ما هي البكتيريا؟

بالعربي/ البكتيريا هي كائنات وحيدة الخلية موجودة إلى حد كبير في كل مكان: في الأرض وفي المحيط وفي يديك وفي أمعائك. في حين أن بعضها ضار ، فإن معظمها ليس كذلك – وبعضها مفيد لصحة الإنسان. في كثير من الحالات ، يعيش البشر في تعايش مع البكتيريا ، ويحافظون على علاقة متبادلة المنفعة دون معرفة ذلك.

لذلك دعونا نزيل الغموض عن هذه المجموعة المتنوعة من الكائنات وحيدة الخلية. فيما يلي نظرة عامة على ماهية البكتيريا ، وماذا تفعل وأي منها يجب الانتباه إليه. 

ما هي البكتيريا؟

البكتيريا هي كائنات وحيدة الخلية ذات بنية داخلية فريدة. البشر والكائنات الأخرى متعددة الخلايا هي حقيقيات النوى ، مما يعني أن خلايانا لها نوى مميزة مرتبطة بغشاء. البكتيريا هي بدائيات النوى ، مما يعني أنها لا تحتوي على نوى منظمة أو أي عضيات أخرى مرتبطة بالغشاء. 

يطفو الحمض النووي البكتيري بحرية داخل الخلايا البكتيرية في كتلة ملتوية تشبه الخيوط تسمى النواة. يحتوي بعضها أيضًا على قطع دائرية منفصلة من الحمض النووي تسمى البلازميدات. وفقًا لجمعية علم الأحياء الدقيقة ، غالبًا ما تحتوي البلازميدات على جينات تمنح البكتيريا ميزة البقاء على قيد الحياة ، مثل الجينات التي تنقل مقاومة المضادات الحيوية. 

لا ينبغي الخلط بين البكتيريا والمجموعة الرئيسية الأخرى من بدائيات النوى التي تسمى العتائق. تعتبر الأركيا أيضًا كائنات وحيدة الخلية ، لكن المجموعتين تختلفان في أنواع الجزيئات التي تستخدمها لبناء جدران الخلايا وفي عمليات التمثيل الغذائي التي تستخدمها. 

تركيب البكتيريا

تأتي البكتيريا في خمسة أشكال أساسية: كروية ، أسطوانية ، على شكل فاصلة ، لولبية ولولبية. الأسماء العلمية لهذه الأشكال هي cocci (دائري) ، bacilli (أسطواني) ، vibrios (شكل فاصلة) ، spirochaetes (مفتاح) و spirilla (دوامة). غالبًا ما تنعكس أشكال وتكوينات البكتيريا في أسمائها. على سبيل المثال ، إن اللبن الرائب Lactobacillus acidophilus عبارة عن عصيات ، والمكورات العقدية الرئوية المسببة للالتهاب الرئوي هي سلسلة من المكورات.

عادة ما تكون الخلايا البكتيرية محاطة بجدار خلوي خارجي وغشاء خلوي داخلي. بعض البكتيريا ، مثل الميكوبلازما ، ليس لها جدار خلوي على الإطلاق. قد تحتوي بعض البكتيريا على طبقة حماية ثالثة ، تسمى الكبسولة. غالبًا ما تغطي الامتدادات التي تشبه السوط أسطح البكتيريا – الطويلة ، التي تسمى السوط ، أو القصيرة ، والتي تسمى الشعيرة – وتساعد البكتيريا على التحرك والتعلق بالمضيف.

يمكن تصنيف البكتيريا من خلال تكوين جدران الخلايا الخاصة بها باستخدام اختبار يسمى صبغة جرام ، وفقًا لمركز موارد تعليم العلوم في كلية كارلتون. يلطخ الاختبار بكتيريا موجبة الجرام أو بكتيريا ليس لها غشاء خارجي. البكتيريا سالبة الجرام ، التي لها غشاء خارجي ، لا تلتقط البقعة. على سبيل المثال ، S. pneumoniae هي بكتيريا موجبة الجرام ، لكن Escherichia coli ، التي يمكن أن تسبب التسمم الغذائي ، و Vibrio cholerae ، التي تسبب الكوليرا ، هي بكتيريا سالبة الجرام.

تحتوي البكتيريا تحت جدار الخلية والغشاء على السيتوبلازم ، وهو محلول يتكون في الغالب من الماء والأملاح. داخل السيتوبلازم تطفو النيوكليويد والبلازميدات ومصانع البروتين الصغيرة التي تسمى الريبوسومات ، وهي المواقع التي يتم فيها ترجمة التعليمات الجينية للخلية إلى منتجات الخلية. بعض المضادات الحيوية ، مثل التتراسيكلين ، تستهدف الريبوسومات البكتيرية لمنعها من تصنيع البروتينات ، وبالتالي تقضي على الخلية. Advertisement

قد يحتوي السيتوبلازم في بعض البكتيريا أيضًا على جيوب صغيرة ، تسمى شوائب ، حيث يتم تخزين العناصر الغذائية لأوقات العجاف. قد تحتوي بكتيريا التمثيل الضوئي ، التي تولد الطاقة من ضوء الشمس ، على تراكيب تسمى حوامل الكروماتوفور منتشرة في جميع أنحاء السيتوبلازم. تحتوي هذه الكروماتوفورات على أصباغ تستخدم في التمثيل الضوئي .

كيف تأكل البكتيريا وتتكاثر؟

باعتبارها من أقدم أشكال الحياة على وجه الأرض ، طورت البكتيريا عددًا مذهلاً من طرق البقاء على قيد الحياة. بعض البكتيريا تقوم بعملية التمثيل الضوئي ، في حين أن البعض الآخر يتحلل بشكل رئيسي ، حيث يقوم بتكسير المواد العضوية المتعفنة وتحللها إلى مغذيات. يدخل البعض علاقات تكافلية أو متبادلة المنفعة مع مضيف (المزيد حول هذا لاحقًا). 

تتكاثر معظم البكتيريا من خلال 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 بمضاعفة محتواها الخلوي. ثم تنقسم الخلية عن بعضها البعض ، مما يؤدي إلى دفع المادة المكررة إلى الخارج وإنشاء خليتين متطابقتين “ابنتان”.

تتكاثر بعض أنواع البكتيريا ، مثل البكتيريا الزرقاء والفيرميكوتس ، عن طريق التبرعم. في هذه الحالة ، تنمو الخلية الابنة كفرع من الوالد. يبدأ كعنصر صغير ، وينمو حتى يصبح بنفس حجم والدته ثم ينقسم.

بعد الانشطار الثنائي أو التبرعم ، يكون الحمض النووي الموجود في الوالدين والنسل هو نفسه تمامًا. لذلك ، تُدخل الخلايا البكتيرية تباينًا في مادتها الجينية عن طريق دمج DNA إضافي ، غالبًا من محيطها ، في جينومها. يُعرف هذا باسم النقل الجيني الأفقي ، وفقًا لكلية العلوم بجامعة ولاية سان دييغو . يضمن الاختلاف الجيني الناتج أن البكتيريا يمكنها التكيف والبقاء على قيد الحياة مع تغير بيئتها ، حسبما ذكرت Live Science سابقًا . 

هناك ثلاث طرق يحدث فيها النقل الأفقي للجينات: التحويل ، والتنبيغ ، والاقتران.

التحول هو العملية الأكثر شيوعًا لنقل الجينات الأفقي ويحدث عندما تمتص البكتيريا شظايا قصيرة من الحمض النووي من البيئة من خلال غشاء الخلية. (يتم إطلاق شظايا الحمض النووي في البيئة بواسطة بكتيريا أخرى.) ولإجراء تحول ، يجب أن تكون البكتيريا في حالة تُعرف باسم الكفاءة. يحدث هذا عادة عندما تكون العناصر الغذائية شحيحة أو عندما تكون كثافة المستعمرة البكتيرية عالية. في هذه الظروف ، قد يكون من المفيد تطوريًا تجربة بعض الحمض النووي الجديد. 

يحدث التنبيغ عندما يلتقط الفيروس الحمض النووي من بكتيريا واحدة ويصيب بكتيريا أخرى ، بإدخال التسلسل الجيني الجديد. يحدث الاقتران عندما تقوم البكتيريا بالاتصال المباشر. تنبت خلية متبرع بها لاحقًا يشبه الأنبوب ، يُطلق عليه اسم Pilus ، ويمرر الحمض النووي مباشرة إلى الخلية المتلقية. يحدث هذا مع E. coli ، حيث تحمل بعض الخلايا الفردية نوعًا خاصًا من البلازميد يُعرف باسم عامل الخصوبة ، أو عامل F ، وفقًا لـ ” Modern Genetic Analysis ” (WH Freeman and Company ، 1999). يمكن لخلايا عامل F هذه التبرع بالحمض النووي للخلايا التي تكون سالبة لعامل F. النوع الثالث من النقل ، يسمى الاقتران ، يساعد في انتشار الجينات المقاومة للمضادات الحيوية.

كيف تعد البكتيريا مفيدة للصحة؟

العديد من البكتيريا مفيدة للإنسان. نحن نسخر قوتهم في تخثر الحليب وتحويله إلى زبادي ونخمر الملفوف وتحويله إلى كيمتشي. حتى أن بعض الأنواع تقوم بعملها داخلنا. وفقًا لجمعية علم الأحياء الدقيقة ، يوجد حوالي 10 أضعاف عدد الخلايا البكتيرية الموجودة داخل جسم الإنسان ، والعديد منها يعيش في الجهاز الهضمي. تحصل هذه البكتيريا على تدفق مستمر من العناصر الغذائية من الأمعاء البشرية. في المقابل ، تساعد في تكسير الأطعمة التي لا تستطيع الإنزيمات الهضمية البشرية القيام بها. على سبيل المثال ، تساعد بكتيرويد ثيتايوتوميكرون في تكسير الكربوهيدرات المعقدة. تقوم L. acidophilus بتفكيك السكريات في الحليب وتنتج منتجات ثانوية مثل حمض اللاكتيك وبيروكسيد الهيدروجين ، وفقًا لمكتبة Mount Sinai الصحية .؛ هذه المنتجات الثانوية تجعل الأمعاء أقل ملاءمة للبكتيريا الضارة.

يمكن أن تنتج البكتيريا الموجودة على الجلد أيضًا منتجات ثانوية تبقي البكتيريا الضارة بعيدًا ، وفقًا لورقة بحثية نُشرت عام 2018 في مجلة Nature Reviews Microbiology . على سبيل المثال ، تمنع البكتيريا الحميدة الوتدية الوتدية نمو البكتيريا المسببة للالتهاب الرئوي . 

يمكن أن تكون بعض بكتيريا الجلد مفيدة وضارة. المكورات العنقودية البشروية هي بكتيريا كروية تستعمر الجلد بشكل شائع ولكنها يمكن أن تسبب العدوى إذا دخلت داخل جسم الإنسان. ومع ذلك ، تنتج بكتيريا S. epidermidis أيضًا بروتينات تمنع نمو أقربائها الأكثر ضراوة ، Staphylococcus aureus . تسبب المكورات العنقودية الذهبية أيضًا التهابات عندما تتجاوز حاجز الجلد ، لكنها عادة ما تكون أكثر خطورة من عدوى S. البشروية .

كيف البكتيريا ضارة بالصحة؟

تعيش بعض البكتيريا ، مثل المكورات العنقودية الذهبية ، في سلام نسبي مع البشر معظم الوقت. حوالي 30 ٪ من الناس يحملون بكتريا S. aureus في أنوفهم ، وفقًا لمراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها (CDC). ولكن عندما تجد هذه البكتيريا طريقها إلى الجسم ، خاصةً في الأشخاص الذين يعانون من نقص المناعة ، فإنها يمكن أن تسبب التهابات قاتلة. يمكن أن تسبب عدوى المكورات العنقودية تعفن الدم (التهاب كامل الجسم استجابة للعدوى) والالتهاب الرئوي والتهاب الشغاف (التهاب القلب وصمامات القلب) والتهاب العظم والنقي (التهاب العظم) ، وفقًا لمركز السيطرة على الأمراض. 

البكتيريا الأخرى دائمًا ما تكون ضارة بالبشر. تسبب ضمة الكوليرا ، مرض الإسهال الذي يقتل حوالي 95000 شخص في جميع أنحاء العالم كل عام . كانت بكتيريا Yersinia pestis ، التي تنتشر عن طريق البراغيث التي تعض القوارض ، مسؤولة عن الموت الأسود . ويمكن أن تشكل عصيات الجمرة الخبيثة جراثيم الجمرة الخبيثة غير القابلة للتدمير تقريبًا والتي تكمن في التربة ويمكن أن تسبب أمراضًا مميتة إذا تم استنشاقها أو استهلاكها. 

تصيب بعض أنواع البكتيريا المسببة للمشاكل الأكثر شيوعًا الناس من خلال الطعام الفاسد. تسبب بكتيريا السالمونيلا مرضًا يسمى داء السلمونيلات يتميز بالإسهال وتقلصات المعدة والحمى. على الرغم من أن معظم الناس يتعافون بعد أربعة إلى سبعة أيام ، إلا أن داء السلمونيلات يمكن أن يكون خطيرًا ، بل ومميتًا ، في كل من الأطفال الصغار وكبار السن ، وفقًا لمركز السيطرة على الأمراض. 

غالبًا ما تنتشر الإشريكية القولونية ، وهي بكتيريا أخرى مسؤولة عن التسمم الغذائي ، من خلال الطعام والماء الملوثين. بينما تعيش العديد من السلالات دون ضرر في أمعاء الإنسان ، تسبب سلالات أخرى مرض الإسهال. مثل داء السلمونيلات ، فإن إسهال الإشريكية القولونية عادة ما يكون مزعجًا للغاية ولكنه قصير ، على الرغم من أن 5٪ إلى 10٪ من الناس يصابون بمضاعفات في الكلى تسمى متلازمة انحلال الدم اليوريمي ، والتي يمكن أن تكون مهددة للحياة ، وفقًا لمركز السيطرة على الأمراض. 

نوع آخر من البكتيريا الشائعة التي يمكن أن تكون ضارة للإنسان هي هيليكوباكتر بيلوري . حوالي نصف الناس يحملون هذه البكتيريا في بطونهم ، وفقًا لمايو كلينك . معظم الناس لا يظهرون أبدًا أي آثار ضارة لهذه العدوى ، ولكن في بعض الحالات ، تسبب البكتيريا قرحًا هضمية ، أو تقرحات مؤلمة في بطانة المعدة. ليس من الواضح تمامًا كيف تنتشر البكتيريا ، ولكن عوامل الخطر تشمل العيش المزدحم

ما هو التهاب المهبل الجرثومي؟

التهاب المهبل الجرثومي هو حالة تتغلب فيها البكتيريا اللاهوائية (البكتيريا التي لا تستخدم الأكسجين في عملية التمثيل الغذائي) على Lactobacillus ، وهو نوع من البكتيريا المفيدة ، في المهبل. تشمل الأعراض حكة في المهبل ، وإفرازات رمادية أو خضراء ، ورائحة مريبة وألم أثناء التبول ، وفقًا لمايو كلينك 

التهاب المهبل الجرثومي شائع: وجدت دراسة وطنية أجريت بين عامي 2001 و 2004 أن 29٪ من النساء اللائي تم اختبارهن بشكل عشوائي للبكتيريا المسببة للحالة مصابات به ، وهو ما يعادل حوالي 21 مليون امرأة في الولايات المتحدة مصابات في أي وقت. (فقط حوالي 15٪ من النساء المصابات بالفيروس ظهرت عليهن الأعراض). 

وفقًا لمايو كلينك ، فإن أسباب التهاب المهبل الجرثومي غير واضحة. من المحتمل أن يكون بعض الأشخاص عرضة للإصابة لأن بيئتهم المهبلية ليست مريحة لبكتيريا Lactobacillus التي تشكل بكتيريا مهبلية صحية. يمكن أن يكون الغسل أو ممارسة الجنس مع شريك جديد أو مع شركاء جنسيين متعددين عامل خطر ، ربما لأن هذه الأنشطة تعطل المجتمعات البكتيرية المعتادة في المهبل. تشمل البكتيريا المرتبطة عادةً بالتهاب المهبل الجرثومي Gardnerella vaginalis وأنواع Prevotella وأنواع Mobiluncus و Atopobium vaginae ، وفقًا لمركز السيطرة على الأمراض .

إذا لم يتم علاجه ، فإن التهاب المهبل الجرثومي هو عامل خطر للولادة المبكرة ويمكن أن يجعل الشخص أكثر عرضة للإصابة بالعدوى المنقولة جنسياً. يمكن علاج التهاب المهبل البكتيري بالمضادات الحيوية.

مقاومة المضادات الحيوية

تستخدم المضادات الحيوية عادة لعلاج الالتهابات البكتيرية. ومع ذلك ، في السنوات الأخيرة ، أدى الاستخدام غير المناسب وغير الضروري للمضادات الحيوية إلى انتشار العديد من سلالات البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية.

في حالات مقاومة المضادات الحيوية ، لم تعد البكتيريا المعدية عرضة للمضادات الحيوية الفعالة سابقًا. وفقًا لمراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها ( CDC ) ، يصاب ما لا يقل عن مليوني شخص في الولايات المتحدة بالبكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية كل عام ، مما يؤدي إلى وفاة 23000 شخص سنويًا.

قال الدكتور كريستوفر كرينش ، طبيب الأمراض المعدية وطبيب الأوبئة في مستشفيات جامعة ويسكونسن وويليام س. مستشفى. “هناك عدد قليل جدًا من الإصابات التي نعالجها الآن حيث لا تشكل العدوى التي تسببها البكتيريا المقاومة مصدر قلق إكلينيكيًا.”

MRSA ، على سبيل المثال ، هي واحدة من أكثر السلالات البكتيرية المقاومة للمضادات الحيوية شهرة. يقاوم الميثيسيلين والمضادات الحيوية الأخرى المستخدمة لعلاج عدوى المكورات العنقودية ، والتي يتم اكتسابها بشكل أساسي من خلال ملامسة الجلد. تحدث عدوى بكتيريا MRSA في أماكن الرعاية الصحية مثل المستشفيات ودور رعاية المسنين ، حيث يمكن أن تؤدي إلى الالتهاب الرئوي أو عدوى مجرى الدم. تنتشر MRSA أيضًا في المجتمعات ، لا سيما في المواقف التي يوجد فيها الكثير من الجلد المكشوف ، والاتصال الجسدي الآخر واستخدام المعدات المشتركة – على سبيل المثال ، بين الرياضيين ، في صالات الوشم ، وفي مرافق الرعاية النهارية والمدارس ، وفقًا لمركز السيطرة على الأمراض . غالبًا ما تسبب MRSA المكتسبة من المجتمع عدوى جلدية خطيرة.

أحد الجوانب المهمة لمكافحة مقاومة المضادات الحيوية هو توخي الحذر بشأن استخدامها. قال كرنيش لموقع Live Science: “من المهم جدًا بالنسبة لنا استخدام المضادات الحيوية بذكاء”. “أنت تريد فقط استخدام المضاد الحيوي عندما يكون لديك عدوى بكتيرية واضحة.”

مصادر إضافية:

• اقرأ المزيد عن تاريخ حياة وبيئة البكتيريا من جامعة كاليفورنيا ، بيركلي.
• شاهد: البكتيريا: منتجي الطاقة في المستقبل؟ من مؤسسة العلوم الوطنية.
• تعلم كيف أن الخبازين وخبزهم عبارة عن تطابق ميكروبي ، من NPR.

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com