مقدمة حول البكتيريا
تُعرف البكتيريا بأنها كائنات حية دقيقة وحيدة الخلية، تعيش بكميات هائلة في مختلف البيئات على كوكب الأرض، بدءاً من قاع المحيطات إلى أعماق الأرض، وكذلك داخل الجهاز الهضمي للإنسان. تُصنف البكتيريا ضمن الكائنات التي لا تنتمي إلى الحيوانات أو النباتات، ويصل طول معظمها إلى عدة ميكرومترات، وهي تعيش في تجمعات ضخمة يمكن أن تصل أعدادها إلى الملايين في الغرام الواحد.
تفتقر البكتيريا إلى النواة المحاطة بغشاء، بالإضافة إلى تراكيب داخلية أخرى، وبالتالي تصنف كبدائيات النوى (بالإنجليزية: Prokaryotes)، مما يجعلها الكائنات الحية الأكثر انتشاراً على وجه الأرض؛ حيث يحتوي كل غرام من التربة على حوالي 40 مليون خلية بكتيرية، فيما يحتوي المليلتر الواحد من المياه العذبة على نحو مليون خلية بكتيرية.
تصنيف البكتيريا حسب شكلها
على الرغم من أن بعض أنواع البكتيريا يمكن أن تسبب الأمراض للإنسان والحيوانات والنباتات، فإن معظمها غير ضار، حيث يمكن أن تتفاعل مع الكائنات الحية الأخرى بطرق تكافلية مثل تثبيت النيتروجين (بالإنجليزية: nitrogen fixation) وتحليل السيليلوز (بالإنجليزية: cellulose degradation).
يمكن تقسيم البكتيريا إلى ثلاثة أنواع رئيسية بناءً على شكلها: البكتيريا الكروية، البكتيريا العصوية، والبكتيريا الحلزونية.
البكتيريا الكروية
تُعرف أيضاً بالبكتيريا المكورة (بالإنجليزية: cocci)، ومن أبرز الأمثلة عليها البكتيريا العقدية، مثل بكتيريا Streptococcus، التي تسبب التهاب الحلق العقدي (بالإنجليزية: Strep throat).
البكتيريا العصوية
تعرف باسم البكتيريا العصوية (بالإنجليزية: Bacillus)، وبعض هذه الأنواع يظهر بشكل منثني ويطلق عليها بكتيريا الضمة (بالإنجليزية: vibrio)، ومن الأمثلة عليها بكتيريا Bacillus anthracis.
البكتيريا الحلزونية
تُسمى هذه البكتيريا بالبكتيريا الحلزونية (بالإنجليزية: Spiral)، كما تعرف بالملتويات (بالإنجليزية: spirilla)، وتسبب أمراضاً مثل داء البريميات (بالإنجليزية: leptospirosis)، وداء لايم (بالإنجليزية: Lyme Disease)، ومرض الزهري (بالإنجليزية: syphilis).
أنواع البكتيريا حسب طريقة تغذيتها
تصنف البكتيريا بناءً على طرق تغذيتها إلى فئتين:
البكتيريا غيرية التغذية (بالإنجليزية: heterotrophs)
تحتاج إلى استهلاك الكربون العضوي بواسطة امتصاص المواد العضوية المتحللة مثل اللحم الفاسد.
البكتيريا ذاتية التغذية (بالإنجليزية: Autotrophic)
تمتاز هذه الأنواع بأنها تصنع غذاءها بنفسها عبر إحدى الطريقتين التاليتين:
- البناء الضوئي (بالإنجليزية: photosynthesis) باستخدام ضوء الشمس والماء وثاني أكسيد الكربون؛ مثل البكتيريا الزرقاء (بالإنجليزية: cyanobacteria) التي تُنتج الأكسجين.
- التمثيل الكيميائي (بالإنجليزية: chemosynthesis) من خلال استخدام الماء وثاني أكسيد الكربون والمواد الكيميائية كالنيتروجين والكبريت، وتوجد عادة في فتحات المحيطات وعلى جذور البقوليات مثل العدس والبازلاء.
تركيب خلية البكتيريا
تتكون الخلية البكتيرية من العناصر التالية:
- الجدار الخلوي (بالإنجليزية: Cell Wall)
يشكل هذا الجدار الغلاف الخارجي للخلية، الذي يحميها ويحدد شكلها.
- السيتوبلازم (بالإنجليزية: Cytoplasm)
هو مادة هلامية تتكون أساسًا من الماء، بالإضافة إلى الإنزيمات والأملاح وعضيات الخلية وجزيئات عضوية متنوعة.
- الغشاء البلازمي (بالإنجليزية: Plasma Membrane)
يغطي السيتوبلازم وينظم مرور المواد بين الخلية والبيئة المحيطة.
- الأسواط (بالإنجليزية: Flagella)
تساعد هذه البروزات على حركة الخلية.
- الريبوسومات (بالإنجليزية: Ribosomes)
تتحمل مسؤولية إنتاج البروتين.
- البلازميدات (بالإنجليزية: Plasmids)
هي حلقات دائرية من الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA) التي تحتوي على الجينات.
- منطقة النوواني (بالإنجليزية: nucleoid)
جزء من السيتوبلازم يحتوي على الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين الوحيد.
طرق تكاثر البكتيريا
تتكاثر البكتيريا لاجنسيًا وتمتلك أساليب متعددة، وأبرزها ما يلي:
الانشطار الثنائي
يُعتبر الانشطار الثنائي (بالإنجليزية: Binary fission) الطريقة الأكثر شيوعًا، حيث يتم نسخ جميع مكونات البكتيريا، بما في ذلك الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين، ثم يتم نقل هذه المكونات. يتبعه تكوين جدار فاصل في المنتصف، ليبدأ النصفان في الابتعاد عن بعضهما حتى ينفصلان تمامًا، مما ينتج عنه بكتيريا مطابقة تمامًا للأم.
الأبواغ
تعتمد بعض الأنواع من البكتيريا مثل Streptomyces على تكوين الأبواغ (بالإنجليزية: Conidia)، حيث تتشكل عادة عندما يتم تشكيل حاجز عرضي في قمة خيط البكتيريا. بعد انفصال القمة، ينمو البوغ لتكوين خلية جديدة.
التبرعم
تُنبت بكتيريا البروز في أحد أجزاء الخلية الأم، وهي عملية تعرف بالتبرعم (بالإنجليزية: Budding)، حيث تبقى الخلية الأم دون تغيير في الحجم حتى تنفصل الخلية الجديدة عنها.
الأكياس
تتشكل الأكياس (بالإنجليزية: Cysts) من ترسب المواد النووية عند جدار الخلية الأم، حيث تتصرف الأكياس كخلية كاملة بعد انفصالها.
التحوصل
تستخدم طريقة التحوصل (بالإنجليزية: Endospore) كآلية للبقاء في الظروف البيئية الصعبة مثل الجفاف، حيث يتكون بوغ واحد يسمى بحويصلة، وعندما تتحسن الظروف، ينقسم البوغ ليشكل خلية بكتيرية كاملة.
سلوكيات البكتيريا
تم اكتشاف البكتيريا لأول مرة على يد العالم الهولندي أنتوني فان ليفينهوك في القرن السادس عشر الميلادي، وقد تم رصد سلوكياتها على مر السنين. ومن أبرز سلوكياتها:
- استخدام السوط
تتحرك البكتيريا عن طريق سوط طويل، يسمح للخلية بالتحرك لمسافات تصل إلى عشر أضعاف طولها في الثانية.
- طريقة وشكل الحركة
تتم الحركة بطريقة تشبه المروحة، حيث يدور السوط في اتجاه معين بفضل أيونات الهيدروجين أو الصوديوم.
- الانتشار في الوسط المحيط
تنتشر البكتيريا في محيطها عبر تقنيات النانو الحديثة.
البيئات التي تعيش فيها البكتيريا
توجد البكتيريا في جميع مناطق الأرض، من الصخور والتربة إلى المحيطات، حتى في الثلوج القُطبية. كما تعيش داخل أجسام الكائنات الحية، حيث تتركز بشكل خاص في بطانة الجهاز الهضمي للإنسان.
فوائد البكتيريا
تلعب البكتيريا دورًا حيويًا في تسهيل الحياة الإنسانية بفضل فوائدها المتنوعة، من بينها:
- المشاركة في هضم الطعام وإنتاج الفيتامينات لدى الإنسان.
- ضرورية لدورات الكربون والنيتروجين في البيئة.
- إنتاج الغاز الحيوي مثل الميثان.
- صناعة الأدوية مثل اللقاحات والمضادات الحيوية.
- مكافحة الأمراض وآفات النبات.
- تنظيف التلوثات السامة والتسربات النفطية.
- إنتاج الأطعمة المخمرة.
- استخدامها في الطب الجيني لنقل الجينات الطبيعية إلى خلايا الإنسان.
الأضرار الناتجة عن البكتيريا
على الرغم من فوائدها العديدة، فإن بعض أنواع البكتيريا قد تكون ضارة وتسبب العديد من الأمراض، ومنها:
- التسمم الغذائي.
- التهاب الحلق.
- مرض السل.
- التهابات العنقوديات.
- التسمم المعوي الناتج عن الكوليرا، الذي ينتشر في المياه بواسطة بكتيريا الفلاجيلا.