يوجد في العالم الآلاف من أنواع البكتيريا مختلفة ذات أهمية كبيرة لكل من العلم والإنسان. ولكل منها خصائص فريدة تجعلها مفيدة في مجالات مختلفة: من الصحة إلى تطوير العمليات الصناعية، بل إنها تلعب دورًا مهمًا في مراقبة جودة البيئة.
وفي هذا المقال سنتناول بالتفصيل جميع أنواع البكتيريا الموجودة وخصائصها وطرق تصنيفها وأهميتها وكيفية تأثيرها على حياتنا.
الملامح الرئيسية
للبدء، فمن الضروري أن نفهم ما هي البكتيريا. البكتيريا هي نوع من الميكروبات الموجودة في كل ركن من أركان العالم تقريبًا. إنها تكتسب أشكالًا وتكيفات مختلفة تسمح لها بالبقاء على قيد الحياة في العديد من البيئات، بدءًا من أمعائنا وحتى الينابيع الحرارية المائية أو النفايات السامة. إن قدرتها على التكيف جعلتها ضرورية للنظم البيئية وللحياة بشكل عام. على سبيل المثال، يعتمد الجهاز الهضمي للإنسان على نشاط بعض البكتيريا للقيام بالعمليات الأساسية.
تسمى البكتيريا بدائيات النوى لأنها كائنات وحيدة الخلية لا تحتوي على عضيات داخلية محاطة بأغشية. فبدلاً من أن تكون نواة محددة، تطفو مادتها الوراثية بحرية في السيتوبلازم. وهذا ما يميزها عن الخلايا حقيقية النواة، مثل تلك الموجودة في الحيوانات والنباتات، والتي تحتوي على نواة محددة جيدًا وعضيات غشائية أخرى بداخلها.
توجد هذه الكائنات الحية الدقيقة في كل مكان على الأرض: من المناطق القاسية مثل الينابيع الساخنة الحمضية، إلى التربة، والمياه، وحتى أجسادنا. تشير التقديرات إلى أنه قد يكون هناك حوالي 5 × 1030 البكتيريا في العالم. العديد من الأنواع التي تعيش على هذا الكوكب لم تتمكن من زراعتها في المختبر، الأمر الذي لا يزال يمثل تحديًا لعلم الأحياء الدقيقة.
تشارك البكتيريا في العمليات الحيوية مثل تحلل المواد العضوية وإعادة تدوير العناصر الغذائية، وهي مهام أساسية للحفاظ على التوازن في النظم البيئية. بالإضافة إلى ذلك، بعض البكتيريا قادرة على القيام بالمهمة الهامة المتمثلة في تثبيت النيتروجين في الغلاف الجوي، وهي عملية أساسية لتخليق البروتين في العديد من الكائنات الحية.
هيكل البكتيريا
البكتيريا لها بنية بسيطة مقارنة بالكائنات الحية الأخرى. ويتكون غلاف الخلية من أ غشاء بلازمي الذي يعمل كحاجز بين داخل الخلية وبيئتها. ويحيط بهذا الغشاء أ الجدار الخلوي، والذي يوفر الصلابة والهيكل. في بعض البكتيريا، يكون هذا الجدار قويًا جدًا بحيث يمكنه حمايتها من الظروف القاسية، مثل عمل المضادات الحيوية أو الحرارة المرتفعة.
يمكن أن يختلف غلاف الخلية البكتيرية في تركيبه الكيميائي وشكله، مما سمح بتصنيف العديد من البكتيريا إلى مجموعتين كبيرتين: البكتيريا إيجابية الجرام y سلبية الغرام، حسب الجواب الذي قدموه ل وصمة عار غرام.
كما أنها تقدم أيضًا بنية متخصصة واحدة أو أكثر تسمح لها بأداء وظائف مختلفة. على سبيل المثال، هناك البكتيريا التي لديها سوط التي تمنحهم القدرة على الحركة. ويطور آخرون طبقات خارجية واقية تسمى الكبسولات، والتي تسمح لهم بالاختباء من أجهزة المناعة لدى مضيفيهم.
تصنيف البكتيريا
منذ بداية علم الأحياء الدقيقة، كانت هناك محاولات متعددة لتصنيف البكتيريا بناءً على خصائصها المورفولوجية، أو حسب مصادرها الغذائية، أو حتى حسب قدرتها على الحركة.
من بين الفئات الأساسية لتصنيف البكتيريا، نجدها الشكل المورفولوجي. على مر التاريخ، كان هذا الشكل أساسيًا في تحديد وتصنيف العديد من الأنواع البكتيرية. فيما يلي نعرض بالتفصيل الأنواع المورفولوجية الرئيسية للبكتيريا:
كوكوس
الكثير كوكوس هي بكتيريا ذات بنية كروية، واسمها مشتق بدقة من مظهرها الدائري تحت المجهر. يتم التعرف على هذه البكتيريا بسهولة على المستوى الفردي، وعادةً ما يتم تسجيل مجموعات مختلفة اعتمادًا على كيفية ترتيبها بالنسبة لبعضها البعض. ستكون هذه بعض أنواع ومجموعات جوز الهند:
- كوكو: البكتيريا الكروية الانفرادية.
- المكورات الثنائية: حبتان من جوز الهند تبقىان معًا.
- بكتيريا: مجموعات على شكل سلسلة.
- المكورات العنقودية: مجموعات على شكل عنقود عنب.
باسيلوس
الكثير عصيات وهي عبارة عن بكتيريا ممدودة على شكل قضيب أو أسطوانة. مثل المكورات، يمكن أن تظهر بشكل منفصل أو في أشكال مختلفة:
- عصية: الشكل الأساسي ممدود.
- ديبلوباسيللوس: عصيتان متحدتان.
- العقدية: سلاسل العصيات.
- باليسايد: عصيات تشكل جدارا جانبيا.
هناك أيضًا شكل وسيط يُعرف باسم المكوراتوهو نوع من الخليط بين الأشكال المستديرة للمكورات والشكل الممدود للعصيات.
البكتيريا الحلزونية
بكتيريا حلزوني لديهم هيكل منحني أو حلزوني. تضم هذه المجموعة اللولبيات و المشروبات الروحية.
- اللولبيات: بكتيريا ذات بنية حلزونية مرنة.
- المشروبات الروحية: هيكل حلزوني جامد.
- الضمة: انحناء على شكل فاصلة، من سمات الجنس الضمة.
الدور البيئي والصناعي والطبي للبكتيريا
تعتبر البكتيريا ضرورية في العديد من جوانب الحياة اليومية، وخاصة في العمليات الصناعية وإعادة تدوير المواد الغذائية والصحة.
الدور البيئي: تساهم البكتيريا في تحلل المواد العضوية، وتساعد على إعادة تدوير العناصر الغذائية في النظم البيئية، وتلعب دورًا مهمًا في دورة النيتروجين. في البيئات القاسية، تكون بعض البكتيريا قادرة على البقاء والعيش في تكافل مع أشكال الحياة الأخرى، حتى في أكثر الظروف قسوة.
الدور في الصناعة: في صناعة الأغذية، تُستخدم البكتيريا لتخمير منتجات مثل الجبن واللبن والخل. بالإضافة إلى ذلك، فإن لبعض البكتيريا دورًا بارزًا في التكنولوجيا الحيوية، حيث يتم استخدامها في إنتاج الأدوية والمضادات الحيوية والمواد الكيميائية.
الدور الطبي: ليست كل البكتيريا ضارة. وفي الواقع فإن جسم الإنسان موطن لعدد كبير من البكتيريا المفيدة التي تساعد في الحفاظ على صحة الجهاز الهضمي. ومع ذلك، فإن بعضها مسبب للأمراض ويكون مسؤولاً عن أمراض مثل الكوليرا أو السل أو الزهري. تعتبر مقاومة المضادات الحيوية مشكلة عالمية أخرى تتعلق بالبكتيريا المسببة للأمراض.
على مر القرون، تعمق العلم في دراسة هذه الكائنات الحية الدقيقة، وتعرف على الفوائد والأضرار التي يمكن أن تسببها. اليوم، يعد فهم البكتيريا أمرًا أساسيًا في مجالات مثل الطب والتكنولوجيا الحيوية وعلم البيئة.