تعتبر الكائنات الدقيقة (الميكروبات) كائنات وحيدة الخلية لا يتجاوز حجمها 0.1 مم. قد يكون لممثلي هذه المجموعة الكبيرة تنظيم خلوي مختلف ، وخصائص مورفولوجية وقدرات استقلابية ، أي أن السمة الرئيسية التي توحدهم هي الحجم. مصطلح "الكائنات الحية الدقيقة" في حد ذاته ليس له معنى تصنيفي. تنتمي الميكروبات إلى مجموعة متنوعة من الوحدات التصنيفية ، ويمكن أن يكون ممثلو هذه الوحدات متعددي الخلايا ويصلون إلى أحجام كبيرة.
مقاربات عامة لتصنيف الكائنات الحية الدقيقة
نتيجة التراكم التدريجي للمواد الواقعية حول الميكروبات ، أصبح من الضروري إدخال قواعد لوصفها وتنظيمها.
يتميز تصنيف الكائنات الحية الدقيقة بوجود الأصناف التالية: المجال ، واللجوء ، والطبقة ، والترتيب ، والعائلة ، والجنس ، والأنواع. في علم الأحياء الدقيقة ، يستخدم العلماء النظام ذي الحدين لخصائص الكائن ، أي أن التسمية تتضمن أسماء الجنس والأنواع.
لمعظم الكائنات الحية الدقيقةتعتبر البنية العامة والبدائية للغاية مميزة ، لذلك لا يمكن تقسيمها إلى تصنيفات فقط وفقًا للسمات المورفولوجية. يتم استخدام الميزات الوظيفية والبيانات البيولوجية الجزيئية وأنماط العمليات الكيميائية الحيوية وما إلى ذلك كمعايير.
ميزات التعريف
لتحديد كائن حي مجهري غير معروف ، يتم إجراء بحث لدراسة الخصائص التالية:
- علم الخلايا الخلوية (تنتمي بشكل أساسي إلى الكائنات الحية المؤيدة أو حقيقية النواة).
- مورفولوجيا الخلايا والمستعمرات (في ظل ظروف محددة).
- الخصائص الثقافية (خصائص النمو على الوسائط المختلفة).
- مجمع الخصائص الفسيولوجية الذي يعتمد عليه تصنيف الكائنات الحية الدقيقة حسب نوع التنفس (هوائي ، لا هوائي)
- العلامات البيوكيميائية (وجود أو عدم وجود مسارات أيضية معينة).
- مجموعة من الخصائص البيولوجية الجزيئية ، بما في ذلك مراعاة تسلسل النوكليوتيدات ، وإمكانية تهجين الأحماض النووية مع مادة سلالات النوع.
- مؤشرات الاقتصاد الكيميائي ، والتي تأخذ في الاعتبار التركيب الكيميائي للمركبات والهياكل المختلفة.
- الخصائص المصلية (تفاعلات "مستضد - جسم مضاد" ؛ خاصة بالنسبة للكائنات الدقيقة المسببة للأمراض).
- وجود وطبيعة الحساسية تجاه لاقمات معينة.
يتم تنفيذ علم اللاهوت النظامي وتصنيف الكائنات الحية الدقيقة المتعلقة بدائيات النوى باستخدام "دليل برجي لمنهجيات البكتيريا". يتم تحديد الهوية باستخداممحدد برجي.
طرق مختلفة لتصنيف الميكروبات
لتحديد الانتماء التصنيفي للكائن الحي ، يتم استخدام عدة طرق لتصنيف الكائنات الحية الدقيقة.
مع التصنيف العددي الرسمي ، تعتبر جميع الميزات ذات أهمية متساوية. وهذا يعني أن وجود أو عدم وجود ميزة معينة يؤخذ في الاعتبار.
التصنيف الفيزيولوجي المورفولوجي يتضمن دراسة مجمل الخصائص المورفولوجية وخصائص تدفق عمليات التمثيل الغذائي. في هذه الحالة ، يُمنح معنى وأهمية خاصية معينة لشيء ما. يعتمد وضع الكائنات الحية الدقيقة في مجموعة تصنيفية معينة وتعيين الاسم بشكل أساسي على نوع التنظيم الخلوي ، ومورفولوجيا الخلية والمستعمرة ، وأنماط النمو.
حساب الخصائص الوظيفية يوفر إمكانية استخدام العناصر الغذائية المختلفة بواسطة الكائنات الحية الدقيقة. من المهم أيضًا الاعتماد على عوامل فيزيائية وكيميائية معينة للبيئة ، وخاصة طرق الحصول على الطاقة. هناك ميكروبات تتطلب دراسات كيميائية لتحديدها. تتطلب الكائنات الدقيقة المسببة للأمراض تشخيص مصلي. المؤهل يستخدم لتفسير نتائج الاختبارات أعلاه.
في التصنيف الجيني الجزيئي ، يتم تحليل بنية جزيئات البوليمرات الحيوية الأكثر أهمية.
إجراء لتحديد الكائنات الحية الدقيقة
اليوم ، يبدأ تحديد كائن مجهري معين بـعزل ثقافتها النقية وتحليل تسلسل النوكليوتيدات لـ 16S rRNA. وبالتالي ، يتم تحديد مكان الميكروب على شجرة النشوء والتطور ، ويتم تنفيذ المواصفات اللاحقة حسب الجنس والأنواع باستخدام الطرق الميكروبيولوجية التقليدية. تسمح لك المصادفة بنسبة 90٪ بتحديد الجنس ، و 97٪ - الأنواع.
حتى التمييز الأكثر وضوحًا للكائنات الحية الدقيقة حسب الجنس والأنواع ممكن باستخدام التصنيف متعدد الأطوار (متعدد الأطوار) ، عندما يتم الجمع بين تحديد متواليات النيوكليوتيدات واستخدام المعلومات على مستويات مختلفة ، حتى البيئة. أي ، يتم إجراء بحث عن مجموعات من السلالات المتشابهة أولاً ، متبوعًا بتحديد المواقف التطورية لهذه المجموعات ، وتحديد الاختلافات بين المجموعات وأقرب جيرانها ، وجمع البيانات للتمييز بين المجموعات.
المجموعات الرئيسية للكائنات الحية الدقيقة حقيقية النواة: الطحالب
يشمل هذا المجال ثلاث مجموعات حيث توجد كائنات مجهرية. نحن نتحدث عن الطحالب والأوليات والفطريات.
الطحالب عبارة عن صور ضوئية أحادية الخلية أو استعمارية أو متعددة الخلايا تقوم بعملية التمثيل الضوئي الأكسجين. لم يتم الانتهاء بعد من تطوير التصنيف الجيني الجزيئي للكائنات الدقيقة التي تنتمي إلى هذه المجموعة. لذلك ، في الوقت الحالي ، في الممارسة العملية ، يتم استخدام تصنيف الطحالب بناءً على تكوين الأصباغ والمواد الاحتياطية ، وهيكل جدار الخلية ، ووجود التنقل وطريقة التكاثر.
الممثلون النموذجيون لهذه المجموعة همكائنات وحيدة الخلية تنتمي إلى دينوفلاجيلات ، دياتومات ، يوجلينيدات وطحالب خضراء. تتميز جميع الطحالب بتكوين الكلوروفيل وأشكال مختلفة من الكاروتينات ، لكن القدرة على تصنيع أشكال أخرى من الكلوروفيل والفيكوبيلين في ممثلي المجموعة تتجلى بطرق مختلفة.
مزيج هذه الأصباغ أو تلك يحدد تلطيخ الخلايا بألوان مختلفة. يمكن أن تكون خضراء أو بنية أو حمراء أو ذهبية. تصبغ الخلايا هو سمة من سمات الأنواع.
الدياتومات هي أشكال عوالق أحادية الخلية ، حيث يبدو جدار الخلية كصدفة من السيليكون ذات الصدفتين. بعض الممثلين قادرون على الحركة حسب نوع الانزلاق. التكاثر لاجنسي و جنسي.
موائل طحالب الأوجلينا أحادية الخلية هي مستودعات للمياه العذبة. يتحركون بمساعدة الأسواط. لا يوجد جدار خلوي. قادرة على النمو في الظلام بسبب عملية أكسدة المواد العضوية.
دينوفلاجيلات لها هيكل خاص لجدار الخلية ، وتتكون من السليلوز. هذه الطحالب أحادية الخلية العوالق لها سوطان جانبيان.
بالنسبة لممثلي الطحالب الخضراء المجهريين ، الموائل هي المسطحات المائية العذبة والبحرية والتربة وسطح الكائنات الأرضية المختلفة. هناك أنواع غير متحركة ، وبعضها قادر على الحركة باستخدام الأسواط. تمامًا مثل دينوفلاجيلات ، تحتوي الطحالب الدقيقة الخضراء على جدار خلوي من السليلوز. تخزين النشا في الخلايا هو سمة مميزة. التكاثر لاجنسي و جنسيالطريق
الكائنات حقيقية النواة: البروتوزوا
المبادئ الأساسية لتصنيف الكائنات الحية الدقيقة التي تنتمي إلى البروتوزوا تستند إلى الخصائص المورفولوجية التي تختلف اختلافًا كبيرًا بين ممثلي هذه المجموعة.
التوزيع في كل مكان ، والحفاظ على نمط الحياة الرخامي أو الطفيلي يحدد إلى حد كبير تنوعها. البروتوزوا الذي يعيش بدون طعام هو البكتيريا والطحالب والخميرة والأوليات الأخرى وحتى المفصليات الصغيرة ، وكذلك بقايا النباتات والحيوانات والكائنات الحية الدقيقة الميتة. معظم الممثلين ليس لديهم جدار خلوي.
يمكنهم أن يعيشوا حياة ثابتة أو يتنقلوا بمساعدة أجهزة مختلفة: الأسواط ، والأهداب ، والأطراف. هناك عدة مجموعات أخرى ضمن المجموعة التصنيفية للأوليات
ابسط ممثلين
الأميبات تتغذى عن طريق الالتقام الخلوي ، وتتحرك بمساعدة pseudopods ، يكمن جوهر التكاثر في الانقسام البدائي للخلية إلى قسمين. معظم الأميبات عبارة عن أشكال مائية تعيش بحرية ، ولكن هناك بعضها يسبب المرض للإنسان والحيوان.
تحتوي خلايا Infusoria على نواتين مختلفتين ، يتكون التكاثر اللاجنسي من الانقسام العرضي. هناك ممثلون يتميزون بالتكاثر الجنسي. يشارك نظام منسق من الأهداب في الحركة. يتم إجراء الالتقام الخلوي عن طريق التقاط الطعام في تجويف فم خاص ، ويتم إخراج البقايا من خلالهثقب في النهاية الخلفية. في الطبيعة ، تعيش الشركات العملاقة في المسطحات المائية الملوثة بالمواد العضوية ، وكذلك في كرش المجترات.
تتميز السوطيات بوجود الأسواط. يتم امتصاص العناصر الغذائية الذائبة بواسطة السطح الكامل لـ CPM. يحدث الانقسام فقط في الاتجاه الطولي. بين السوط ، هناك أنواع تعيش بحرية وتكافل. المتعايشات الرئيسية للإنسان والحيوان هي المثقبيات (تسبب مرض النوم) ، الليشمانيا (تسبب تقرحات يصعب الشفاء) ، الجيارديا (تؤدي إلى اضطرابات معوية).
Sporozoans لديها أكثر دورات الحياة تعقيدًا لجميع الكائنات الأولية. أشهر ممثل للسبوروزوان هو الملاريا بلازموديوم.
الكائنات الحية الدقيقة حقيقية النواة: الفطريات
تصنيف الكائنات الحية الدقيقة وفقًا لنوع التغذية يشير ممثلي هذه المجموعة إلى الكائنات غيرية التغذية. يتميز معظمها بتكوين الفطريات. عادة ما يكون التنفس هوائي. ولكن هناك أيضًا اللاهوائيات الاختيارية التي يمكن أن تتحول إلى التخمر الكحولي. طرق التكاثر خضرية ، لاجنسية وجنسية. هذه هي الميزة التي تعمل كمعيار لمزيد من تصنيف الفطريات.
إذا تحدثنا عن أهمية ممثلي هذه المجموعة ، فإن الأكثر إثارة للاهتمام هنا هو مجموعة الخمائر غير التصنيفية المدمجة. وهذا يشمل الفطر الذي ليس لديه مرحلة نمو فطري. يوجد العديد من اللاهوائيات الاختيارية بين الخمائر. ومع ذلك ، هناك أيضًا أنواع مسببة للأمراض.
المجموعات الرئيسية للكائنات الحية الدقيقة بدائية النواة:عتائق
علم التشكل وتصنيف الكائنات الحية الدقيقة بدائية النواة يجمعهم في مجالين: البكتيريا والعتائق ، وممثليهم لديهم العديد من الاختلافات المهمة. لا تحتوي العتائق على جدران خلوية ببتيدوغليكان (مورين) نموذجية للبكتيريا. وهي تتميز بوجود عديدات السكاريد غير المتجانسة - السودومورين ، والتي لا تحتوي على حمض N-acetylmuramic.
العتائق مقسمة إلى ثلاث شعب.
ملامح بنية البكتيريا
تعتمد مبادئ تصنيف الكائنات الحية الدقيقة التي توحد الميكروبات في هذا المجال على السمات الهيكلية لغشاء الخلية ، وعلى وجه الخصوص محتوى الببتيدوغليكان فيه. يوجد حاليًا 23 شعبة في المجال.
البكتيريا هي رابط مهم في دورة المواد في الطبيعة. جوهر أهميتها في هذه العملية العالمية هو تحلل المخلفات النباتية والحيوانية ، وتنقية المسطحات المائية الملوثة بالمواد العضوية ، وتعديل المركبات غير العضوية. بدونهم ، سيكون وجود الحياة على الأرض مستحيلًا. تعيش هذه الكائنات الدقيقة في كل مكان ، ويمكن أن تكون موطنها التربة والمياه والهواء وجسم الإنسان والحيوانات والنباتات.
وفقًا لشكل الخلايا ، ووجود أجهزة للحركة ، وتعبير الخلايا فيما بينها ، يتم تنفيذ هذا المجال ضمن التصنيف اللاحق للكائنات الحية الدقيقة. يعتبر علم الأحياء الدقيقة الأنواع التالية من البكتيريا بناءً على شكل الخلايا: دائرية ، على شكل قضيب ، خيطية ، ملتوية ، حلزونية. وفقًا لنوع الحركة ، يمكن للبكتيريا أن تكون غير متحركة أو مُجلدة أو تتحرك بسبب الإخراج.مخاط. بناءً على الطريقة التي تتفصل بها الخلايا مع بعضها البعض ، يمكن عزل البكتيريا وربطها في شكل أزواج وحبيبات وأشكال متفرعة أيضًا.
الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض: التصنيف
الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض كثيرة بين البكتيريا على شكل قضيب (العوامل المسببة للخناق ، والسل ، وحمى التيفوئيد ، والجمرة الخبيثة) ؛ البروتوزوا (الملاريا ، التوكسوبلازما ، الليشمانيا ، الجيارديا ، المشعرات ، بعض الأميبا الممرضة) ، الفطريات الشعاعية ، المتفطرات (العوامل المسببة لمرض السل ، الجذام) ، العفن والفطريات الشبيهة بالخميرة (العوامل المسببة لداء الفطريات ، داء المبيضات). يمكن أن يسبب الفطر جميع أنواع الآفات الجلدية ، على سبيل المثال ، أنواع مختلفة من الأشنة (باستثناء الهربس النطاقي ، الذي يشارك فيه الفيروس). بعض الخمائر ، التي تعيش في الجلد بشكل دائم ، ليس لها تأثير ضار في ظل ظروف الجهاز المناعي العادية. ومع ذلك ، إذا انخفض نشاط الجهاز المناعي ، فإنها تسبب ظهور التهاب الجلد الدهني.
مجموعات الإمراضية
الخطر الوبائي للكائنات الحية الدقيقة هو المعيار لتجميع جميع الميكروبات المسببة للأمراض في أربع مجموعات تقابل أربع فئات خطر. وبالتالي ، فإن مجموعات الإمراضية للكائنات الحية الدقيقة ، والتي يتم تصنيفها أدناه ، هي الأكثر أهمية لعلماء الأحياء الدقيقة ، لأنها تؤثر بشكل مباشر على حياة السكان وصحتهم.
المجموعة الرابعة الأكثر أمانًا من حيث المسببات المرضية ، وتشمل الميكروبات التي لا تشكل تهديدًا لصحة الفرد (أو خطر هذا التهديد لا يكاد يذكرصغير). أي أن خطر الإصابة ضئيل للغاية.
المجموعة الثالثة تتميز بخطر متوسط للإصابة بالفرد ، وهو خطر منخفض على المجتمع ككل. يمكن أن تسبب مثل هذه العوامل الممرضة مرضًا نظريًا ، وحتى لو حدث ذلك ، فهناك علاجات فعالة مثبتة ، بالإضافة إلى مجموعة من الإجراءات الوقائية التي يمكن أن تمنع انتشار العدوى.
تشمل المجموعة الإمراضية الثانية الكائنات الحية الدقيقة التي تشكل خطرًا كبيرًا على الفرد ، ولكنها منخفضة بالنسبة للمجتمع ككل. في هذه الحالة ، يمكن أن يسبب العامل الممرض مرضًا شديدًا عند الإنسان ، لكنه لا ينتقل من شخص مصاب إلى آخر. تتوفر طرق فعالة للعلاج والوقاية.
1 مجموعة مسببة للأمراض تتميز بمخاطر عالية لكل من الفرد والمجتمع ككل. يمكن أن ينتقل العامل الممرض الذي يسبب مرضًا شديدًا للإنسان أو الحيوان بسهولة بعدة طرق. العلاجات الفعالة والتدابير الوقائية غير متوفرة بشكل عام.
الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض ، التي يحدد تصنيفها انتمائها إلى مجموعة مسببة للأمراض أو أخرى ، تسبب ضررًا كبيرًا للصحة العامة فقط إذا كانت تنتمي إلى المجموعة الأولى أو الثانية.
