4.4: بكتيريا إيجابية الجرام
- Page ID
- 194837
أهداف التعلم
- وصف الميزات الفريدة لكل فئة من البكتيريا عالية G+C والبكتيريا ذات نسبة G+C الإيجابية بالجرام
- حدد أوجه التشابه والاختلاف بين المجموعات البكتيرية المرتفعة G+C والمجموعات البكتيرية المنخفضة G+C
- أعط مثالاً لبكتيريا من مجموعة G+C المرتفعة ومجموعة G+C المنخفضة المرتبطة بشكل شائع بكل فئة
يتم تحديد بدائيات النوى على أنها موجبة للجرام إذا كانت تحتوي على مصفوفة متعددة الطبقات من الببتيدوجليكان تشكل جدار الخلية. يتم الاحتفاظ بالبنفسج البلوري، وهو البقعة الأساسية لعملية صبغ الغرام، وتثبيته بسهولة داخل هذه المصفوفة، مما يتسبب في ظهور بدائيات النواة الإيجابية للجرام باللون الأرجواني تحت مجهر برايتفيلد بعد تلطيخ الجرام. لسنوات عديدة، كان الاحتفاظ بصبغة الجرام أحد المعايير الرئيسية المستخدمة لتصنيف بدائيات النواة، على الرغم من أن بعض بدائيات النواة لم تتلطخ بسهولة سواء بالبقع الأولية أو الثانوية المستخدمة في إجراء صبغ غرام.
كشفت التطورات في الكيمياء الحيوية للحمض النووي عن خصائص إضافية يمكن استخدامها لتصنيف بدائيات النواة الإيجابية للجرام، وهي نسب الجوانين إلى السيتوزين (G+C) في الحمض النووي وتكوين وحدات RNA الفرعية 16S. يتعرف علماء الأحياء الدقيقة حاليًا على مجموعتين متميزتين من بدائيات النوى إيجابية الجرام أو موجبة الجرام بشكل ضعيف. تشتمل فئة Actinobacteria على بكتيريا عالية إيجابية الجرام G+C، والتي تحتوي على أكثر من 50٪ من نيوكليوتيدات الجانين والسيتوزين في حمضها النووي. تحتوي فئة Bacilli على بكتيريا منخفضة G+C إيجابية الجرام، والتي تحتوي على أقل من 50٪ من نيوكليوتيدات الجانين والسيتوزين في الحمض النووي الخاص بها.
بكتيريا الأكتينوباكتيريا: بكتيريا إيجابية بنسبة G+C عالية الجرام
يأتي اسم Actinobacteria من الكلمات اليونانية للأشعة والقضيب الصغير، لكن Actinobacteria متنوعة للغاية. يمكن أن يتراوح مظهرها المجهري من قضبان متفرعة خيطية رقيقة إلى عصيات الكوككوباسيلي. بعض بكتيريا Actinobacteria كبيرة جدًا ومعقدة، في حين أن البعض الآخر من بين أصغر الكائنات الحية المستقلة. تعيش معظم بكتيريا Actinobacteria في التربة، ولكن بعضها مائي. الغالبية العظمى من التمارين الهوائية. إحدى السمات المميزة لهذه المجموعة هي وجود العديد من الببتيدوجليكان المختلفة في جدار الخلية.
يعتبر جنس Actinomyces ممثلًا تمت دراسته كثيرًا عن بكتيريا Actinobacteria. تلعب Actinomyces spp. دورًا مهمًا في بيئة التربة، وبعض الأنواع هي مسببات الأمراض البشرية. يعيش عدد من Actinomyces spp. في فم الإنسان وهي مسببات أمراض انتهازية تسبب أمراضًا معدية مثل التهاب اللثة (التهاب اللثة) وخراجات الفم. النوع A. israelii هو داء شرجي مشهور بتسببه في التهاب الشغاف (التهاب البطانة الداخلية للقلب) (الشكل\(\PageIndex{1}\)).
يتم تمثيل جنس Mycobacterium بعصيات مغطاة بطبقة من حمض الميكوليك. تحمي هذه الطبقة الشمعية البكتيريا من بعض المضادات الحيوية، وتمنعها من الجفاف، وتمنع تغلغل كواشف بقع الجرام (انظر عينات التلوين المجهرية). لهذا السبب، يتم استخدام إجراء تلطيخ خاص سريع الحمض لتصور هذه البكتيريا. يعتبر جنس Mycobacterium سببًا مهمًا لمجموعة متنوعة من الأمراض المعدية. مرض السل هو العامل المسبب لمرض السل، وهو مرض يؤثر بشكل أساسي على الرئتين ولكنه يمكن أن يصيب أجزاء أخرى من الجسم أيضًا. تشير التقديرات إلى أن ثلث سكان العالم قد أصيبوا بمرض السل، وأن الملايين من الإصابات الجديدة تحدث كل عام. يعد علاج مرض السل أمرًا صعبًا ويتطلب من المرضى تناول مجموعة من الأدوية لفترة طويلة. ومما يزيد من تعقيد العلاج تطوير وانتشار سلالات مقاومة للأدوية المتعددة من هذا العامل الممرض.
نوع آخر من مسببات الأمراض، M. leprae، هو سبب مرض هانسن (الجذام)، وهو مرض مزمن يؤثر على الأعصاب الطرفية وسلامة الجلد والسطح المخاطي للجهاز التنفسي. يؤدي فقدان الإحساس بالألم ووجود الآفات الجلدية إلى زيادة التعرض للإصابات الثانوية والالتهابات بمسببات الأمراض الأخرى.
تحتوي البكتيريا الموجودة في جنس Corynebacterium على حمض diaminopimelic في جدران خلاياها، وغالبًا ما تشكل مجهريًا حواجز أو أزواج من الخلايا على شكل قضيب تشبه الحرف V. قد تحتوي الخلايا على حبيبات ميتاكرومية وتخزين داخل الخلايا للفوسفات غير العضوي المفيدة لتحديد كورينيباكتريوم. الغالبية العظمى من Corynebacterium spp. غير مسببة للأمراض؛ ومع ذلك، فإن C. detchia هي العامل المسبب للدفتيريا، وهو مرض يمكن أن يكون مميتًا، خاصة عند الأطفال (الشكل\(\PageIndex{1}\)). تنتج بكتيريا C. الدفتيريا سمًا يشكل غشاءًا زائفًا في حلق المريض، مما يسبب تورمًا وصعوبة في التنفس وأعراضًا أخرى يمكن أن تصبح خطيرة إذا لم يتم علاجها.
يتكون جنس Bifidobacterium من اللاهوائيات الخيطية، والتي يوجد الكثير منها بشكل شائع في الجهاز الهضمي والمهبل والفم. في الواقع، تشكل Bifidobacterium spp. جزءًا كبيرًا من ميكروبيوتا الأمعاء البشرية وغالبًا ما تستخدم كبروبيوتيك وفي إنتاج الزبادي.
يحتوي جنس Gardnerella على نوع واحد فقط، G. vaginalis. يُعرَّف هذا النوع بأنه «متغير الجرام» لأن عصيات الكوككوباسيلي الصغيرة لا تظهر نتائج متسقة عند تلوين الجرام (الشكل\(\PageIndex{1}\)). بناءً على الجينوم الخاص به، يتم وضعه في مجموعة G+C الإيجابية بالجرام المرتفع. يمكن أن يسبب التهاب المهبل البكتيري عند النساء؛ عادة ما تكون الأعراض خفيفة أو حتى غير قابلة للكشف، ولكن يمكن أن تؤدي إلى مضاعفات أثناء الحمل.
\(\PageIndex{1}\)يلخص الجدول خصائص بعض الأجناس المهمة من Actinobacteria.
| مثال على الجنس | التشكل المجهري | خصائص فريدة |
|---|---|---|
| الأكتينوميسيس | عصيات إيجابية الجرام؛ تظهر في المستعمرات خيوطًا تشبه الفطريات (خيوط) | اللاهوائيات الاختيارية؛ في التربة، تتحلل المواد العضوية؛ في فم الإنسان، قد تسبب أمراض اللثة |
| أرثروباكتر | عصيات إيجابية الجرام (في المرحلة الأسية من النمو) أو المكورات (في المرحلة الثابتة) | تُلزم الأيروبات؛ تُقسّم عن طريق «التقبض»، وتُكوِّن أزواجًا من الخلايا الوليدة على شكل حرف V؛ تتحلل مادة الفينول، ويمكن استخدامها في المعالجة الحيوية |
| بيفيدوباكتيريا | أكتينوباكتيريوم خيطي إيجابي الجرام | توجد اللاهوائيات بشكل شائع في ميكروبيوتا الأمعاء البشرية |
| كورينباكتريوم | عصيات إيجابية الجرام | اللاهوائيات أو اللاهوائيات الاختيارية؛ تشكل الحواجز؛ تنمو ببطء؛ تتطلب وسائط غنية في الثقافة؛ بكتيريا الدفتيريا تسبب الدفتيريا |
| فرنكية | عصيات (خيطية) إيجابية الجرام وتشبه الفطريات | بكتيريا مثبتة للنيتروجين؛ تعيش في تكافل مع البقوليات |
| الغاردنريلة | عصيات الكوكو المتغيرة بالجرام | استعمار المهبل البشري، قد يغير البيئة الميكروبية، مما يؤدي إلى التهاب المهبل |
| ميكروكوكوس | مكورات موجبة الجرام، تشكل مجموعات مجهرية | موجود في كل مكان في البيئة وعلى جلد الإنسان؛ إيجابي للأوكسيديز (على عكس S. aureus المماثل من الناحية الشكلية)؛ بعضها عبارة عن مسببات أمراض انتهازية |
| المتفطرة | عصيات إيجابية الجرام وسريعة الحموضة | بطيء النمو، هوائي، مقاوم للجفاف والبلعمة؛ مغطى بطبقة شمعية مصنوعة من حمض الميكوليك؛ مرض السل يسبب مرض السل؛ مرض الجذام يسبب الجذام |
| نوكارديا | عصيات ضعيفة إيجابية الجرام؛ تشكل فروعًا سريعة الحموضة | قد يستعمر اللثة البشرية؛ قد يسبب الالتهاب الرئوي الحاد والتهاب الجلد |
| بروبيونيباكتريوم | عصيات إيجابية الجرام | حب الشباب المتسامح للهواء؛ بطيء النمو؛ تتكاثر بكتيريا حب الشباب في الغدد الدهنية البشرية وقد تسبب أو تساهم في ظهور حب الشباب |
| رودوكوكوس | عصيات إيجابية الجرام | الأيروب الصارم؛ يستخدم في الصناعة للتحلل البيولوجي للملوثات؛ R. fascians هو أحد مسببات الأمراض النباتية، ويسبب R. equi الالتهاب الرئوي في المهرات |
| ستريبتوميسيس | عصيات (خيطية) إيجابية الجرام وتشبه الفطريات | جنس متنوع للغاية (أكثر من 500 نوع)؛ البكتيريا الهوائية المكونة للأبواغ؛ الزبالين والمحللات الموجودة في التربة (تعطي التربة رائحتها «الترابية»)؛ تستخدم في صناعة الأدوية كمنتجين للمضادات الحيوية (أكثر من ثلثي المضادات الحيوية المفيدة سريريًا) |
التمارين\(\PageIndex{1}\)
ما هي إحدى السمات المميزة للبكتيريا الأكتينوباكتيريا؟
بكتيريا منخفضة G+C إيجابية الجرام
تحتوي البكتيريا منخفضة G+C الإيجابية للجرام على أقل من 50٪ من الجوانين والسيتوزين في حمضها النووي، وتشمل هذه المجموعة من البكتيريا عددًا من أجناس البكتيريا المسببة للأمراض.
التركيز السريري: الجزء 3
بناءً على أعراضها، اشتبه طبيب مارشا في إصابتها بمرض السل. على الرغم من أن مرض السل أقل شيوعًا في الولايات المتحدة، إلا أنه لا يزال شائعًا للغاية في أجزاء كثيرة من العالم، بما في ذلك نيجيريا. من المرجح أن عمل مارشا هناك في مختبر طبي قد عرّضها لمرض السل المتفطرة، وهي البكتيريا المسببة لمرض السل.
وأمرها طبيب مارشا بالبقاء في المنزل وارتداء قناع التنفس والحصر في غرفة واحدة قدر الإمكان. قال أيضًا إن مارشا كان عليها أن تأخذ فصلًا دراسيًا واحدًا خارج المدرسة. ووصف أيزونيازيد وريفامبين، وهما مضادات حيوية تستخدم في كوكتيل دوائي لعلاج مرض السل، وكان مارشا يتناولها ثلاث مرات في اليوم لمدة ثلاثة أشهر على الأقل.
التمارين\(\PageIndex{2}\)
لماذا أمر الطبيب مارشا بالبقاء في المنزل لمدة ثلاثة أشهر؟
كلوستريديا
فئة واحدة كبيرة ومتنوعة من البكتيريا منخفضة G+C الإيجابية للجرام هي Clostridia. أفضل جنس تمت دراسته من هذه الفئة هو Clostridium. هذه البكتيريا على شكل قضيب هي عمومًا هوائيات إجبارية تنتج مسامات داخلية ويمكن العثور عليها في الموائل اللاهوائية مثل التربة والرواسب المائية الغنية بالمغذيات العضوية. قد تبقى المسام الداخلية على قيد الحياة لسنوات عديدة.
ينتج Clostridium spp. أنواعًا من السموم البروتينية أكثر من أي جنس بكتيري آخر، والعديد من الأنواع هي مسببات الأمراض البشرية. C. perfringens هو السبب الثالث الأكثر شيوعًا للتسمم الغذائي في الولايات المتحدة وهو العامل المسبب لمرض أكثر خطورة يسمى الغرغرينا الغازية. تحدث الغرغرينا الغازية عندما تدخل مسام C. perfrengens الداخلية الجرح وتنبت، لتصبح خلايا بكتيرية قابلة للحياة وتنتج سمًا يمكن أن يسبب نخر (موت) الأنسجة. ينتج C. tetani، الذي يسبب التيتانوس، سمًا عصبيًا قادرًا على دخول الخلايا العصبية، وينتقل إلى مناطق الجهاز العصبي المركزي حيث يمنع تثبيط النبضات العصبية المشاركة في انقباضات العضلات، ويسبب شللًا تشنجيًا مهددًا للحياة. ينتج C. البوتولينوم السم العصبي البوتولينوم، وهو أكثر السموم البيولوجية فتكًا المعروفة. توكسين البوتولينوم مسؤول عن حالات التسمم النادرة والمميتة في كثير من الأحيان. يمنع السم إطلاق الأسيتيل كولين في التقاطعات العصبية والعضلية، مما يسبب الشلل الرخو. بتركيزات صغيرة جدًا، تم استخدام توكسين البوتولينوم لعلاج أمراض العضلات لدى البشر وفي إجراء تجميلي للقضاء على التجاعيد. المطثية العسيرة هي مصدر شائع للعدوى المكتسبة من المستشفيات (الشكل\(\PageIndex{2}\)) والتي يمكن أن تؤدي إلى حالات خطيرة وحتى مميتة من التهاب القولون (التهاب الأمعاء الغليظة). غالبًا ما تحدث العدوى في المرضى الذين يعانون من كبت المناعة أو الذين يخضعون للعلاج بالمضادات الحيوية التي تغير الميكروبات الطبيعية في الجهاز الهضمي.
لاكتوباسيلاليس
يتألف ترتيب Lactobacillales من بكتيريا منخفضة G+C إيجابية الجرام والتي تشمل كلاً من العصيات والمكورات في أجناس Lactobacillus و Leuconostoc والمكورات المعوية والمكورات العقدية. عادةً ما تكون بكتيريا الأجناس الثلاثة الأخيرة كروية أو بيضاوية الشكل وغالبًا ما تشكل سلاسل.
المكورات العقدية، التي يأتي اسمها من الكلمة اليونانية للسلسلة الملتوية، مسؤولة عن العديد من أنواع الأمراض المعدية لدى البشر. عادة ما يتم تصنيف الأنواع من هذا الجنس، والتي يشار إليها غالبًا باسم المكورات العقدية، حسب الأنماط المصلية التي تسمى مجموعات Lancefield، ومن خلال قدرتها على تحلل خلايا الدم الحمراء عند نموها على أجار الدم.
تنتمي S. pyogenes إلى مجموعة Lancefield A، المكورات العقدية الانحلالية بيتا. يعتبر هذا النوع من مسببات الأمراض القيحية بسبب إنتاج القيح المصاحب الذي لوحظ مع الالتهابات التي يسببها (الشكل\(\PageIndex{3}\)). S. pyogenes هي السبب الأكثر شيوعًا لالتهاب البلعوم البكتيري (التهاب الحلق العقدي)؛ كما أنها سبب مهم للعديد من الالتهابات الجلدية التي يمكن أن تكون خفيفة نسبيًا (مثل القوباء) أو مهددة للحياة (على سبيل المثال، التهاب اللفافة الناخر، المعروف أيضًا باسم مرض أكل اللحم)، مهددة للحياة.
المكورات العقدية غير المقيحة (أي غير المرتبطة بإنتاج القيح) هي مجموعة من أنواع المكورات العقدية التي ليست من الأصناف ولكن يتم تجميعها معًا لأنها تعيش في فم الإنسان. لا تنتمي المكورات العقدية غير المقيحة إلى أي من مجموعات لانسفيلد. معظمها عبارة عن تقدير، لكن القليل منها، مثل S. mutans، متورط في تطور تسوس الأسنان.
S. pneumoniae (يشار إليها عادةً باسم المكورات الرئوية)، هي أحد أنواع المكورات العقدية التي لا تنتمي أيضًا إلى أي مجموعة لانسفيلد. تظهر خلايا S. pneumoniae مجهريًا في صورة المكورات العنقودية، وهي أزواج من الخلايا، بدلاً من السلاسل الطويلة النموذجية لمعظم المكورات العقدية. لقد عرف العلماء منذ القرن التاسع عشر أن المكورات الرئوية تسبب الالتهاب الرئوي والتهابات الجهاز التنفسي الأخرى. ومع ذلك، يمكن أن تسبب هذه البكتيريا أيضًا مجموعة واسعة من الأمراض الأخرى، بما في ذلك التهاب السحايا وتسمم الدم والتهاب العظم والنخاع والتهاب الشغاف، خاصة عند الأطفال حديثي الولادة وكبار السن والمرضى الذين يعانون من نقص المناعة.
عصيات
يشير اسم فئة Bacilli إلى أنها تتكون من بكتيريا ذات شكل عصيات، ولكنها فئة متنوعة من الناحية الشكلية تشمل أجناسًا على شكل عصوية وعلى شكل عصص. من بين الأجناس العديدة في هذه الفئة نوعان مهمان جدًا من الناحية السريرية: العصيات والمكورات العنقودية.
البكتيريا الموجودة في جنس Bacillus هي عصيات في الشكل ويمكن أن تنتج المسام الداخلية. وهي تشمل الأيروبات أو اللاهوائيات الاختيارية. يتم استخدام عدد من Bacillus spp. في العديد من الصناعات، بما في ذلك إنتاج المضادات الحيوية (مثل البارناز) والإنزيمات (على سبيل المثال، ألفا أميليز، ونوكلياز إندولياز المقيّد لـ BaM1)، والمنظفات (على سبيل المثال، subtilisin).
ينتمي اثنان من مسببات الأمراض البارزة إلى جنس Bacillus. B. anthracis هو العامل الممرض الذي يسبب الجمرة الخبيثة، وهو مرض شديد يؤثر على الحيوانات البرية والحيوانات الأليفة ويمكن أن ينتشر من الحيوانات المصابة إلى البشر. تظهر الجمرة الخبيثة في البشر مثل تقرحات الفحم الأسود على الجلد والتهاب الأمعاء الحاد والالتهاب الرئوي وتلف الدماغ بسبب التورم. وإذا لم تُعالج الجمرة الخبيثة فإنها قاتلة. B. cereus، أحد الأنواع وثيقة الصلة، هو أحد مسببات الأمراض التي قد تسبب التسمم الغذائي. إنه نوع على شكل قضيب يشكل سلاسل. تظهر المستعمرات باللون الأبيض اللبني مع أشكال غير منتظمة عند استزراعها على أجار الدم (الشكل\(\PageIndex{4}\)). أحد الأنواع المهمة الأخرى هو B. thuringiensis. تنتج هذه البكتيريا عددًا من المواد المستخدمة كمبيدات حشرية لأنها سامة للحشرات.
ينتمي جنس Staphylococcus أيضًا إلى فئة العصيات، على الرغم من أن شكله هو المكورات وليس العصية. يأتي اسم Staphylococcus من كلمة يونانية تعني عناقيد العنب، والتي تصف مظهرها المجهري في الثقافة (الشكل\(\PageIndex{5}\)). المكورات العنقودية sp. هي لاهوائية اختيارية وهلوفيليك وغير متحركة. النوعان الأكثر دراسة من هذا الجنس هما S. epidermidis و S. aureus.
يُعتقد أن بكتيريا S. epidermidis، موطنها الرئيسي هو جلد الإنسان، غير مسببة للأمراض للبشر الذين لديهم أجهزة مناعية صحية، ولكن في المرضى الذين يعانون من نقص المناعة، قد تسبب التهابات في الجروح الجلدية والأطراف الاصطناعية (مثل المفاصل الاصطناعية وصمامات القلب). تعد S. epidermidis أيضًا سببًا مهمًا للعدوى المرتبطة بالقسطرة الوريدية. هذا يجعله من مسببات الأمراض الخطيرة في المستشفيات، حيث قد يعاني العديد من المرضى من نقص المناعة.
تسبب سلالات S. aureus مجموعة متنوعة من الالتهابات في البشر، بما في ذلك الالتهابات الجلدية التي تنتج الدمامل أو الجمرة أو التهاب النسيج الخلوي أو القوباء. تنتج بعض سلالات S. aureus مادة تسمى السموم المعوية، والتي يمكن أن تسبب التهابًا شديدًا في الأمعاء، وغالبًا ما يُطلق عليه التسمم الغذائي بالمكورات العنقودية. تنتج بعض سلالات S. aureus السم المسؤول عن متلازمة الصدمة السامة، والتي يمكن أن تؤدي إلى انهيار القلب والأوعية الدموية والوفاة.
طورت العديد من سلالات S. aureus مقاومة للمضادات الحيوية. يتم تصنيف بعض السلالات المقاومة للمضادات الحيوية على أنها S. aureus (MRSA) المقاومة للميثيسيلين و S. aureus (VRSA) المقاومة للفانكومايسين. تعد هذه السلالات من أصعب السلالات التي يصعب علاجها لأنها تظهر مقاومة لجميع المضادات الحيوية المتاحة تقريبًا، وليس فقط الميثيسيلين والفانكومايسين. نظرًا لصعوبة علاجها بالمضادات الحيوية، يمكن أن تكون العدوى قاتلة. تعد MRSA و VRSA معدية أيضًا، وتشكل تهديدًا خطيرًا في المستشفيات ودور رعاية المسنين ومرافق غسيل الكلى والأماكن الأخرى التي توجد فيها أعداد كبيرة من كبار السن وطحين الفراش و/أو المرضى الذين يعانون من نقص المناعة.
الميكوبلازما
على الرغم من أن Mycoplasma spp. لا تمتلك جدارًا خلوي، وبالتالي لا يتم تلطيخها بكواشف بقع الجرام، إلا أن هذا الجنس لا يزال مدرجًا في البكتيريا منخفضة G+C الإيجابية للجرام. يشمل جنس Mycoplasma أكثر من 100 نوع تشترك في العديد من الخصائص الفريدة. وهي خلايا صغيرة جدًا، يبلغ قطر بعضها حوالي 0.2 ميكرومتر، وهي أصغر من بعض الفيروسات الكبيرة. لا تحتوي على جدران خلوية، وبالتالي فهي متعددة الأشكال، مما يعني أنها قد تتخذ مجموعة متنوعة من الأشكال ويمكن أن تشبه حتى خلايا الحيوانات الصغيرة جدًا. نظرًا لافتقارها إلى الشكل المميز، فقد يكون من الصعب التعرف عليها. يتسبب أحد الأنواع، M. pneumoniae، في الشكل الخفيف من الالتهاب الرئوي المعروف باسم «الالتهاب الرئوي المتحرك» أو «الالتهاب الرئوي غير النمطي». عادةً ما يكون هذا النوع من الالتهاب الرئوي أقل حدة من الأشكال التي تسببها البكتيريا أو الفيروسات الأخرى.
| مثال على الجنس | التشكل المجهري | خصائص فريدة |
|---|---|---|
| عصيات | عصيات كبيرة موجبة للجرام | اللاهوائيات أو اللاهوائيات الاختيارية؛ تشكل المسام الداخلية؛ بكتيريا الجمرة الخبيثة تسبب الجمرة الخبيثة في الماشية والبشر، وقد تسبب بكتيريا B. cereus التسمم الغذائي |
| كلوستريديوم | عصيات إيجابية الجرام | اللاهوائيات الصارمة؛ تشكل المسام الداخلية؛ جميع الأنواع المعروفة مسببة للأمراض وتسبب الكزاز والغرغرينا الغازية والتسمم الغذائي والتهاب القولون |
| المكورات المعوية | مكورات موجبة الجرام؛ تشكل أزواجًا مجهرية في المزرعة (تشبه المكورات العقدية الرئوية) | قد تسبب البكتيريا اللاهوائية المقاومة للهواء، الوفيرة في أمعاء الإنسان، التهابات المسالك البولية وغيرها من الالتهابات في بيئة المستشفيات |
| لاكتوباسيلوس | عصيات إيجابية الجرام | مضادات حيوية اختيارية؛ سكريات مخمرة لتحويلها إلى حمض اللاكتيك؛ جزء من الميكروبات المهبلية؛ تستخدم كبروبيوتيك |
| ليوكونوستوك | مكورات موجبة الجرام؛ قد تشكل سلاسل مجهرية في المزرعة | جهاز تخمير يستخدم في صناعة الأغذية لإنتاج مخلل الملفوف والكفير |
| الميكوبلازما | أصغر أنواع البكتيريا؛ تظهر متعددة الأشكال تحت المجهر الإلكتروني | لا تحتوي على جدار خلوي؛ تُصنف على أنها بكتيريا منخفضة نسبة G+C إيجابية الجرام بسبب جينومها؛ تسبب M. pneumoniae الالتهاب الرئوي «أثناء المشي» |
| المكورات العنقودية | المكورة الإيجابية للجرام؛ تشكل مجموعات مجهرية في المزرعة تشبه عناقيد العنب | يتحمل تركيز الملح العالي؛ اللاهوائيات الاختيارية؛ ينتج الكاتالاز؛ يمكن أن ينتج S. aureus أيضًا التخثر والسموم المسؤولة عن الالتهابات المحلية (الجلدية) والمعممة |
| المكورات العقدية | مكورات موجبة الجرام؛ تشكل سلاسل أو أزواجًا في المزرعة | جنس متنوع؛ يصنف إلى مجموعات على أساس مشاركة مستضدات معينة؛ تسبب بعض الأنواع انحلال الدم وقد تنتج السموم المسؤولة عن الأمراض البشرية المحلية (الحلق) والمعممة |
| أوريابلاسما | مشابهة لـ الميكوبلازما | جزء من ميكروبيوتا الجهاز البولي المهبلي والسفلي للإنسان؛ قد يسبب التهابًا، مما يؤدي أحيانًا إلى حدوث ندبات داخلية وعقم |
التمارين\(\PageIndex{3}\)
- اذكر بعض الطرق التي تصنف بها المكورات العقدية.
- اذكر واحدة من البكتيريا المسببة للأمراض التي تحتوي على نسبة منخفضة من G+C وإيجابية الجرام والمرض الذي تسببه.
التركيز السريري: القرار
تم إرسال عينة بلغم مارشا إلى مختبر الأحياء الدقيقة لتأكيد هوية الكائنات الحية الدقيقة المسببة للعدوى. كما أجرى المختبر اختبار الحساسية لمضادات الميكروبات (AST) على العينة للتأكد من أن الطبيب قد وصف الأدوية الصحيحة المضادة للميكروبات.
أظهر الفحص المجهري المباشر للبلغم وجود بكتيريا ثابتة الحمض (AFB) في بلغم مارشا. عند وضعها في الثقافة، لم تكن هناك علامات للنمو في الأيام الثمانية الأولى، مما يشير إلى أن الكائنات الحية الدقيقة كانت إما ميتة أو تنمو ببطء شديد. النمو البطيء هو سمة مميزة لمرض السل.
بعد أربعة أسابيع، لاحظ عالم الأحياء الدقيقة في المختبر مستعمرات حبيبية مميزة عديمة اللون (الشكل\(\PageIndex{6}\)). احتوت المستعمرات على AFB الذي يُظهر نفس الخصائص المجهرية التي تم الكشف عنها أثناء الفحص المجهري المباشر لبلغم مارشا. لتأكيد تحديد AFB، تم تحليل عينات من المستعمرات باستخدام تهجين الحمض النووي، أو اختبار تضخيم الحمض النووي المباشر (NAA). عندما تكون البكتيريا سريعة الحموضة، يتم تصنيفها في عائلة Mycobacteriaceae. كشف تسلسل الحمض النووي للمناطق الجينومية المتغيرة للحمض النووي المستخرج من هذه البكتيريا عن ارتفاع نسبة G+C، وقد ساعدت هذه الحقيقة في إنهاء تشخيص مارشا على أنها عدوى بمرض السل. بعد تسعة أشهر من العلاج بالأدوية التي وصفها طبيبها، تعافت مارشا تمامًا.
القرصنة البيولوجية والتنقيب البيولوجي
في عام 1969، كان موظف في شركة أدوية سويسرية يقضي إجازته في النرويج وقرر جمع بعض عينات التربة. أعادها إلى مختبره، واستخدمت الشركة السويسرية لاحقًا فطر Tolypocladium inflatum في تلك العينات لتطوير السيكلوسبورين A، وهو دواء يستخدم على نطاق واسع في المرضى الذين يخضعون لزراعة الأنسجة أو الأعضاء. تكسب الشركة السويسرية أكثر من مليار دولار سنويًا لإنتاج السيكلوسبورين A، لكن النرويج لا تتلقى شيئًا في المقابل - لا تدفع أي مدفوعات للحكومة أو فائدة للشعب النرويجي. على الرغم من حقيقة أن السيكلوسبورين A ينقذ العديد من الأرواح، إلا أن الكثيرين يعتبرون الوسائل التي تم من خلالها الحصول على عينات التربة بمثابة عمل من أعمال «القرصنة البيولوجية»، وهي في الأساس شكل من أشكال السرقة. هل تبرر الغايات الوسائل في مثل هذه الحالة؟
الطبيعة مليئة بالبكتيريا غير المكتشفة بعد والكائنات الحية الدقيقة الأخرى التي يمكن استخدامها يومًا ما لتطوير أدوية أو علاجات جديدة منقذة للحياة. 1 ستجني شركات الأدوية والتكنولوجيا الحيوية أرباحًا ضخمة من هذه الاكتشافات، لكن الأسئلة الأخلاقية لا تزال قائمة. لمن تنتمي الموارد البيولوجية؟ هل ينبغي مطالبة الشركات التي تستثمر (وتخاطر) بملايين الدولارات في البحث والتطوير بتقاسم الإيرادات أو الإتاوات من أجل الحق في الوصول إلى الموارد البيولوجية؟
التعويض ليس القضية الوحيدة عندما يتعلق الأمر بالتنقيب البيولوجي. وتعارض بعض المجتمعات والثقافات من الناحية الفلسفية التنقيب البيولوجي، خوفًا من العواقب غير المتوقعة لجمع المواد الجينية أو البيولوجية. سكان هاواي الأصليون، على سبيل المثال، يحمون بشدة مواردهم البيولوجية الفريدة.
لسنوات عديدة، لم يكن من الواضح ما هي الحقوق التي تتمتع بها الوكالات الحكومية والشركات الخاصة والمواطنون عندما يتعلق الأمر بجمع عينات من الكائنات الحية الدقيقة من الأراضي العامة. ثم في عام 1993، منحت اتفاقية التنوع البيولوجي كل دولة الحق في أي مادة وراثية وبيولوجية موجودة على أراضيها. لم يعد بإمكان العلماء جمع العينات دون ترتيب مسبق مع مالك الأرض للحصول على تعويض. تضمن هذه الاتفاقية الآن أن الشركات تتصرف بشكل أخلاقي في الحصول على العينات التي تستخدمها لإنشاء منتجاتها.
ملخص
- البكتيريا إيجابية الجرام هي مجموعة كبيرة ومتنوعة من الكائنات الحية الدقيقة. يعد فهم تصنيفها ومعرفة ميزاتها الفريدة أمرًا مهمًا لتشخيص وعلاج الأمراض المعدية.
- يتم تصنيف البكتيريا الإيجابية للجرام إلى بكتيريا عالية إيجابية G+C ومنخفضة إيجابية G+C، بناءً على انتشار نيوكليوتيدات الجانين والسيتوزين في جينوكليوتيدات الجينوم الخاصة بها
- بكتيريا الأكتينوباكتيريا هي الاسم التصنيفي لفئة البكتيريا عالية الإيجابية من G+C. تشمل هذه الفئة أجناس الأكتينوميسيس، أرثروباكتر، كورينيباكتريوم، فرانكيا، غاردنريلا، ميكروكوكوس، المتفطرة، نوكارديا، بروبيونيباكتريوم، رودوكوكوس، وستريبتوميسيس. يتم استخدام بعض ممثلي هذه الأجناس في الصناعة؛ والبعض الآخر عبارة عن مسببات أمراض بشرية أو حيوانية.
- وتشمل الأمثلة على البكتيريا التي ترتفع فيها نسبة G+C والتي تعتبر من مسببات الأمراض البشرية المتفطرة السلية التي تسبب السل؛ والمليبراي، التي تسبب الجذام (مرض هانسن)؛ وكورنيباكتريا الدفتريا، التي تسبب الدفتيريا.
- Clostridia spp. هي بكتيريا منخفضة نسبة G+C إيجابية الجرام وهي بشكل عام عبارة عن لاهوائيات ملزمة ويمكن أن تشكل مسام داخلية. تشمل مسببات الأمراض في هذا الجنس C. perfrengens (الغرغرينا الغازية) و C. tetani (الكزاز) و C. البوتولينوم (التسمم الغذائي).
- تشمل اللاكتوباسيلات أجناس المكورات المعوية، واللاكتوباسيلوس، واللوكونوستوك، والمكورات العقدية. المكورات العقدية مسؤولة عن العديد من الأمراض التي تصيب الإنسان، بما في ذلك التهاب البلعوم (التهاب الحلق العقدي) والحمى القرمزية والحمى الروماتيزمية والتهاب كبيبات الكلى والالتهاب الرئوي والتهابات الجهاز التنفسي الأخرى.
- العصيات هي فئة تصنيفية للبكتيريا منخفضة G+C إيجابية الجرام والتي تشمل الأنواع على شكل قضيب وعلى شكل العصعص، بما في ذلك أجناس Bacillus و Staphylococcus. يسبب B. anthracis الجمرة الخبيثة، وقد يسبب B. cereus التهابات انتهازية في الجهاز الهضمي، ويمكن أن تسبب سلالات S. aureus مجموعة واسعة من الالتهابات والأمراض، وكثير منها مقاوم للغاية للمضادات الحيوية.
- الميكوبلازما spp. هي بكتيريا صغيرة جدًا متعددة الأشكال منخفضة G+C إيجابية الجرام وتفتقر إلى جدران الخلايا. يسبب M. pneumoniae التهاب رئوي غير
الحواشي
- 1 جيه أندريه. أخلاقيات البيولوجيا كممارسة. تشابل هيل، نورث كارولاينا: مطبعة جامعة نورث كارولينا، 2002.