ما هو علم الأحياء الدقيقة
يدرس علم الأحياء الدقيقة تحديد الكائنات الحية الدقيقة وطريقة حياتها وعلم وظائف الأعضاء واستقلابها
الصورة: CDC على Unsplash
علم الأحياء الدقيقة هو فرع علم الأحياء الذي يدرس الكائنات الحية الدقيقة. الكلمة تأتي من اليونانية ميكرو، وهو ما يعني صغير ، و BIOS و الشعارات، علم الحياة. وبالتالي ، تغطي دراستها تحديد الكائنات الحية الدقيقة وطريقة حياتها وعلم وظائفها واستقلابها ، بالإضافة إلى علاقاتها بالبيئة والأنواع الأخرى.
ظهور علم الأحياء الدقيقة
نشأ علم الأحياء الدقيقة من ابتكار المجهر ، الذي اخترعه الهولندي أنتوني فان ليوينهوك عام 1674. واستخدم المعدات لمراقبة الكائنات المجهرية في عينات من التربة واللعاب والبراز ، واصفا إياها بـ "حويصلات الحيوانات". أدى اكتشاف ليوينهوك إلى إثارة نقاش مهم حول أصول نشوء الحياة على الأرض.
كانت نظرية التولد الذاتي ، أو نظرية التوليد التلقائي ، من أكثر المدافعين شهرة عن أرسطو واعتبرت صالحة حتى القرن التاسع عشر. وفقًا لهذه النظرية ، فإن "حويصلات الحيوانات" ستكون نتيجة تحلل النباتات والأنسجة الحيوانية. يعتقد أنصار هذه المدرسة أن الحياة نشأت من كائنات غير حية.
سمح اكتشاف المجهر ودراسات أخرى في علم الأحياء الدقيقة بظهور نظرية التولد الحيوي ، التي بدأت تعارض فكرة أن المادة الخام يمكن أن تؤدي إلى ظهور كائن جديد. وفقًا لهذه النظرية ، تنشأ جميع الكائنات الحية من كائنات حية أخرى موجودة مسبقًا ، أي أن "جزيئات الحيوانات" الموجودة بالفعل ستؤدي إلى ظهور "جزيئات حيوانية" جديدة. أجريت أبرز الدراسات التي أجريت لشرح هذه النظرية من قبل فرانشيسكو ريدي ، في عام 1668 ، ومن قبل لويس باستور ، في عام 1862 ، وتجاهل بشكل دائم نظرية التولد الذاتي.
- ما هو التحلل البيولوجي
ما هي الكائنات الحية الدقيقة
الكائنات الحية الدقيقة ، التي تسمى بشكل عام "الجراثيم" و "الميكروبات" ، هي كائنات مجهرية ، العديد منها غير مرئي بالعين المجردة ، والتي تقدم تنوعًا مذهلاً في البنية وأساليب الحياة. تعد البكتيريا والفطريات والأوليات والفيروسات والطحالب جزءًا من مجموعة الكائنات الحية الدقيقة.
- أكثر من نصف أجسامنا ليسوا بشريين
مع هذا التنوع في الأنواع ، كانت الكائنات الحية الدقيقة هي الكائنات الوحيدة التي تكيفت مع جميع الأماكن على هذا الكوكب: فهي موجودة في الهواء ، في قاع البحر ، تحت الأرض ، وحتى داخلنا. يقول عالم الأحياء الدقيقة جاسيير باسترناك ، من مستشفى ألبرت أينشتاين في ساو باولو: "يوجد عدد خلايا بكتيرية في أجسامنا أكثر من الخلايا البشرية".
أهمية الكائنات الحية الدقيقة
على الرغم من أنها أصغر أشكال الحياة ، إلا أن الكائنات الحية الدقيقة تشكل غالبية الكتلة الحيوية للأرض وتنفذ العديد من التفاعلات الكيميائية الأساسية للكائنات الأخرى. علاوة على ذلك ، يعتمد البشر والنباتات والحيوانات اعتمادًا وثيقًا على النشاط الميكروبي لإعادة تدوير المغذيات وتدهور المواد العضوية. لذلك ، فإن الكائنات الحية الدقيقة مهمة للغاية لدعم الحياة والحفاظ عليها.
- الدبال: ما هو وما هي وظائفه بالنسبة للتربة
مجالات علم الأحياء الدقيقة
علم الأحياء الدقيقة هو مجال واسع للدراسة ، والذي يسمح بإجراء العديد من الأبحاث. مجالات نشاط علم الأحياء الدقيقة هي: علم الأحياء الدقيقة الطبية ، علم الأحياء الدقيقة الصيدلانية ، علم الأحياء الدقيقة البيئية ، علم الأحياء الدقيقة الغذائي وعلم الأحياء الدقيقة الميكروبي.
علم الأحياء الدقيقة الطبية
يركز علم الأحياء الدقيقة الطبي على الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض. يرتبط أداءها بمراقبة الأمراض المعدية والوقاية منها.
- ما هي الامراض حيوانية المصدر؟
علم الأحياء الدقيقة الصيدلانية
يركز علم الأحياء الدقيقة الصيدلاني على دراسة الكائنات الحية الدقيقة التي تشارك في صنع الأدوية ، وخاصة المضادات الحيوية.
- المضادات الحيوية الملقاة في الطبيعة تولد جراثيم خارقة ، تنبيه من الأمم المتحدة
علم الأحياء الدقيقة البيئية
يركز علم الأحياء الدقيقة البيئي ، المرتبط بالدورات البيوجيوكيميائية ، على البكتيريا والفطريات التي تعمل في تحلل المواد العضوية والمواد الكيميائية الموجودة في الطبيعة.
علم الأحياء الدقيقة الغذائي
يتمثل هدف علم الأحياء الدقيقة للأغذية في دراسة الكائنات الدقيقة المستخدمة في صناعة الأغذية ، مع التركيز على سلامة الأغذية ومدة الصلاحية ، ومعالجة المنتجات التقليدية وتطوير منتجات غذائية جديدة ، بسمات حسية مناسبة لجمهور المستهلكين المختلفين.
علم الأحياء الدقيقة
يركز علم الأحياء الدقيقة في علم الأحياء الدقيقة دراساته على التلاعب الجيني والجزيئي للكائنات الحية الدقيقة.
تصنيف الكائنات الحية الدقيقة
وفقًا لخصائصها ، يمكن تصنيف الكائنات الحية الدقيقة إلى: بدائيات النوى أو حقيقيات النوى ، ذاتية التغذية أو غيرية التغذية ، وحيدة الخلية أو متعددة الخلايا.
بدائيات النوى أو حقيقيات النوى
الكائنات حقيقية النواة لها هياكل معقدة ، تتكون من أغشية داخلية وهيكل خلوي ونواة. من ناحية أخرى ، لا تحتوي بدائيات النوى على نواة وعضيات أخرى مرتبطة بالغشاء.
ذاتية التغذية أو غيرية التغذية
بينما تنتج ذاتية التغذية طعامها باستخدام تفاعلات كيميائية خفيفة أو غير عضوية ، تعتمد الكائنات غيرية التغذية على الجزيئات العضوية التي تنتجها ذاتية التغذية للحصول على الطاقة وإكمال كرسي الجهاز التنفسي.
أحادية الخلية أو متعددة الخلايا
تتكون الكائنات أحادية الخلية من خلية واحدة فقط والكائنات متعددة الخلايا بواسطة مجموعة متنوعة من الخلايا.
أمثلة
- البكتيريا هي كائنات دقيقة حقيقية النواة وحيدة الخلية. على الرغم من وجود بكتيريا ذاتية التغذية ، إلا أن الغالبية العظمى منها غيرية التغذية وتتغذى على المواد التي تنتجها الكائنات الحية الأخرى.
- الفطريات هي كائنات دقيقة حقيقية النواة ، غيرية التغذية ويمكن أن تكون أحادية الخلية ، مثل الخميرة ، أو متعددة الخلايا ، مثل الفطر.
- الطحالب هي كائنات دقيقة حقيقية النواة ، ذاتية التغذية ويمكن أن تكون أحادية الخلية أو متعددة الخلايا.
- البروتوزوا هي كائنات دقيقة حقيقية النواة وغيرية التغذية وحيدة الخلية.
- الفيروسات كائنات دقيقة لا خلوية ليس لها عملية التمثيل الغذائي الخاصة بها. لذلك ، يتم تنفيذ جميع أنشطتها داخل كائن حي آخر.
أسلوب الحياة
تنقسم الكائنات الحية الدقيقة إلى مجموعات مختلفة ، وفقًا لطريقة حياتها ، والتي يمكن أن تكون سبروبس أو طفيليات أو متعايشات.
سبروبس
المعروف باسم إعادة تدوير الكائنات الحية الدقيقة ، saprobes هي محللات للمواد العضوية الميتة ، وداينرز ، أي أنها تحافظ على الجمعيات دون فوائد أو ضرر يمكن اكتشافه.
- الفطريات والبكتيريا هي الكائنات الحية الدقيقة الرئيسية التي تحلل المواد العضوية.
- يمكن ملاحظة مثال على التعايش في التربة بين الفطريات والبكتيريا. تستخدم بعض البكتيريا الجلوكوز الناتج عن تحلل السليلوز بالفطريات.
الطفيليات
الطفيليات هي كائنات دقيقة تسبب تلفًا للخلايا الحية لكائنات أخرى ، وقد تظهر بدرجات مختلفة. هل هم:
- التطفل الإجباري: هناك اعتماد كامل على العائل من أجل بقائه ؛
- التطفل المتعدد: الكائن الدقيق له مضيفات متعددة ؛
- التطفل الاختياري: يمكن أن يكون لديهم عادات في الحياة ، البقاء على قيد الحياة داخل مضيف (عادة الحياة الطفيلية) وخارجه (عادة الحياة الحرة) ؛
- فرط التطفل: حالة يتطور فيها طفيلي ثان إلى طفيلي أول ؛
المتعايشين
الكائنات الحية الدقيقة التي ترتبط على المدى الطويل ، والتي يمكن أن تكون علاقة مفيدة لكل من الأفراد أم لا. يمكن أن تكون هذه الارتباطات متبادلة أو معادية.
التعايش المتبادل
التكافل المتبادل هو علاقة مفيدة حيث يوجد تفاعل مورفولوجي ومادي بين الكائنات الحية الدقيقة. الأشنات هي مثال على هذا الارتباط الذي يحدث بين الفطريات والطحالب أو البكتيريا الزرقاء والفطريات. بينما توفر الطحالب والبكتيريا الزرقاء مركبات عضوية للفطريات ، فإنها تضمن بيئة أكثر ملاءمة للبقاء على قيد الحياة ، لأنها توفر لها الحماية.
تعايش عدائي
التكافل العدائي هو علاقة حيث يتضرر أحد الكائنات الحية الدقيقة على حساب الآخر. مثال على هذه العلاقة الفطريات التي تنتج مضادات حيوية تمنع نمو البكتيريا.
الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض
إنها كائنات دقيقة قادرة على إنتاج الأمراض المعدية في مضيفها في ظل ظروف مواتية لبقائها وتطورها. هناك البكتيريا والفطريات والفيروسات والأوليات والطحالب التي تقع في هذه الفئة.
- ما هو العفن ولماذا هو خطير؟
الكائنات الدقيقة غير المسببة للأمراض
هذه كائنات دقيقة من حولنا تشارك في عمليات طبيعية مختلفة ولا تسبب مشاكل صحية. في بعض الحالات ، تكون مفيدة. البروبيوتيك مثل اكتوباكيللوس مثال على هذه الفئة ، حيث أن استهلاك هذه الكائنات الحية الدقيقة يحسن التوازن الميكروبي في الجهاز الهضمي لدينا.
- ما هي الأطعمة البروبيوتيك؟
استنتاج
علم الأحياء الدقيقة له أهمية كبيرة كعلم أساسي وتطبيقي. يسلط العلم الأساسي الضوء على الدراسات الفسيولوجية والكيميائية الحيوية والجزيئية للكائنات الحية الدقيقة. من ناحية أخرى ، تركز العلوم التطبيقية دراساتها على العمليات الصناعية والغذائية والأمراض أو عمليات مكافحة الآفات.
على الرغم من التقدم في علم الأحياء الدقيقة في السنوات الأخيرة ، فمن المقدر أنه تم فهرسة واحد في المائة فقط من جميع أنواع الكائنات الحية الدقيقة على هذا الكوكب. على الرغم من دراستهم لأكثر من ثلاثة قرون ، لا يزال هناك مجال كبير لتطوير هذا المجال المهم للغاية.
