تسبب المرض في الحيوانات أو البشر (الشكل\(\PageIndex{5}\)).

    صورة مجهرية SEM تُظهر خلية مثلثة بثلاثة إسقاطات طويلة ورقيقة؛ واحدة من نهاية الخلية واثنتان من منتصفها. يبلغ حجم الخلية حوالي 3 × 8 ميكرومتر.
    الشكل\(\PageIndex{5}\): الجيارديا لامبليا، طفيل بروتوزوان معوي يصيب البشر والثدييات الأخرى، ويسبب إسهالًا شديدًا. (الائتمان: تعديل العمل من قبل مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها)

    فطريات

    الفطريات (المفرد: الفطريات) هي أيضًا حقيقيات النواة. تشبه بعض الفطريات متعددة الخلايا، مثل الفطر، النباتات، لكنها في الواقع مختلفة تمامًا. لا تقوم الفطريات بعملية التمثيل الضوئي، وعادة ما تكون جدران خلاياها مصنوعة من الكيتين بدلاً من السليلوز.

    يتم تضمين الفطريات أحادية الخلية - الخمائر - في دراسة علم الأحياء الدقيقة. هناك أكثر من 1000 نوع معروف. توجد الخمائر في العديد من البيئات المختلفة، من أعماق البحار إلى السرة البشرية. بعض الخمائر لها استخدامات مفيدة، مثل التسبب في ارتفاع الخبز وتخمر المشروبات؛ لكن الخمائر يمكن أن تتسبب أيضًا في تلف الطعام. حتى أن بعضها يسبب أمراضًا، مثل التهابات الخميرة المهبلية والقلاع الفموي (الشكل\(\PageIndex{6}\)).

    صورة مجهرية خفيفة بخلفية واضحة وخلايا زرقاء. يشكل صف طويل من الخلايا خيطًا مركزيًا. ترتبط بهذا مجموعات من العديد من الخلايا الكروية. يبلغ حجم كل خلية حوالي 5 ميكرومتر وتحتوي على نواة.
    الشكل\(\PageIndex{5}\): المبيضات البيضاء هي فطر أحادي الخلية أو خميرة. إنه العامل المسبب لعدوى الخميرة المهبلية وكذلك مرض القلاع الفموي، وهو عدوى خميرة في الفم تصيب الأطفال عادة. تحتوي بكتيريا C. albicans على مورفولوجيا مشابهة لبكتيريا المكورات العقدية؛ ومع ذلك، فإن الخميرة هي كائن حقيقي النواة (لاحظ النواة) وهي أكبر بكثير. (الائتمان: تعديل العمل من قبل مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها)

    الفطريات الأخرى التي تهم علماء الأحياء الدقيقة هي كائنات متعددة الخلايا تسمى العفن. تتكون القوالب من خيوط طويلة تشكل مستعمرات مرئية (الشكل\(\PageIndex{6}\)). توجد القوالب في العديد من البيئات المختلفة، من التربة إلى الطعام المتعفن إلى زوايا الحمام الرطبة. تلعب القوالب دورًا مهمًا في تحلل النباتات والحيوانات الميتة. يمكن أن تسبب بعض العفن الحساسية، بينما ينتج البعض الآخر مستقلبات مسببة للأمراض تسمى السموم الفطرية. تم استخدام القوالب لصنع الأدوية، بما في ذلك البنسلين، وهو أحد المضادات الحيوية الأكثر شيوعًا، والسيكلوسبورين، المستخدم لمنع رفض الأعضاء بعد الزرع.

    صورة لصندوق من البرتقال المتعفن.
    الشكل\(\PageIndex{6}\): غالبًا ما يمكن ملاحظة المستعمرات الكبيرة من الفطريات المجهرية بالعين المجردة، كما يظهر على سطح هذه البرتقال المتعفن.

    التمارين\(\PageIndex{2}\)

    1. اذكر نوعين من الطلائع ونوعين من الفطريات.
    2. قم بتسمية بعض الخصائص المميزة لكل نوع.

    الديدان الطفيلية

    الديدان الطفيلية متعددة الخلايا التي تسمى الديدان الطفيلية ليست كائنات دقيقة من الناحية الفنية، حيث أن معظمها كبير بما يكفي للرؤية بدون مجهر. ومع ذلك، تقع هذه الديدان في مجال علم الأحياء الدقيقة لأن الأمراض التي تسببها الديدان الطفيلية تشمل البيض المجهري واليرقات. أحد الأمثلة على الديدان الطفيلية هو دودة غينيا، أو Dracunculus medinensis، التي تسبب الدوخة والقيء والإسهال والقرحة المؤلمة على الساقين والقدمين عندما تشق الدودة طريقها للخروج من الجلد (الشكل\(\PageIndex{7}\)). تحدث العدوى عادةً بعد أن يشرب الشخص الماء الذي يحتوي على براغيث الماء المصابة ويرقات الدودة الغينية. في منتصف الثمانينيات، كانت هناك ما يقدر بـ 3.5 مليون حالة من مرض الدودة الغينية، ولكن تم القضاء على المرض إلى حد كبير. في عام 2014، تم الإبلاغ عن 126 حالة فقط، وذلك بفضل الجهود المنسقة لمنظمة الصحة العالمية (WHO) والمجموعات الأخرى الملتزمة بتحسين الصرف الصحي لمياه الشرب. 12

    الشكل أ عبارة عن صورة لدودة بيضاء طويلة ومسطحة مطوية ذهابًا وإيابًا على خلفية سوداء. يوضح الشكل (ب) وجود آفة على المريض. يتم إخراج الدودة من الآفة ولفها حول عود الثقاب.
    الشكل\(\PageIndex{7}\): تصيب الدودة الشريطية لحم البقر، Taenia saginata، كل من الماشية والبشر. بيض T. saginata مجهري (حوالي 50 ميكرومتر)، لكن الديدان البالغة مثل تلك الموضحة هنا يمكن أن تصل إلى 4-10 أمتار، وتعيش في الجهاز الهضمي. (ب) تتم إزالة الدودة الغينية البالغة، Dracunculus medinensis، من خلال آفة في جلد المريض عن طريق لفها حول عود الثقاب. (المرجع ب: تعديل العمل من قبل مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها)

    الفيروسات

    الفيروسات هي كائنات دقيقة غير خلوية، مما يعني أنها لا تتكون من خلايا. في الأساس، يتكون الفيروس من البروتينات والمواد الوراثية - إما الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي، ولكن ليس كلاهما - خاملة خارج الكائن الحي المضيف. ومع ذلك، من خلال دمج نفسها في خلية مضيفة، تكون الفيروسات قادرة على الاستفادة من الآليات الخلوية للمضيف للتكاثر وإصابة المضيفين الآخرين. يمكن للفيروسات أن تصيب جميع أنواع الخلايا، من الخلايا البشرية إلى خلايا الكائنات الحية الدقيقة الأخرى. في البشر، تكون الفيروسات مسؤولة عن العديد من الأمراض، من نزلات البرد إلى الإيبولا القاتلة (الشكل\(\PageIndex{8}\)). ومع ذلك، فإن العديد من الفيروسات لا تسبب المرض.

    الشكل A عبارة عن صورة مجهرية TEM تُظهر دوائر كبيرة مع العديد من الإسقاطات الصغيرة البارزة للخارج من حافة الدوائر. يُظهر شريط المقياس حجم 50 نانومترًا بالنسبة إلى هذا الميكروغراف. الشكل B عبارة عن صورة مجهرية TEM تظهر خيوطًا حمراء طويلة تشكل هيكلًا يشبه العقدة.
    الشكل\(\PageIndex{8}\): (أ) يمكن لأفراد عائلة فيروس كورونا أن يتسببوا في التهابات الجهاز التنفسي مثل نزلات البرد والمتلازمة التنفسية الحادة الوخيمة (سارس) ومتلازمة الشرق الأوسط التنفسية (MERS). هنا يتم عرضها تحت المجهر الإلكتروني للإرسال (TEM). (ب) فيروس إيبولا، وهو أحد أفراد عائلة الفيلوفيروس، كما تم تصويره باستخدام TEM. (المرجع: تعديل عمل توماس دبليو جيسبرت).

    التمارين\(\PageIndex{3}\)

    1. هل الديدان الطفيلية كائنات دقيقة؟ اشرح لماذا أو لماذا لا.
    2. كيف تختلف الفيروسات عن الكائنات الحية الدقيقة الأخرى؟

    علم الأحياء الدقيقة كمجال للدراسة

    علم الأحياء الدقيقة هو مصطلح واسع يشمل دراسة جميع أنواع الكائنات الحية الدقيقة المختلفة. ولكن من الناحية العملية، يميل علماء الأحياء الدقيقة إلى التخصص في أحد المجالات الفرعية العديدة. على سبيل المثال، علم الجراثيم هو دراسة البكتيريا؛ علم الفطريات هو دراسة الفطريات؛ علم الطفيليات هو دراسة البروتوزوا؛ علم الطفيليات هو دراسة الديدان الطفيلية والطفيليات الأخرى؛ وعلم الفيروسات هو دراسة الفيروسات (الشكل\(\PageIndex{9}\)). غالبًا ما يتم تضمين علم المناعة، وهو دراسة الجهاز المناعي، في دراسة علم الأحياء الدقيقة لأن التفاعلات بين المضيف والممرض أساسية لفهمنا لعمليات الأمراض المعدية. يمكن لعلماء الأحياء الدقيقة أيضًا التخصص في مجالات معينة من علم الأحياء الدقيقة، مثل علم الأحياء الدقيقة السريري أو علم الأحياء الدقيقة البيئي أو علم الأحياء الدقيقة التطبيقي أو علم الأحياء الدقيقة الغذائي.

    في هذا الكتاب المدرسي، نهتم في المقام الأول بالتطبيقات السريرية لعلم الأحياء الدقيقة، ولكن نظرًا لأن الحقول الفرعية المختلفة لعلم الأحياء الدقيقة مترابطة بشكل كبير، فإننا سنناقش غالبًا التطبيقات غير السريرية تمامًا.

    شخص في حقل يقيس البيضة.
    الشكل\(\PageIndex{9}\): يقوم أخصائي الفيروسات بأخذ عينات من البيض من هذا العش لاختباره بحثًا عن فيروس الأنفلونزا A، الذي يسبب أنفلونزا الطيور. (مصدر: دون بيكر)

    أخلاقيات علم الأحياء الدقيقة

    في الأربعينيات من القرن الماضي، كانت الحكومة الأمريكية تبحث عن حل لمشكلة طبية: انتشار الأمراض المنقولة جنسيًا (STDs) بين الجنود. استخدمت العديد من الدراسات سيئة السمعة الممولة من الحكومة موضوعات بشرية للبحث عن الأمراض المنقولة بالاتصال الجنسي الشائعة والعلاجات. في إحدى هذه الدراسات، عرّض الباحثون الأمريكيون عمدًا أكثر من 1300 شخص في غواتيمالا لمرض الزهري والسيلان والشانكرويد لتحديد قدرة البنسلين والمضادات الحيوية الأخرى على مكافحة هذه الأمراض. شملت موضوعات الدراسة الجنود الغواتيماليين والسجناء والبغايا والمرضى النفسيين - ولم يتم إبلاغ أي منهم بأنهم يشاركون في الدراسة. قام الباحثون بتعريض الأشخاص للأمراض المنقولة بالاتصال الجنسي بطرق مختلفة، من تسهيل الجماع مع البغايا المصابات إلى تلقيح الأشخاص بالبكتيريا المعروفة بأنها تسبب الأمراض. تضمنت هذه الطريقة الأخيرة عمل جرح صغير على الأعضاء التناسلية للشخص المعني أو في أي مكان آخر من الجسم، ثم وضع البكتيريا مباشرة في الجرح. 3 في عام 2011، كشفت لجنة حكومية أمريكية مكلفة بالتحقيق في التجربة أن بعض الأشخاص فقط عولجوا بالبنسلين، وأن 83 شخصًا ماتوا بحلول عام 1953، على الأرجح نتيجة للدراسة. 4

    لسوء الحظ، هذا واحد من العديد من الأمثلة المروعة لتجارب الأحياء الدقيقة التي انتهكت المعايير الأخلاقية الأساسية. حتى لو أدت هذه الدراسة إلى طفرة طبية منقذة للحياة (لم تفعل ذلك)، فإن قلة من الناس قد يجادلون بأن أساليبها كانت سليمة أخلاقيًا أو مبررة أخلاقيًا. لكن ليست كل حالة واضحة جدًا. كثيرًا ما يواجه المهنيون العاملون في البيئات السريرية معضلات أخلاقية، مثل العمل مع المرضى الذين يرفضون اللقاح أو نقل الدم المنقذ للحياة. هذان مثالان فقط لقرارات الحياة والموت التي قد تتقاطع مع المعتقدات الدينية والفلسفية لكل من المريض وأخصائي الرعاية الصحية.

    بغض النظر عن مدى نبل الهدف، يجب أن تسترشد دراسات الأحياء الدقيقة والممارسة السريرية بمجموعة معينة من المبادئ الأخلاقية. يجب إجراء الدراسات بنزاهة. يقدم المرضى والمشاركون في البحث موافقتهم المستنيرة (ليس فقط الموافقة على العلاج أو الدراسة ولكن أيضًا إظهار فهم الغرض من الدراسة وأي مخاطر تنطوي عليها). يجب احترام حقوق المرضى. يجب أن تتم الموافقة على الإجراءات من قبل مجلس المراجعة المؤسسية. عند العمل مع المرضى، يعد حفظ السجلات الدقيقة والتواصل الصادق والسرية أمرًا بالغ الأهمية. يجب معاملة الحيوانات المستخدمة في البحث بطريقة إنسانية، ويجب الموافقة على جميع البروتوكولات من قبل لجنة رعاية واستخدام الحيوانات المؤسسية. هذه ليست سوى عدد قليل من المبادئ الأخلاقية التي تم استكشافها في مربعات Eye on Ethics في جميع أنحاء هذا الكتاب.

    التركيز السريري: القرار

    لا تظهر عينات CSF من Cora أي علامات على الالتهاب أو العدوى، كما هو متوقع مع العدوى الفيروسية. ومع ذلك، هناك تركيز عالٍ من بروتين معين، 14-3-3 بروتين، في CSF الخاص بها. يعد مخطط كهربية الدماغ (EEG) لوظيفة الدماغ أيضًا غير طبيعي. يشبه مخطط كهربية الدماغ حالة المريض المصاب بمرض تنكسي عصبي مثل مرض الزهايمر أو هنتنغتون، لكن التدهور المعرفي السريع لكورا لا يتوافق مع أي منهما. وبدلاً من ذلك، يخلص طبيبها إلى أن كورا مصابة بمرض كروتزفيلدت-جاكوب (CJD)، وهو نوع من اعتلال الدماغ الإسفنجي القابل للانتقال (TSE).

    مرض CJD هو مرض نادر للغاية، حيث توجد حوالي 300 حالة فقط في الولايات المتحدة كل عام. لا تنتج البكتيريا أو الفطريات أو الفيروسات، بل عن البريونات - التي لا تتناسب تمامًا مع أي فئة معينة من الميكروبات. مثل الفيروسات، لا توجد البريونات على شجرة الحياة لأنها غير خلوية. البريونات صغيرة للغاية، حوالي عُشر حجم الفيروس العادي. لا تحتوي على أي مادة وراثية وتتكون فقط من نوع من البروتين غير الطبيعي.

    يمكن أن يكون لمرض CJD عدة أسباب مختلفة. يمكن الحصول عليها من خلال التعرض للدماغ أو أنسجة الجهاز العصبي لشخص أو حيوان مصاب. يعد استهلاك اللحوم من حيوان مصاب إحدى الطرق التي يمكن أن يحدث بها هذا التعرض. كانت هناك أيضًا حالات نادرة من التعرض لـ CJD من خلال ملامسة المعدات الجراحية الملوثة 5 ومن القرنية والمتبرعين بهرمون النمو الذين أصيبوا بمرض CJD دون علم. 67 في حالات نادرة، ينتج المرض عن طفرة جينية محددة يمكن أن تكون وراثية في بعض الأحيان. ومع ذلك، في حوالي 85٪ من مرضى CJD، يكون سبب المرض عفويًا (أو متقطعًا) وليس له سبب محدد. 8 بناءً على أعراضها وتطورها السريع، تم تشخيص كورا بمرض CJD المتقطع.

    لسوء حظ كورا، يعد مرض CJD مرضًا مميتًا لا يوجد علاج معتمد له. يموت ما يقرب من 90٪ من المرضى في غضون عام واحد من التشخيص. 9 يركز أطباؤها على الحد من ألمها وأعراضها المعرفية مع تقدم مرضها. بعد ثمانية أشهر، تموت كورا. تم تأكيد تشخيص مرض CJD الخاص بها من خلال تشريح الدماغ.

    ملخص

    • الكائنات الحية الدقيقة متنوعة للغاية وتوجد في جميع مجالات الحياة الثلاثة: الأركيا والبكتيريا واليوكاريا.
    • يتم تصنيف الأركيا والبكتيريا على أنها بدائيات النواة لأنها تفتقر إلى النواة الخلوية. تختلف الأركيا عن البكتيريا في التاريخ التطوري وعلم الوراثة ومسارات التمثيل الغذائي وجدار الخلية وتكوين الغشاء.
    • تعيش الأركيا في كل بيئة على وجه الأرض تقريبًا، ولكن لم يتم تحديد أي نوع من أنواع الكائنات الحية كمسببات أمراض بشرية.
    • تشمل حقيقيات النوى التي تمت دراستها في علم الأحياء الدقيقة الطحالب والبروتوزوا والفطريات والديدان الطفيلية.
    • الطحالب هي كائنات شبيهة بالنباتات يمكن أن تكون أحادية الخلية أو متعددة الخلايا، وتستمد الطاقة عن طريق التمثيل الضوئي.
    • البروتوزوا هي كائنات أحادية الخلية ذات هياكل خلوية معقدة؛ معظمها متحركة.
    • تشمل الفطريات المجهرية العفن والخمائر.
    • الديدان الطفيلية هي ديدان طفيلية متعددة الخلايا. يتم تضمينها في مجال علم الأحياء الدقيقة لأن بيضها ويرقاتها غالبًا ما تكون مجهرية.
    • الفيروسات هي كائنات دقيقة غير خلوية تتطلب مضيفًا للتكاثر.
    • مجال علم الأحياء الدقيقة واسع للغاية. عادةً ما يتخصص علماء الأحياء الدقيقة في أحد المجالات الفرعية العديدة، ولكن يحتاج جميع المهنيين الصحيين إلى أساس متين في علم الأحياء الدقيقة السريرية.

    الحواشي

    1. 1 C. Greenaway «داء التنينات (مرض دودة غينيا)». مجلة الجمعية الطبية الكندية 170 رقم 4 (2004): 495-500.
    2. 2 منظمة الصحة العالمية. «داء التنينات (مرض الدودة الغينية).» منظمة الصحة العالمية. 2015. http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs359/en/. تم الوصول إليه في 2 أكتوبر 2015.
    3. 3 كارا روجرز. «تجربة مرض الزهري في غواتيمالا: مشروع البحث الطبي الأمريكي». الموسوعة البريطانية. www.britannica.com/event/Guat... lis-experiment. تم الوصول إليه في 24 يونيو 2015.
    4. 4 سوزان دونالدسون جيمس. «تجارب مرض الزهري صادمة، لكن تجارب المخدرات في العالم الثالث كذلك.» أخبار أي بي سي العالمية. 30 أغسطس 2011. http://abcnews.go.com/Health/guatema...ry؟ معرف = 14414902. تم الوصول إليه في 24 يونيو 2015.
    5. 5 جريج بوتيلو. «تم تأكيد حالة مرض كروتزفيلد جاكوب في نيو هامبشاير.» سي إن إن. 2013. http://www.cnn.com/2013/09/20/health...brain-disease/.
    6. 6 ب. رودج وآخرون. «CJD غير الوراثي بسبب هرمون النمو المشتق من الغدة النخامية مع أوقات حضانة محددة وراثيًا تصل إلى 40 عامًا.» الدماغ 138 رقم 11 (2015): 3386—3399.
    7. 7 جي هيكمان وآخرون. «انتقال مرض كروتزفيلدت-جاكوب عن طريق زرع القرنية.» مجلة علم الأعصاب وجراحة الأعصاب والطب النفسي 63 رقم 3 (1997): 388-390.
    8. 8 المعهد الوطني للاضطرابات العصبية والسكتة الدماغية. «صحيفة وقائع مرض كروتزفيلدت-جاكوب.» NIH. 2015. http://www.ninds.nih.gov/disorders/c....htm#288133058.
    9. 9 المعهد الوطني للاضطرابات العصبية والسكتة الدماغية. «صحيفة وقائع مرض كروتزفيلدت-جاكوب.» NIH. 2015. http://www.ninds.nih.gov/disorders/c....htm#288133058. تم الوصول إليه في 22 يونيو 2015.

    مسرد المصطلحات

    خلوي
    لا تتكون من خلية أو خلايا
    الطحالب
    (المفرد: الطحالب) أي من مختلف الكائنات الحية حقيقية النواة أحادية الخلية ومتعددة الخلايا التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي؛ تتميز عن النباتات بافتقارها إلى الأنسجة والأعضاء الوعائية
    آرتشيا
    العديد من الكائنات الحية الدقيقة بدائية النواة أحادية الخلية، وعادة ما تحتوي على جدران خلوية تحتوي على pseudopeptidoglycan
    بكتيريا
    (المفرد: البكتيريا) أي من الكائنات الحية الدقيقة بدائية النواة أحادية الخلية المختلفة عادةً (ولكن ليس دائمًا) التي تحتوي على آبار خلوية تحتوي على الببتيدوجليكان
    علم الجراثيم
    دراسة البكتيريا
    أوكاريا
    مجال الحياة الذي يشمل جميع الكائنات أحادية الخلية ومتعددة الخلايا ذات الخلايا التي تحتوي على نوى وعضيات مرتبطة بالغشاء
    الفطريات
    (المفرد: الفطريات) أي من الكائنات الحية المتنوعة أحادية الخلية أو متعددة الخلايا حقيقية النواة، وعادة ما تحتوي على جدران خلوية مصنوعة من الكيتين وتفتقر إلى أصباغ التمثيل الضوئي والأنسجة الوعائية والأعضاء
    الديدان الطفيلية
    دودة طفيلية متعددة الخلايا
    علم المناعة
    دراسة الجهاز المناعي
    الميكروبيولوجيا
    دراسة الكائنات الحية الدقيقة
    عفونة
    فطر متعدد الخلايا، يتكون عادة من خيوط طويلة
    علم الفطريات
    دراسة الفطريات
    علم الطفيليات
    دراسة الطفيليات
    العوامل الممرضة
    الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض
    بروتستانت
    كائن حي حيوي أحادي الخلية، عادة ما يكون نوعًا من الطحالب أو البروتوزوا
    بروتوزوان
    (صيغة الجمع: البروتوزوا) كائن حي النواة أحادي الخلية، وعادة ما يكون متحركًا
    علم البروتوزولوجيا
    دراسة البروتوزوا
    علم الفيروسات
    دراسة الفيروسات
    فيروس
    كائن حي دقيق غير خلوي، يتكون من البروتينات والمواد الوراثية (DNA أو RNA)، التي يمكنها تكرار نفسها عن طريق إصابة خلية مضيفة
    خميرة
    أي فطر أحادي الخلية