بكتيريا كبيرة. بكتيريا

الأقزام والعمالقة بين البكتيريا

البكتيريا هي أصغر الكائنات الحية وهي أكثر أشكال الحياة شيوعًا على الأرض. البكتيريا العادية أصغر بحوالي 10 مرات من خلية الإنسان. ويبلغ حجمها حوالي 0.5 ميكرون، ولا يمكن رؤيتها إلا بالمجهر. ومع ذلك، فقد اتضح أن عالم البكتيريا لديه أيضًا أقزام وعمالقة. تعتبر إحدى هذه العمالقة هي بكتيريا Epulopiscium Fishelsoni التي يصل حجمها إلى نصف ملليمتر! أي أنها تصل إلى حجم حبة الرمل أو حبة الملح ويمكن رؤيتها بالعين المجردة.

بمساعدة لآلئ الكبريت، توصلت الطبيعة إلى حل مذهل لمشكلة الحجم الحرجة: البكتيريا مجوفة. يوجد في الداخل حاوية ضخمة، أكبر بخمسين مرة من السيتوبلازم، وهو الجزء الحي من الخلية. مثل قشر البرتقال، يحيط السليلوز بالجزء الحي من التجويف.

لقد استقرت البكتيريا في العالم بعدة طرق رائعة. من بين جميع المخلوقات، تعد الكائنات وحيدة الخلية المنسية غالبًا هي الأكثر نجاحًا - ومع ذلك غالبًا ما يستخدمها البشر لإعادة تقييم أنفسهم باعتبارهم تاج التطور. تعيش البكتيريا في حصوات الكلى البشرية وفي أمعاء الديدان وفي الهواء وفي السخانات المغلية وفي جليد القارة القطبية الجنوبية. بعضها يجلب المعاناة مثل الطاعون أو الكوليرا أو السل في جميع أنحاء العالم، والبعض الآخر يساعد النباتات على النمو أو الناس على الهضم، والبعض الآخر يتغذى على النفط، والبحار ملوثة، وبعضها مقاوم للنشاط الإشعاعي القوي.

استنساخ Epulopiscium

تم إجراء بحث في أكاديمية كورنوال لتحديد أسباب هذه الأحجام الكبيرة. وكما تبين، تخزن البكتيريا 85000 نسخة من الحمض النووي. وبالمقارنة، تحتوي الخلايا البشرية على 3 نسخ فقط. يعيش هذا المخلوق اللطيف في الجهاز الهضمي لأسماك الشعاب المرجانية الاستوائية Acanthurus nigrofuscus (سمكة الجراح).

تلعب لؤلؤة الكبريت دورًا مهمًا في الدورة الطبيعية للمادة في ناميبيا، وقد أدى هذا الدور رسميًا إلى ضخامة حجمها. وتتغذى على مركبات الكبريت الموجودة بكثرة في الرواسب التي تعتبر موطنها. من أجل هضم الكبريت، تعتمد البكتيريا، مثل التمثيل الغذائي الحيواني، على الأكسجين - فهي بحاجة ماسة إلى النترات. لكن هذا غير موجود في الصلصة العدائية التي يعيش فيها ثيومارغاريتا نامبينسيس.

هذه المعضلة لم تكسر الأوالي، لكنها جعلت منها عملاقا: كل بضعة أشهر، عندما تضرب عاصفة البحر، تخترق المياه الغنية بالنترات البكتيريا في الأعماق لفترة وجيزة. يمكن الآن للؤلؤة الكبريت أن تخزن في تجويفها النترات الثمينة، التي تستخدمها بكثرة لفترة قصيرة؛ إنها تدير الاحتياطيات، مثل الغواص الذي يأخذ معه الهواء المضغوط إلى الأعماق.

الأنواع الشائعة من البكتيريا صغيرة جدًا وبدائية، وليس لها أعضاء وتتغذى من خلال أغشيتها. يتم توزيع العناصر الغذائية بالتساوي في جميع أنحاء جسم البكتيريا، لذلك يجب أن تكون صغيرة. في المقابل، يقوم Epulopiscium بنسخ الحمض النووي الخاص به عدة مرات، ويوزع النسخ بالتساوي على طول القشرة، ويتلقى تغذية كافية. يمنحها هذا الهيكل القدرة على الاستجابة الفورية للمحفزات الخارجية. وتختلف طريقة انقسامها أيضًا عن البكتيريا الأخرى. إذا انقسمت البكتيريا العادية ببساطة إلى النصف، فإنها تنمو خليتين داخل نفسها، والتي تخرج ببساطة بعد وفاتها.

ونظرًا لأن أكبر بكتيريا على وجه الأرض يمكنها أيضًا تخزين الكبريت، فيمكنها البقاء أشهرًا دون طعام - لؤلؤة ناميبيا ذات الريش - ثم توقف الهواء ببساطة وتنتظر أوقاتًا أفضل. نحن نعلم اليوم أن لؤلؤة الكبريت الناميبية ليس لديها العديد من الأقارب في المناطق البحرية الأخرى فحسب، بل تلعب أيضًا دورًا بيئيًا مهمًا: يمكن لهذه البكتيريا أن تسبب تكوين الصخور ذات المحتوى العالي من الفوسفور. وهذا يقلل من كمية الفوسفات في مياه البحر بحيث لا يعد متاحًا كمواد مغذية للكائنات الحية الأخرى.

لؤلؤة الكبريت الناميبي

ومع ذلك، حتى هذا بعيد عن البكتيريا الصغيرة لا يمكن مقارنتها أكبر بكتيريا في العالم، والذي يعتبر ثيومارجريتا ناميبيينسيسوالمعروفة أيضًا باسم "لؤلؤة الكبريت الناميبية" هي بكتيريا بحرية سالبة الجرام تم اكتشافها في عام 1997. فهي لا تتكون من خلية واحدة فحسب، بل إنها تفتقر أيضًا إلى هيكل عظمي داعم، تمامًا مثل حقيقيات النوى. تصل أبعاد Thiomargarita إلى 0.75-1 ملم مما يسمح برؤيته بالعين المجردة.

وهكذا فإن تشكل هذه الصخور يقاوم الإثراء المفرط للمحيطات بالفوسفات. معظم البكتيريا عادة ما تكون صغيرة جدًا ولا يمكن اكتشافها إلا بالمجهر. ولكن ظهرت أشكال عملاقة في عدة مجموعات من البكتيريا. فهي أكبر بمئات المرات من البكتيريا العادية ويمكن التعرف عليها بسهولة بالعين المجردة. أكبر البكتيريا المعروفة تنتمي إلى مجموعة بكتيريا الكبريت. يمكن التعرف على هذه البكتيريا من خلال وجود شوائب كبريتية رمادية زاهية، والتي تتسبب في أكسدة بكتيريا الكبريت بواسطة كبريتيد إلى كبريت ومزيد من الكبريت لإنتاج الطاقة.

وفقا لنوع التمثيل الغذائي، فإن Thiomargarita هو كائن حي يتلقى الطاقة نتيجة لتفاعلات الأكسدة والاختزال ويمكنه استخدام النترات ككائن نهائي يستقبل الإلكترونات. خلايا لؤلؤة الكبريت الناميبي غير متحركة، وبالتالي يمكن أن يتقلب محتوى النترات. يستطيع Thiomargarita تخزين النترات في فجوة تشغل حوالي 98٪ من الخلية بأكملها. بتركيزات منخفضة من النترات، يتم استخدام محتوياته للتنفس. وتتأكسد الكبريتيدات بواسطة النترات إلى الكبريت الذي يتجمع في البيئة الداخلية للبكتيريا على شكل حبيبات صغيرة، وهو ما يفسر اللون اللؤلؤي للثيومارجاريتا.

للقيام بذلك، يستخدمون إما الأكسجين أو النترات. نترات التنفس هي أيضًا سبب للحجم غير المعتاد. تتكون خلايا البكتيريا العملاقة بشكل رئيسي من فجوات كبيرة محاطة بغشاء يمكنها تخزين تركيزات عالية من النترات.

من خلال تخزين النترات للتنفس والكبريت كمصدر للطاقة، يمكن للبكتيريا العملاقة البقاء على قيد الحياة لفترة طويلة في ظروف خارجية غير مواتية.

وفي مواجهة ناميبيا، يحتوي قاع البحر على كبريتيدات أكثر بكثير من المناطق الساحلية الأخرى، وهو ما يفيد بوضوح هذا العملاق من خلال خزان النترات الكبير المقابل له. وبالإضافة إلى ذلك فإن قاع البحر الناعم بشكل خاص في ناميبيا يتعرض بانتظام لموجات غاز الميثان على نطاق واسع. منذ اكتشافها قبل 14 عامًا، اكتسبت البكتيريا سمعة سيئة وتم إدراجها في موسوعة غينيس للأرقام القياسية وظهرت على طابع ناميبي.

دراسة ثيومارجريتا

أظهرت الأبحاث التي أجريت مؤخرًا أن Thiomargarita namibiensis قد لا يكون كائنًا إلزاميًا، ولكنه كائن اختياري يحصل على الطاقة دون وجود الأكسجين. وهي قادرة على تنفس الأكسجين إذا كان هناك ما يكفي من هذا الغاز. السمة المميزة الأخرى لهذه البكتيريا هي إمكانية الانقسام البالينتوم، والذي يحدث دون زيادة في النمو المتوسط. يتم استخدام هذه العملية بواسطة Thiomargarita namibiensis في ظروف الإجهاد الناجمة عن المجاعة.

بالطبع، بعد الاكتشاف في ناميبيا، بدأ البحث عن الثيومارجريت في مناطق بحرية أخرى غنية بالكبريتيد، وبالفعل، يمكن العثور على بكتيريا مشابهة جدًا في أماكن أخرى، ولكن ليس في أي مكان بهذه الأعداد وبأشكال مختلفة كثيرة كما هو الحال قبالة سواحل ناميبيا. . في الآونة الأخيرة فقط أصبح من الممكن دراسة هذا التنوع في التعبيرات وراثيا. بالإضافة إلى ذلك، تم اكتشاف جنسين آخرين غير معروفين سابقًا، يُطلق عليهما الآن اسم Thiopilula وThiophysa.

بكتيريا الكبريت ودورة الفوسفور

وعلى الرغم من أنه تم العثور عليه أيضًا في قاع البحر قبالة سواحل تشيلي وكوستاريكا، إلا أنه تم العثور عليه هناك فقط كغرفة انفرادية ولا ينتج قلادات اللؤلؤ النموذجية التي تدين لها تيومارجاريتا باسمها.

يوجد في الخلايا الضخمة لبكتيريا الكبريت مساحة كافية لتخزين المواد. ليس فقط الكبريت لإمدادات الطاقة والنترات كعامل مؤكسد، ولكن أيضًا الفوسفات يمكن أن يتراكم في الخلية كنوع من تخزين الطاقة على شكل بولي فوسفات بكميات كبيرة. وفي المناطق الساحلية، حيث تعيش أعداد كبيرة بشكل خاص من بكتيريا الكبريت، تتشكل أيضًا صخور تحتوي على نسبة عالية من الفوسفور، تسمى الفوسفوريت.

تم اكتشاف البكتيريا في الرواسب السفلية للحافة القارية المسطحة، بالقرب من الساحل الناميبي، على يد عالمة الأحياء الألمانية هايد شولز وزملائها في عام 1997، وفي عام 2005، في الكتل الباردة في قاع خليج المكسيك، اكتشفوا هذه البكتيريا. واكتشفت سلالة مماثلة مما يؤكد الانتشار الواسع للؤلؤة الكبريت الناميبي.

في الصخور القديمة التي تأتي من المناطق البحرية والساحلية، يمكنك غالبًا العثور على حفريات على شكل بكتيريا الكبريت. مجتمعة، يشير هذا إلى أن بكتيريا الكبريت الكبيرة يمكن أن تلعب لفترة طويلة دورًا مباشرًا في دورة الفسفور في البحر، والتي تساعد على تكوين الفوسفوريت. والسؤال الذي يطرح نفسه الآن عن الظروف التي تتشكل فيها صخور الفوسفات، حيث أن هذه العملية تقلل من كمية الفوسفات المذاب المتوفر في مياه البحر كمواد مغذية لجميع الكائنات الحية.

فيكتور أوستروفسكي، Samogo.Net

البكتيريا هي "السكان" الأوائل لكوكبنا. هذه الكائنات الحية الدقيقة البدائية الخالية من الأسلحة النووية، والتي يتكون معظمها من خلية واحدة فقط، أدت لاحقًا إلى ظهور أشكال أخرى أكثر تعقيدًا من الحياة. وقد درس العلماء أكثر من عشرة آلاف من أنواعها، ولكن لا يزال هناك حوالي مليون آخرين غير مستكشفين. الحجم القياسي لممثل العالم المصغر هو 0.5-5 ميكرون، ولكن أكبر بكتيريا يبلغ حجمها أكثر من 700 ميكرون.

ولذلك، فإن زيادة إنتاج الفوسفور يعني نموًا أقل لجميع الكائنات الحية على المدى الطويل. في الواقع، يبدو أن هناك علاقة مباشرة بين تكوين الفوسفيت وبكتيريا الكبريت الكبيرة. والنتيجة هي معدن الأباتيت الغني بالفوسفور، ويتم اتخاذ الخطوة الأولى نحو تكوين الفوسفوريت.

إن قاع البحر قبالة سواحل ناميبيا غني جدًا بالفوسفوريت لدرجة أنه مفيد كمواد خام لصناعة الأسمدة. ونعتقد أن آليات مماثلة تنطبق أيضًا على الثيومارجريتا.

البكتيريا هي أقدم أشكال الحياة على الأرض

يمكن أن يكون للبكتيريا شكل كروي أو حلزوني أو كروي. يمكن العثور عليها في كل مكان، فهي تسكن بكثافة في المياه والتربة والبيئات الحمضية والمصادر المشعة. يجد العلماء كائنات حية دقيقة وحيدة الخلية في ظروف التربة الصقيعية وفي ثوران الحمم البركانية من البراكين. يمكنك رؤيتها باستخدام المجهر، لكن بعض البكتيريا تنمو إلى أحجام هائلة، مما يغير فهم الشخص للعالم المصغر تمامًا.

ولم يعرف بعد سبب تسبب الكبريتيد في إطلاق الفوسفات. ومع ذلك، في الواقع، يمكن ملاحظة أن الفوسفوريت قد تشكل اليوم وعبر تاريخ الأرض في قاع البحر الذي يحتوي على نسبة عالية من الكبريتيد. لذلك نشك في أن هذه البكتيريا وما شابهها تلعب دورًا مهمًا في دورة الفسفور البحري ومن المحتمل أنها ساهمت في تكوين الفوسفوريت في الماضي الجيولوجي. ما النصيحة التي تقدمها خبيرة الصحة إذا طرحنا عليها أسئلة حول كيفية تجنب نمو البكتيريا بسهولة وبتكلفة زهيدة؟ "غسل اليدين" للدكتور إكيرلي، خبير صحة بريطاني.

بعد كل شيء، فإن مسببات الأمراض مغرمة بشكل خاص بالظهور وغالبًا ما تظهر في أماكن غير متوقعة. ليس من المستغرب أن 65% من جميع نزلات البرد، و50% من جميع أمراض الإسهال، و80% من جميع أمراض الجهاز الهضمي المرتبطة بالغذاء تأتي من أسر نظيفة. ليس في الحمام بل في المطبخ في معظم المنازل، تزيد احتمالية اكتشاف البكتيريا البرازية بمقدار 200 مرة.

Thiomargarita namibiensis، لؤلؤة الكبريت الناميبي، هو اسم أكبر بكتيريا عرفها الإنسان. ولا تحتاج إلى مجهر لرؤيته؛ فطوله 750 ميكرون. اكتشف عالم ألماني عملاق العالم المصغر في المياه السفلية خلال رحلة استكشافية على متن سفينة علمية روسية.

يعيش Epulopiscium Fishelsoni في أمعاء أسماك الجراح ويبلغ طوله 700 ميكرون. ويبلغ حجم هذه البكتيريا 2000 مرة حجم الكائنات الحية الدقيقة ذات الحجم القياسي. تم العثور على هذا الكائن الكبير أحادي الخلية في الأصل داخل أسماك الجراح التي تعيش في البحر الأحمر، ولكن تم العثور عليه منذ ذلك الحين في أنواع الأسماك الأخرى في منطقة الحاجز المرجاني العظيم.
اللولبيات هي بكتيريا ذات خلايا حلزونية طويلة. متنقل جدا. إنهم يعيشون في الماء أو التربة أو أي وسيلة مغذية أخرى. العديد من اللولبيات هي عوامل مسببة لأمراض بشرية خطيرة، في حين أن الأصناف الأخرى عبارة عن نباتات رمامية - فهي تحلل المواد العضوية الميتة. يمكن لهذه البكتيريا أن تنمو بطول 250 ميكرون.
البكتيريا الزرقاء هي أقدم الكائنات الحية الدقيقة. لقد وجد العلماء منتجات لنشاطهم الحيوي يزيد عمرها عن 3.5 مليار سنة. هذه الكائنات وحيدة الخلية هي جزء من العوالق المحيطية وتنتج 20-40% من الأكسجين الموجود على الأرض. يتم تجفيف السبيرولينا وطحنها وإضافتها إلى الطعام. التمثيل الضوئي الأكسجيني هو سمة من سمات الطحالب والنباتات العليا. البكتيريا الزرقاء هي الكائنات الوحيدة ذات الخلية الواحدة التي تنتج الأكسجين أثناء عملية التمثيل الضوئي. بفضل البكتيريا الزرقاء ظهرت كمية كبيرة من الأكسجين في الغلاف الجوي للأرض. يتراوح عرض خلية هذه البكتيريا من 0.5 إلى 100 ميكرون.

تعيش الفطريات الشعاعية في أمعاء معظم اللافقاريات. قطرها 0.4-1.5 ميكرون. هناك أشكال مسببة للأمراض من الشعيات التي تعيش في لوحة الأسنان وفي الجهاز التنفسي البشري. وبفضل الفطريات الشعاعية، يختبر البشر أيضًا "رائحة المطر" المحددة.
بيجياتوا ألبا. تعيش البكتيريا البروتينية من هذا الجنس في أماكن غنية بالكبريت والأنهار والبحار العذبة. حجم هذه البكتيريا هو 10x50 ميكرون.
يبلغ قطر الآزوتوباكتر 1-2 ميكرون، وتعيش في بيئات قلوية قليلاً أو محايدة، وتلعب دوراً هاماً في دورة النيتروجين، وتزيد من خصوبة التربة وتحفز نمو النباتات.
Mycoplasma mycoides هو العامل المسبب للأمراض الرئوية في الأبقار والماعز. يبلغ حجم هذه الخلايا 0.25-0.75 ميكرون. لا تحتوي البكتيريا على قشرة صلبة، فهي محمية من البيئة الخارجية فقط بواسطة غشاء السيتوبلازم. يعد جينوم هذا النوع من البكتيريا من أبسط الجينات.

العتائق ليست بكتيريا، ولكنها مثلها تتكون من خلية واحدة. وقد تم عزل هذه الكائنات وحيدة الخلية بالقرب من الينابيع الحرارية تحت الماء، وداخل آبار النفط، وتحت السطح الجليدي في شمال ألاسكا. تتمتع العتائق بتطورها التنموي الخاص وتختلف عن أشكال الحياة الأخرى في بعض السمات البيوكيميائية. متوسط حجم العتائق هو 1 ميكرون.

بناء جهاز المناعة لديك - وتطهيره بانتظام

الدفاع المناعي الجيد هو بشكل رئيسي معوي. لذا فإن الحماية المعوية الجيدة هي المسؤولة عن صحتنا. لذلك، يُنصح ببناء الفلورا المعوية من خلال اتباع نظام غذائي جيد. ويجب توفير الظروف الصحية والسوائل للـ 20 بالمائة المتبقية. تشمل أقذر الأدوات المنزلية إسفنجات المطبخ والخرق وألواح التقطيع وأسطح العمل والمصارف ومقابض الأبواب وفرشاة الأسنان.

الرطب والدافئ هو المناخ المثالي للتكاثر. بالإضافة إلى ذلك، يتم نقل البكتيريا بسهولة من مكان إلى آخر باستخدام المنسوجات. من الأفضل استخدام منسوجات منفصلة واستبدالها بشكل متكرر. الجفاف بانتظام: لا تستطيع معظم السلالات البكتيرية البقاء على قيد الحياة في الظروف الجافة. نصيحة جيدة: يمكنك تطهير الإسفنجات عن طريق غسلها في غسالة الأطباق.

من الناحية النظرية، الحد الأدنى لحجم الكائنات الحية الدقيقة وحيدة الخلية هو 0.15-0.20 ميكرون. مع حجم أصغر، لن تتمكن الخلية من إعادة إنتاج نوعها، لأنها لن تستوعب البوليمرات الحيوية بالتركيب والكمية المطلوبة.

دور البكتيريا في الطبيعة

يتعايش في جسم الإنسان أكثر من مليون نوع من الكائنات الحية الدقيقة المختلفة وحيدة الخلية. بعضها مفيد للغاية، والبعض الآخر يمكن أن يسبب ضررا لا يمكن إصلاحه للصحة. يتلقى الطفل "الجزء" الأول من البكتيريا عند الولادة - أثناء مروره عبر قناة ولادة الأم وفي الدقائق الأولى بعد الولادة.

توفر الجروح والشقوق في الألواح أرضًا خصبة لتكاثر البكتيريا. مرة أخرى، احرص على عدم انتقال التلوث: لا تستخدم اللحوم النيئة أو الأسماك النيئة دون تعقيمها. للحفاظ على لوح التقطيع نظيفًا تمامًا، نوصي باستخدام عامل التنظيف هذا: امزج ملعقة صغيرة من مبيض الكلور مع 200 مل من الماء. قم بتجفيف اللوح واتركه حتى يجف. يمكنك أيضًا وضع ألواح التقطيع في غسالة الأطباق.

التحدي الأكبر: تنظيف أسطح العمل فقط باستخدام المنسوجات التي تبدو نظيفة. إذا كنت تستخدم نفس الملابس المتسخة وإسفنجات المطبخ في أطباق مختلفة، فهذا يزيد من خطر الجراثيم. التطهير المنتظم يساعد. حتى المصارف توفر للبكتيريا مناخًا رطبًا. يمكنك تنظيفها باستخدام الصودا أو صودا الخبز وفرشاة الأسنان. بهذه الطريقة، يمكن التخلص بسهولة من البقع والأوساخ العنيدة وحتى الروائح. يمكن أيضًا علاج البرقوق بانتظام.

إذا ولد طفل بعملية قيصرية، فإن جسم الطفل يكون مليئًا بالكائنات الحية الدقيقة غير ذات الصلة. ونتيجة لذلك، تنخفض مناعته الطبيعية، ويزداد خطر الإصابة بالحساسية. بحلول سن الثالثة، يكون معظم الميكروبيوم الخاص بالطفل ناضجًا. كل شخص لديه مجموعته الفريدة من الكائنات الحية الدقيقة التي تسكنه.

من يد إلى يد: البكتيريا تحب مقابض الأبواب. إذا كان القضيب لا يزال مؤلمًا، فإن الآفات الصغيرة تكون أكثر سعادة. خاصة في هذه الحالة: اغسل يديك بانتظام. ويجب تجنب الصابون المضاد للبكتيريا بأي حال من الأحوال لأنه عبارة عن قشور حقيقية تقتل جميع السلالات البكتيرية. الصابون الطبيعي هو البديل الصحي.

سلالات بكتيرية مختلفة

يجب عليك التغيير كل ثلاثة أشهر. ليس فقط بسبب البكتيريا، ولكن أيضًا لأنك تكسر الفرش بمرور الوقت. على الرغم من كل "الارتباك المنزلي" الموصوف: البكتيريا ليست سيئة في حد ذاتها. هناك سلالات جيدة وأخرى سيئة من البكتيريا، ويمكن لمعظم الناس التعامل بسهولة مع كلتا السلالتين. يتم استعمار الأسر العادية بالنباتات البكتيرية الصحية.

يستخدم الإنسان البكتيريا في إنتاج الأدوية والأغذية. فهي تقوم بتفكيك المركبات العضوية وتنقيتها وتحويل النفايات القذرة إلى مياه غير ضارة. تنتج الكائنات الحية الدقيقة في التربة مركبات النيتروجين الضرورية لنمو النبات. تقوم الكائنات وحيدة الخلية بمعالجة المواد العضوية بنشاط وتنفيذ تداول المواد في الطبيعة، وهو أساس الحياة على كوكبنا.

البكتيريا هي أقدم مجموعة من الكائنات الحية الموجودة حاليًا على الأرض. ربما ظهرت البكتيريا الأولى منذ أكثر من 3.5 مليار سنة، وكانت لما يقرب من مليار سنة هي الكائنات الحية الوحيدة على كوكبنا. وبما أن هؤلاء كانوا أول ممثلي الطبيعة الحية، كان لجسمهم هيكل بدائي.

وبمرور الوقت، أصبحت بنيتها أكثر تعقيدًا، ولكن حتى يومنا هذا تعتبر البكتيريا أكثر الكائنات وحيدة الخلية بدائية. ومن المثير للاهتمام أن بعض البكتيريا لا تزال تحتفظ بالسمات البدائية لأسلافها القدماء. ويلاحظ هذا في البكتيريا التي تعيش في الينابيع الكبريتية الساخنة والطين الناقص الأكسجين في قاع الخزانات.

معظم البكتيريا عديمة اللون. عدد قليل فقط من اللون الأرجواني أو الأخضر. لكن مستعمرات العديد من البكتيريا لها لون مشرق، ناجم عن إطلاق مادة ملونة في البيئة أو تصبغ الخلايا.

كان مكتشف عالم البكتيريا أنتوني ليفينهوك، عالم الطبيعة الهولندي في القرن السابع عشر، الذي ابتكر لأول مرة مجهرًا مكبرًا مثاليًا يكبر الأشياء بمقدار 160-270 مرة.

تصنف البكتيريا على أنها بدائيات النوى وتصنف في مملكة منفصلة - البكتيريا.

شكل الجسم

البكتيريا كائنات حية عديدة ومتنوعة. أنها تختلف في الشكل.

اسم البكتيريا	شكل البكتيريا	صورة البكتيريا
كوتشي		على شكل كرة
عصية		على شكل قضيب
الضمة		مقوسة الشكل
سبيريللوم		حلزوني
العقديات		سلسلة من المكورات
المكورات العنقودية		مجموعات من المكورات
المكورات الثنائية		اثنان من البكتيريا المستديرة محاطة بكبسولة مخاطية واحدة

طرق النقل

بين البكتيريا هناك أشكال متحركة وغير متحركة. تتحرك الحركة بسبب تقلصات موجية أو بمساعدة الأسواط (خيوط حلزونية ملتوية)، والتي تتكون من بروتين خاص يسمى السوط. قد يكون هناك واحد أو أكثر من السوط. في بعض البكتيريا، توجد في أحد طرفي الخلية، وفي حالات أخرى - عند طرفين أو على السطح بأكمله.

لكن الحركة متأصلة أيضًا في العديد من البكتيريا الأخرى التي تفتقر إلى الأسواط. وهكذا فإن البكتيريا المغطاة من الخارج بالمخاط تكون قادرة على الحركة الانزلاقية.

تحتوي بعض البكتيريا المائية والتربة التي تفتقر إلى السوط على فجوات غازية في السيتوبلازم. قد يكون هناك 40-60 فجوات في الخلية. كل واحد منهم مملوء بالغاز (من المفترض النيتروجين). ومن خلال تنظيم كمية الغاز في الفجوات، يمكن للبكتيريا المائية أن تغوص في عمود الماء أو ترتفع إلى سطحه، ويمكن لبكتيريا التربة أن تتحرك في الشعيرات الدموية في التربة.

الموئل

نظرًا لبساطة تنظيمها وبساطتها، فإن البكتيريا منتشرة على نطاق واسع في الطبيعة. توجد البكتيريا في كل مكان: في قطرة من أنقى مياه الينابيع، وفي حبيبات التربة، وفي الهواء، وعلى الصخور، وفي الثلج القطبي، ورمال الصحراء، وفي قاع المحيط، وفي النفط المستخرج من أعماق كبيرة، وحتى في مياه الينابيع الساخنة بدرجة حرارة حوالي 80 درجة مئوية. تعيش على النباتات والفواكه والحيوانات المختلفة وفي البشر في الأمعاء وتجويف الفم والأطراف وعلى سطح الجسم.

البكتيريا هي أصغر الكائنات الحية وأكثرها عددًا. نظرًا لصغر حجمها، فإنها تخترق بسهولة أي شقوق أو شقوق أو مسام. هاردي للغاية ويتكيف مع الظروف المعيشية المختلفة. إنها تتحمل الجفاف والبرد الشديد والتسخين حتى 90 درجة مئوية دون أن تفقد صلاحيتها.

لا يوجد عمليا أي مكان على وجه الأرض لا توجد فيه البكتيريا، ولكن بكميات متفاوتة. الظروف المعيشية للبكتيريا متنوعة. يحتاج بعضهم إلى الأكسجين الجوي، والبعض الآخر لا يحتاج إليه ويستطيعون العيش في بيئة خالية من الأكسجين.

في الهواء: ترتفع البكتيريا إلى الغلاف الجوي العلوي لمسافة تصل إلى 30 كيلومتراً. و اكثر.

يوجد الكثير منهم بشكل خاص في التربة. 1 غرام من التربة يمكن أن يحتوي على مئات الملايين من البكتيريا.

في الماء: في طبقات الماء السطحية في الخزانات المفتوحة. تعمل البكتيريا المائية المفيدة على تمعدن المخلفات العضوية.

في الكائنات الحية: تدخل البكتيريا المسببة للأمراض إلى الجسم من البيئة الخارجية، ولكن فقط في ظل ظروف مواتية تسبب الأمراض. يعيش التكافلي في أعضاء الجهاز الهضمي، ويساعد على هضم الطعام وامتصاصه، وتصنيع الفيتامينات.

الهيكل الخارجي

الخلية البكتيرية مغطاة بقشرة كثيفة خاصة - جدار الخلية، الذي يؤدي وظائف الحماية والدعم، ويعطي البكتيريا شكلًا مميزًا دائمًا. يشبه جدار خلية البكتيريا جدار الخلية النباتية. إنه منفذ: من خلاله تمر العناصر الغذائية بحرية إلى الخلية، وتخرج المنتجات الأيضية إلى البيئة. في كثير من الأحيان، تنتج البكتيريا طبقة واقية إضافية من المخاط أعلى جدار الخلية - كبسولة. يمكن أن يكون سمك الكبسولة أكبر بعدة مرات من قطر الخلية نفسها، ولكنه قد يكون أيضًا صغيرًا جدًا. الكبسولة ليست جزءًا أساسيًا من الخلية، فهي تتشكل اعتمادًا على الظروف التي تجد البكتيريا نفسها فيها. يحمي البكتيريا من الجفاف.

يوجد على سطح بعض البكتيريا أسواط طويلة (واحد أو اثنان أو أكثر) أو زغابات رفيعة قصيرة. يمكن أن يكون طول السوط أكبر بعدة مرات من حجم جسم البكتيريا. تتحرك البكتيريا بمساعدة السوط والزغابات.

الهيكل الداخلي

يوجد داخل الخلية البكتيرية سيتوبلازم كثيف غير متحرك. إنه ذو هيكل متعدد الطبقات، ولا توجد فجوات، وبالتالي توجد البروتينات المختلفة (الإنزيمات) والمواد المغذية الاحتياطية في مادة السيتوبلازم نفسه. لا تحتوي الخلايا البكتيرية على نواة. تتركز المادة التي تحمل معلومات وراثية في الجزء المركزي من خليتها. البكتيريا - الحمض النووي - الحمض النووي. لكن هذه المادة لا تتشكل في نواة.

التنظيم الداخلي للخلية البكتيرية معقد وله خصائصه الخاصة. يتم فصل السيتوبلازم عن جدار الخلية بواسطة الغشاء السيتوبلازمي. يوجد في السيتوبلازم مادة رئيسية أو مصفوفة وريبوسومات وعدد صغير من الهياكل الغشائية التي تؤدي مجموعة متنوعة من الوظائف (نظائرها من الميتوكوندريا والشبكة الإندوبلازمية وجهاز جولجي). غالبًا ما يحتوي سيتوبلازم الخلايا البكتيرية على حبيبات مختلفة الأشكال والأحجام. وقد تتكون الحبيبات من مركبات تعمل كمصدر للطاقة والكربون. توجد أيضًا قطرات من الدهون في الخلية البكتيرية.

في الجزء المركزي من الخلية، يتم توطين المادة النووية - الحمض النووي، الذي لا يتم تحديده من السيتوبلازم بواسطة غشاء. هذا نظير للنواة - نووي. لا يحتوي النواة على غشاء أو نواة أو مجموعة من الكروموسومات.

طرق الأكل

للبكتيريا طرق تغذية مختلفة. من بينها هناك ذاتية التغذية وغيرية التغذية. الكائنات ذاتية التغذية هي كائنات قادرة على إنتاج مواد عضوية بشكل مستقل لتغذيتها.

تحتاج النباتات إلى النيتروجين، لكنها لا تستطيع امتصاص النيتروجين من الهواء بنفسها. تقوم بعض البكتيريا بدمج جزيئات النيتروجين الموجودة في الهواء مع جزيئات أخرى، مما ينتج عنه مواد متاحة للنباتات.

تستقر هذه البكتيريا في خلايا الجذور الشابة، مما يؤدي إلى تكوين سماكة على الجذور تسمى العقيدات. تتشكل هذه العقيدات على جذور نباتات الفصيلة البقولية وبعض النباتات الأخرى.

تزود الجذور البكتيريا بالكربوهيدرات، كما تزود البكتيريا الجذور بمواد تحتوي على النيتروجين والتي يمكن أن يمتصها النبات. إن تعايشهم مفيد للطرفين.

تفرز جذور النباتات الكثير من المواد العضوية (السكريات والأحماض الأمينية وغيرها) التي تتغذى عليها البكتيريا. ولذلك فإن العديد من البكتيريا تستقر بشكل خاص في طبقة التربة المحيطة بالجذور. تقوم هذه البكتيريا بتحويل بقايا النباتات الميتة إلى مواد متاحة للنبات. تسمى هذه الطبقة من التربة بالريزوسفير.

هناك عدة فرضيات حول تغلغل البكتيريا العقيدية في أنسجة الجذر:

من خلال تلف أنسجة البشرة والقشرة.
من خلال الشعيرات الجذرية.
فقط من خلال غشاء الخلية الشابة.
بفضل البكتيريا المرافقة التي تنتج الإنزيمات المحللة للبكتين؛
بسبب تحفيز تخليق حمض الإندول أسيتيك ب من التربتوفان، الموجود دائمًا في إفرازات جذور النبات.

تتكون عملية إدخال البكتيريا العقيدية إلى أنسجة الجذر من مرحلتين:

عدوى شعر الجذر.
عملية تشكيل العقيدات.

في معظم الحالات، تتكاثر الخلية الغازية بشكل نشط، وتشكل ما يسمى بخيوط العدوى، وعلى شكل مثل هذه الخيوط، تنتقل إلى الأنسجة النباتية. تستمر البكتيريا العقيدية الخارجة من خيط العدوى في التكاثر في الأنسجة المضيفة.

تبدأ الخلايا النباتية المليئة بخلايا البكتيريا العقيدية التي تتكاثر بسرعة في الانقسام بسرعة. يتم ربط العقيدات الصغيرة بجذر نبات البقوليات بفضل الحزم الليفية الوعائية. خلال فترة العمل، عادة ما تكون العقيدات كثيفة. بحلول الوقت الذي يحدث فيه النشاط الأمثل، تكتسب العقيدات اللون الوردي (بفضل صبغة الليموجلوبين). فقط تلك البكتيريا التي تحتوي على الليغيموجلوبين هي القادرة على تثبيت النيتروجين.

تنتج البكتيريا العقيدية عشرات ومئات الكيلوجرامات من الأسمدة النيتروجينية لكل هكتار من التربة.

الاسْتِقْلاب

تختلف البكتيريا عن بعضها البعض في عملية التمثيل الغذائي. في بعض الأحيان يحدث بمشاركة الأكسجين، في حالات أخرى - بدونه.

تتغذى معظم البكتيريا على المواد العضوية الجاهزة. عدد قليل منها فقط (الأزرق والأخضر، أو البكتيريا الزرقاء) قادر على إنتاج مواد عضوية من مواد غير عضوية. لقد لعبوا دورًا مهمًا في تراكم الأكسجين في الغلاف الجوي للأرض.

تمتص البكتيريا المواد من الخارج، وتمزق جزيئاتها إلى قطع، وتجميع قشرتها من هذه الأجزاء وتجديد محتوياتها (هكذا تنمو)، وتتخلص من الجزيئات غير الضرورية. تسمح قشرة وغشاء البكتيريا بامتصاص المواد الضرورية فقط.

إذا كان غلاف البكتيريا وغشاءها غير منفذين تمامًا، فلن تدخل أي مواد إلى الخلية. فإذا كانت نفاذية لجميع المواد، فإن محتويات الخلية سوف تختلط مع الوسط – وهو المحلول الذي تعيش فيه البكتيريا. للبقاء على قيد الحياة، تحتاج البكتيريا إلى غلاف يسمح بمرور المواد الضرورية، ولكن ليس المواد غير الضرورية.

تمتص البكتيريا العناصر الغذائية الموجودة بالقرب منها. ماذا حدث بعد ذلك؟ إذا كان بإمكانه التحرك بشكل مستقل (عن طريق تحريك السوط أو دفع المخاط للخلف)، فإنه يتحرك حتى يجد المواد اللازمة.

إذا لم يتمكن من التحرك، فإنه ينتظر حتى يؤدي الانتشار (قدرة جزيئات مادة واحدة على اختراق غابة جزيئات مادة أخرى) إلى جلب الجزيئات اللازمة إليها.

تقوم البكتيريا، مع مجموعات أخرى من الكائنات الحية الدقيقة، بعمل كيميائي هائل. ومن خلال تحويل المركبات المختلفة، يحصلون على الطاقة والمواد المغذية اللازمة لحياتهم. تتنوع العمليات الأيضية وطرق الحصول على الطاقة والحاجة إلى مواد لبناء مواد أجسامها في البكتيريا.

وتلبي أنواع أخرى من البكتيريا كافة احتياجاتها من الكربون اللازم لتركيب المواد العضوية في الجسم على حساب المركبات غير العضوية. يطلق عليهم ذاتية التغذية. البكتيريا ذاتية التغذية قادرة على تصنيع المواد العضوية من المواد غير العضوية. من بين هؤلاء:

التركيب الكيميائي

يعد استخدام الطاقة الإشعاعية هو الطريقة الأكثر أهمية، ولكنها ليست الطريقة الوحيدة لتكوين مادة عضوية من ثاني أكسيد الكربون والماء. من المعروف أن البكتيريا لا تستخدم ضوء الشمس كمصدر للطاقة لمثل هذا التوليف، بل تستخدم طاقة الروابط الكيميائية التي تحدث في خلايا الكائنات الحية أثناء أكسدة بعض المركبات غير العضوية - كبريتيد الهيدروجين والكبريت والأمونيا والهيدروجين وحمض النيتريك ومركبات الحديدوز. الحديد والمنغنيز. يستخدمون المادة العضوية المتكونة باستخدام هذه الطاقة الكيميائية لبناء خلايا أجسامهم. ولذلك، تسمى هذه العملية التخليق الكيميائي.

أهم مجموعة من الكائنات الحية الدقيقة المصنعة كيميائيًا هي البكتيريا الآزوتية. تعيش هذه البكتيريا في التربة وتقوم بأكسدة الأمونيا المتكونة أثناء تحلل البقايا العضوية إلى حمض النيتريك. ويتفاعل الأخير مع المركبات المعدنية الموجودة في التربة ويتحول إلى أملاح حمض النيتريك. تتم هذه العملية على مرحلتين.

تقوم بكتيريا الحديد بتحويل الحديدوز إلى حديد أكسيد. يستقر هيدروكسيد الحديد الناتج ويشكل ما يسمى بخام الحديد المستنقعي.

توجد بعض الكائنات الحية الدقيقة نتيجة لأكسدة الهيدروجين الجزيئي، مما يوفر طريقة تغذية ذاتية التغذية.

السمة المميزة لبكتيريا الهيدروجين هي القدرة على التحول إلى نمط حياة غيري التغذية عند تزويدها بالمركبات العضوية وغياب الهيدروجين.

وبالتالي، فإن الكائنات ذاتية التغذية الكيميائية هي كائنات ذاتية التغذية نموذجية، لأنها تقوم بشكل مستقل بتوليف المركبات العضوية الضرورية من مواد غير عضوية، ولا تأخذها جاهزة من كائنات حية أخرى، مثل الكائنات غيرية التغذية. تختلف البكتيريا ذاتية التغذية الكيميائية عن النباتات الضوئية في استقلالها الكامل عن الضوء كمصدر للطاقة.

التمثيل الضوئي البكتيري

بعض بكتيريا الكبريت المحتوية على الصباغ (الأرجواني والأخضر)، والتي تحتوي على أصباغ محددة - بكتيريا الكلوروفيل، قادرة على امتصاص الطاقة الشمسية، والتي يتم من خلالها تكسير كبريتيد الهيدروجين في أجسامها وإطلاق ذرات الهيدروجين لاستعادة المركبات المقابلة. تشترك هذه العملية كثيرًا مع عملية التمثيل الضوئي وتختلف فقط في أن المتبرع بالهيدروجين في البكتيريا الأرجوانية والخضراء هو كبريتيد الهيدروجين (أحيانًا الأحماض الكربوكسيلية)، وفي النباتات الخضراء يكون الماء. وفي كلاهما يتم فصل ونقل الهيدروجين بسبب طاقة الأشعة الشمسية الممتصة.

تسمى عملية التمثيل الضوئي البكتيري، التي تحدث دون إطلاق الأكسجين، بالاختزال الضوئي. يرتبط الاختزال الضوئي لثاني أكسيد الكربون بنقل الهيدروجين ليس من الماء، بل من كبريتيد الهيدروجين:

6СО 2 +12Н 2 S+hv → С6Н 12 О 6 +12S=6Н 2О

إن الأهمية البيولوجية للتخليق الكيميائي والتمثيل الضوئي البكتيري على نطاق الكوكب صغيرة نسبيًا. تلعب البكتيريا المصنعة كيميائيًا فقط دورًا مهمًا في عملية تدوير الكبريت في الطبيعة. تمتصه النباتات الخضراء على شكل أملاح حمض الكبريتيك، ويتم اختزال الكبريت ويصبح جزءًا من جزيئات البروتين. علاوة على ذلك، عندما يتم تدمير بقايا النباتات والحيوانات الميتة بواسطة البكتيريا المتعفنة، يتم إطلاق الكبريت على شكل كبريتيد الهيدروجين، والذي يتأكسد بواسطة بكتيريا الكبريت لتحرير الكبريت (أو حمض الكبريتيك)، مما يشكل كبريتيت في التربة يمكن للنباتات الوصول إليها. تعتبر البكتيريا الكيميائية والضوئية ضرورية في دورة النيتروجين والكبريت.

التجرثم

تتشكل الجراثيم داخل الخلية البكتيرية. أثناء عملية التبويض، تخضع الخلية البكتيرية لعدد من العمليات البيوكيميائية. تتناقص كمية الماء الحر فيه ويقل النشاط الأنزيمي. وهذا يضمن مقاومة الجراثيم للظروف البيئية غير المواتية (ارتفاع درجة الحرارة، تركيز الأملاح العالي، التجفيف، وما إلى ذلك). يعتبر التبويض من سمات مجموعة صغيرة فقط من البكتيريا.

تعتبر الجراثيم مرحلة اختيارية في دورة حياة البكتيريا. يبدأ التبويض فقط بنقص العناصر الغذائية أو تراكم المنتجات الأيضية. يمكن للبكتيريا التي تكون على شكل جراثيم أن تظل في حالة سبات لفترة طويلة. يمكن للجراثيم البكتيرية أن تتحمل الغليان لفترة طويلة والتجميد لفترة طويلة جدًا. عندما تتوفر الظروف المواتية، تنبت الجراثيم وتصبح قابلة للحياة. تعتبر الجراثيم البكتيرية وسيلة تكيف للبقاء على قيد الحياة في ظروف غير مواتية.

التكاثر

تتكاثر البكتيريا بتقسيم خلية واحدة إلى خليتين. وبعد أن وصلت إلى حجم معين، تنقسم البكتيريا إلى نوعين من البكتيريا المتطابقة. ثم يبدأ كل منهم بالتغذية والنمو والانقسام وما إلى ذلك.

بعد استطالة الخلية، يتشكل حاجز عرضي تدريجيًا، ثم تنفصل الخلايا الوليدة؛ في العديد من البكتيريا، في ظل ظروف معينة، بعد الانقسام، تظل الخلايا متصلة في مجموعات مميزة. في هذه الحالة، اعتمادا على اتجاه مستوى التقسيم وعدد الأقسام، تنشأ أشكال مختلفة. يحدث التكاثر بالبراعم كاستثناء في البكتيريا.

في ظل ظروف مواتية، يحدث انقسام الخلايا في العديد من البكتيريا كل 20-30 دقيقة. مع هذا التكاثر السريع، يمكن لنسل بكتيريا واحدة في 5 أيام أن يشكل كتلة يمكن أن تملأ جميع البحار والمحيطات. تظهر عملية حسابية بسيطة أنه يمكن تكوين 72 جيلًا (720.000.000.000.000.000.000 خلية) يوميًا. إذا تم تحويله إلى وزن - 4720 طنًا. ومع ذلك، فإن هذا لا يحدث في الطبيعة، لأن معظم البكتيريا تموت بسرعة تحت تأثير أشعة الشمس، والجفاف، ونقص الغذاء، والتدفئة إلى 65-100 درجة مئوية، نتيجة للصراع بين الأنواع، وما إلى ذلك.

بعد أن تمتص البكتيريا (1) كمية كافية من الطعام، يزداد حجمها (2) وتبدأ في الاستعداد للتكاثر (انقسام الخلايا). يتضاعف الحمض النووي (في البكتيريا، جزيء الحمض النووي مغلق في حلقة) (تنتج البكتيريا نسخة من هذا الجزيء). تجد جزيئتا الحمض النووي (3،4) نفسيهما ملتصقتين بجدار البكتيريا، ومع استطالة البكتيريا، تتباعدان (5،6). في البداية ينقسم النوكليوتيدات ثم السيتوبلازم.

وبعد تباعد جزيئين من الحمض النووي، يظهر انقباض على البكتيريا، مما يؤدي إلى انقسام جسم البكتيريا تدريجيا إلى قسمين، يحتوي كل منهما على جزيء الحمض النووي (7).

ويحدث (في Bacillus subtilis) أن تلتصق بكتريا معًا ويتكون جسر بينهما (1،2).

ينقل العبور الحمض النووي من بكتيريا إلى أخرى (3). مرة واحدة في بكتيريا واحدة، تتشابك جزيئات الحمض النووي، وتلتصق ببعضها البعض في بعض الأماكن (4)، ثم تتبادل المقاطع (5).

دور البكتيريا في الطبيعة

دوامة

تعتبر البكتيريا الحلقة الأهم في الدورة العامة للمواد في الطبيعة. تنتج النباتات مواد عضوية معقدة من ثاني أكسيد الكربون والماء والأملاح المعدنية الموجودة في التربة. وتعود هذه المواد إلى التربة مع الفطريات الميتة والنباتات وجثث الحيوانات. تقوم البكتيريا بتفكيك المواد المعقدة إلى مواد بسيطة، والتي تستخدمها النباتات بعد ذلك.

تقوم البكتيريا بتدمير المواد العضوية المعقدة من النباتات الميتة وجثث الحيوانات، وإفرازات الكائنات الحية والنفايات المختلفة. تتغذى البكتيريا المتعفنة على هذه المواد العضوية وتحولها إلى دبال. هذه هي نوع من النظاميات لكوكبنا. وهكذا، تشارك البكتيريا بنشاط في دورة المواد في الطبيعة.

تكوين التربة

نظرًا لأن البكتيريا منتشرة في كل مكان تقريبًا وتوجد بأعداد كبيرة، فإنها تحدد إلى حد كبير العمليات المختلفة التي تحدث في الطبيعة. في الخريف، تتساقط أوراق الأشجار والشجيرات، وتموت براعم الأعشاب الموجودة فوق الأرض، وتتساقط الأغصان القديمة، ومن وقت لآخر تتساقط جذوع الأشجار القديمة. كل هذا يتحول تدريجيا إلى الدبال. في 1سم3 تحتوي الطبقة السطحية من تربة الغابات على مئات الملايين من بكتيريا التربة الراميّة من عدة أنواع. تقوم هذه البكتيريا بتحويل الدبال إلى معادن مختلفة يمكن امتصاصها من التربة عن طريق جذور النباتات.

بعض بكتيريا التربة قادرة على امتصاص النيتروجين من الهواء، واستخدامه في العمليات الحيوية. تعيش هذه البكتيريا المثبتة للنيتروجين بشكل مستقل أو تستقر في جذور النباتات البقولية. بعد أن اخترقت هذه البكتيريا جذور البقوليات، فإنها تسبب نمو خلايا الجذر وتكوين العقيدات عليها.

تنتج هذه البكتيريا مركبات النيتروجين التي تستخدمها النباتات. تحصل البكتيريا على الكربوهيدرات والأملاح المعدنية من النباتات. وبالتالي فإن هناك علاقة وثيقة بين النبات البقولي والبكتيريا العقدية، مما يعود بالنفع على أحدهما وعلى الكائن الآخر. هذه الظاهرة تسمى التكافل.

بفضل التعايش مع البكتيريا العقيدية، تعمل النباتات البقولية على إثراء التربة بالنيتروجين، مما يساعد على زيادة المحصول.

التوزيع في الطبيعة

الكائنات الحية الدقيقة موجودة في كل مكان. الاستثناءات الوحيدة هي فوهات البراكين النشطة والمناطق الصغيرة في بؤر القنابل الذرية المنفجرة. لا درجات الحرارة المنخفضة في القارة القطبية الجنوبية، ولا تيارات غليان السخانات، ولا المحاليل الملحية المشبعة في برك الملح، ولا التشميس القوي لقمم الجبال، ولا التشعيع القاسي للمفاعلات النووية، تتداخل مع وجود وتطور النباتات الدقيقة. تتفاعل جميع الكائنات الحية باستمرار مع الكائنات الحية الدقيقة، وغالبًا ما لا تكون مستودعاتها فحسب، بل أيضًا موزعيها. الكائنات الحية الدقيقة هي سكان كوكبنا الأصليين، وتستكشف بنشاط الركائز الطبيعية الأكثر روعة.

البكتيريا في التربة

عدد البكتيريا الموجودة في التربة كبير للغاية - مئات الملايين والمليارات من الأفراد لكل جرام. يوجد عدد منهم في التربة أكثر بكثير من الماء والهواء. العدد الإجمالي للبكتيريا في التربة يختلف. ويعتمد عدد البكتيريا على نوع التربة وحالتها وعمق طبقاتها.

على سطح جزيئات التربة، توجد الكائنات الحية الدقيقة في مستعمرات صغيرة صغيرة (20-100 خلية لكل منها). غالبًا ما تتطور في سماكة جلطات المواد العضوية، على جذور النباتات الحية والمحتضرة، في الشعيرات الدموية الدقيقة والكتل الداخلية.

النباتات الدقيقة في التربة متنوعة للغاية. توجد هنا مجموعات فسيولوجية مختلفة من البكتيريا: بكتيريا التعفن، والبكتيريا الآزوتية، والبكتيريا المثبتة للنيتروجين، وبكتيريا الكبريت، وما إلى ذلك. ومن بينها البكتيريا الهوائية واللاهوائية، والأشكال البوغية وغير البوغية. الميكروفلورا هي أحد العوامل في تكوين التربة.

منطقة تطور الكائنات الحية الدقيقة في التربة هي المنطقة المجاورة لجذور النباتات الحية. يطلق عليه اسم منطقة الجذور، ويطلق على مجمل الكائنات الحية الدقيقة الموجودة فيه اسم النباتات الدقيقة في منطقة الجذور.

البكتيريا في الخزانات

الماء بيئة طبيعية تتطور فيها الكائنات الحية الدقيقة بأعداد كبيرة. الجزء الأكبر منهم يدخل الماء من التربة. عامل يحدد عدد البكتيريا في الماء ووجود العناصر الغذائية فيه. وأنظف المياه تأتي من الآبار والينابيع الارتوازية. الخزانات والأنهار المفتوحة غنية جدًا بالبكتيريا. تم العثور على أكبر عدد من البكتيريا في الطبقات السطحية للمياه، بالقرب من الشاطئ. ومع ابتعادك عن الشاطئ وزيادة العمق، يتناقص عدد البكتيريا.

تحتوي المياه النظيفة على 100-200 بكتيريا لكل مل، والمياه الملوثة تحتوي على 100-300 ألف أو أكثر. هناك العديد من البكتيريا في الحمأة السفلية، وخاصة في الطبقة السطحية، حيث تشكل البكتيريا فيلما. يحتوي هذا الفيلم على الكثير من بكتيريا الكبريت والحديد التي تعمل على أكسدة كبريتيد الهيدروجين إلى حمض الكبريتيك وبالتالي تمنع موت الأسماك. هناك أشكال أكثر حاملة للأبواغ في الطمي، في حين تسود الأشكال غير الحاملة للأبواغ في الماء.

من حيث تكوين الأنواع، تشبه النباتات الدقيقة في الماء النباتات الدقيقة في التربة، ولكن هناك أيضًا أشكال محددة. من خلال تدمير النفايات المختلفة التي تدخل الماء، تنفذ الكائنات الحية الدقيقة تدريجيا ما يسمى بالتنقية البيولوجية للمياه.

البكتيريا الجوية

النباتات الدقيقة في الهواء أقل عددًا من النباتات الدقيقة في التربة والمياه. ترتفع البكتيريا إلى الهواء مع الغبار، ويمكن أن تبقى هناك لبعض الوقت، ثم تستقر على سطح الأرض وتموت بسبب نقص التغذية أو تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية. يعتمد عدد الكائنات الحية الدقيقة في الهواء على المنطقة الجغرافية، والتضاريس، والوقت من السنة، والتلوث الغباري، وما إلى ذلك. كل ذرة من الغبار هي حاملة للكائنات الحية الدقيقة. معظم البكتيريا موجودة في الهواء فوق المنشآت الصناعية. الهواء في المناطق الريفية أنظف. الهواء النظيف موجود فوق الغابات والجبال والمناطق الثلجية. تحتوي الطبقات العليا من الهواء على عدد أقل من الميكروبات. تحتوي البكتيريا الهوائية على العديد من البكتيريا المصبوغة والحاملة للأبواغ، والتي تكون أكثر مقاومة للأشعة فوق البنفسجية من غيرها.

الميكروفلورا في جسم الإنسان

إن جسم الإنسان، حتى لو كان يتمتع بصحة جيدة، هو دائمًا حامل للنباتات الدقيقة. عندما يتلامس جسم الإنسان مع الهواء والتربة، تستقر الكائنات الحية الدقيقة المختلفة، بما في ذلك الكائنات المسببة للأمراض (عصيات الكزاز، والغرغرينا الغازية، وما إلى ذلك) على الملابس والجلد. الأجزاء الأكثر تعرضًا في جسم الإنسان ملوثة. تم العثور على الإشريكية القولونية والمكورات العنقودية على اليدين. يوجد أكثر من 100 نوع من الميكروبات في تجويف الفم. يعد الفم بدرجة حرارته ورطوبته وبقايا العناصر الغذائية بيئة ممتازة لتطور الكائنات الحية الدقيقة.

تتميز المعدة بتفاعل حمضي، فتموت غالبية الكائنات الحية الدقيقة الموجودة فيها. بدءا من الأمعاء الدقيقة، يصبح التفاعل قلويا، أي. مواتية للميكروبات. النباتات الدقيقة في الأمعاء الغليظة متنوعة للغاية. يفرز كل شخص بالغ حوالي 18 مليار بكتيريا يوميًا في البراز، أي. عدد الأفراد أكبر من عدد الأشخاص الموجودين على الكرة الأرضية.

الأعضاء الداخلية غير المرتبطة بالبيئة الخارجية (الدماغ، القلب، الكبد، المثانة، إلخ) عادة ما تكون خالية من الميكروبات. تدخل الميكروبات إلى هذه الأعضاء فقط أثناء المرض.

البكتيريا في دورة المواد

تلعب الكائنات الحية الدقيقة بشكل عام والبكتيريا بشكل خاص دورًا كبيرًا في دورات المواد المهمة بيولوجيًا على الأرض، حيث تقوم بإجراء تحولات كيميائية لا يمكن للنباتات أو الحيوانات الوصول إليها على الإطلاق. يتم تنفيذ مراحل مختلفة من دورة العناصر بواسطة كائنات من أنواع مختلفة. إن وجود كل مجموعة من الكائنات الحية يعتمد على التحول الكيميائي للعناصر الذي تقوم به المجموعات الأخرى.

دورة النيتروجين

يلعب التحول الدوري للمركبات النيتروجينية دورًا أساسيًا في توفير الأشكال الضرورية من النيتروجين لكائنات المحيط الحيوي ذات الاحتياجات الغذائية المختلفة. أكثر من 90% من إجمالي تثبيت النيتروجين يرجع إلى النشاط الأيضي لبعض أنواع البكتيريا.

دورة الكربون

يتطلب التحول البيولوجي للكربون العضوي إلى ثاني أكسيد الكربون، المصحوب بتخفيض الأكسجين الجزيئي، نشاطًا أيضيًا مشتركًا لمختلف الكائنات الحية الدقيقة. تقوم العديد من البكتيريا الهوائية بأكسدة كاملة للمواد العضوية. في ظل الظروف الهوائية، يتم تكسير المركبات العضوية في البداية عن طريق التخمر، وتتأكسد المنتجات النهائية العضوية للتخمر عن طريق التنفس اللاهوائي في حالة وجود متقبلات الهيدروجين غير العضوية (النترات أو الكبريتات أو ثاني أكسيد الكربون).

دورة الكبريت

يتوفر الكبريت للكائنات الحية بشكل رئيسي على شكل كبريتات قابلة للذوبان أو مركبات كبريتية عضوية مختزلة.

دورة الحديد

تحتوي بعض مسطحات المياه العذبة على تركيزات عالية من أملاح الحديد المخفضة. في مثل هذه الأماكن، تتطور البكتيريا البكتيرية المحددة - بكتيريا الحديد، التي تؤدي إلى أكسدة الحديد المختزل. يشاركون في تكوين خامات الحديد المستنقعية ومصادر المياه الغنية بأملاح الحديد.

البكتيريا هي أقدم الكائنات الحية، حيث ظهرت منذ حوالي 3.5 مليار سنة في الدهر الأركي. لقد هيمنوا على الأرض لنحو 2.5 مليار سنة، وشكلوا المحيط الحيوي، وشاركوا في تكوين الغلاف الجوي الأكسجيني.

البكتيريا هي واحدة من الكائنات الحية الأكثر بساطة في التركيب (باستثناء الفيروسات). ويعتقد أنهم أول الكائنات الحية التي ظهرت على الأرض.

بدأت الحياة على كوكبنا بالبكتيريا. يعتقد العلماء أن هذا هو المكان الذي ينتهي فيه كل شيء. هناك مزحة مفادها أنه عندما درس الفضائيون الأرض، لم يتمكنوا من فهم من هو مالكها الحقيقي - شخص أم عصية. يتم تحديد الحقائق الأكثر إثارة للاهتمام حول البكتيريا أدناه.

البكتيريا هي كائن حي منفصل يتكاثر بالانقسام. كلما كان الموطن أكثر ملاءمة، كلما انقسم بشكل أسرع. تعيش هذه الكائنات الحية الدقيقة في جميع الكائنات الحية، وكذلك في الماء والغذاء والأشجار الفاسدة والنباتات.

القائمة لا تقتصر على هذا. تعيش العصيات بشكل جيد على الأشياء التي يلمسها الإنسان. على سبيل المثال، على الدرابزين في وسائل النقل العام، على مقبض الثلاجة، على طرف قلم رصاص. تم اكتشاف حقائق مثيرة للاهتمام حول البكتيريا مؤخرًا من جامعة أريزونا. ووفقا لملاحظاتهم، تعيش الكائنات الحية الدقيقة "النائمة" على المريخ. والعلماء واثقون من أن هذا يعد أحد الأدلة على وجود الحياة على الكواكب الأخرى؛ بالإضافة إلى ذلك، في رأيهم، يمكن "إحياء" البكتيريا الغريبة على الأرض.

تم فحص الكائنات الحية الدقيقة لأول مرة بالمجهر الضوئي من قبل العالم الهولندي أنطونيوس فان ليفينهوك في نهاية القرن السابع عشر. حاليا، هناك حوالي ألفي نوع معروف من العصيات. ويمكن تقسيم كل منهم إلى:

ضار؛
مفيد؛
حيادي.

وفي الوقت نفسه، عادة ما يتقاتل الضارون مع النافعين والمحايدين. وهذا هو أحد الأسباب الأكثر شيوعًا لمرض الشخص.

الحقائق الأكثر إثارة للاهتمام

بشكل عام، تشارك الكائنات وحيدة الخلية في جميع عمليات الحياة.

البكتيريا والناس

يدخل الإنسان منذ ولادته إلى عالم مليء بالكائنات الحية الدقيقة المختلفة. البعض يساعده على البقاء على قيد الحياة، والبعض الآخر يسبب الالتهابات والأمراض.

الحقائق الأكثر إثارة للاهتمام حول البكتيريا والناس:

اتضح أن العصية يمكنها إما علاج الشخص تمامًا أو تدمير جنسنا البشري. حاليا، السموم البكتيرية موجودة بالفعل.

كيف ساعدتنا البكتيريا على البقاء؟

فيما يلي بعض الحقائق الأكثر إثارة للاهتمام حول البكتيريا التي تفيد البشر:

بعض أنواع العصيات تحمي الإنسان من الحساسية؛
بمساعدة البكتيريا، يمكنك التخلص من النفايات الخطرة (على سبيل المثال، المنتجات البترولية)؛
وبدون الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء، لن يتمكن الشخص من البقاء على قيد الحياة.

كيف تخبر الأطفال عن العصيات؟

الأطفال مستعدون للحديث عن العصيات في سن 3-4 سنوات. لنقل المعلومات بشكل صحيح، فمن المفيد أن نقول حقائق مثيرة للاهتمام حول البكتيريا. بالنسبة للأطفال، على سبيل المثال، من المهم جدًا أن يفهموا أن هناك ميكروبات شريرة وميكروبات جيدة. أن الطيبين يستطيعون تحويل الحليب إلى حليب مخمر. وأيضاً أنها تساعد البطن على هضم الطعام.

يجب الانتباه إلى البكتيريا الشريرة. أخبرهم أنهم صغيرون جدًا بحيث لا يمكن رؤيتهم. أنه عندما تدخل جسم الإنسان، تتواجد بسرعة الكثير من الميكروبات، وتبدأ في أكلنا من الداخل.

ويجب أن يعرف الطفل لمنع دخول الميكروب الشرير إلى الجسم:

اغسل يديك بعد الخروج وقبل تناول الطعام.
لا تأكل الكثير من الحلويات.
أخذ اللقاح.

أفضل طريقة لتوضيح البكتيريا هي من خلال الصور والموسوعات.

ما الذي يجب أن يعرفه كل طالب؟

من الأفضل أن لا نتحدث مع الطفل الأكبر سنًا عن الجراثيم، بل عن البكتيريا. من المهم إعطاء أسباب للحقائق المثيرة للاهتمام لأطفال المدارس. أي أنه عند الحديث عن أهمية غسل اليدين، يمكنك معرفة أن 340 مستعمرة من العصيات الضارة تعيش على مقابض المراحيض.

يمكنكما العثور على معلومات معًا حول البكتيريا التي تسبب تسوس الأسنان. وأخبر الطالب أيضًا أن الشوكولاتة بكميات صغيرة لها تأثير مضاد للبكتيريا.

حتى طالب المدرسة الابتدائية يمكنه فهم ماهية اللقاح. يحدث هذا عندما يتم إدخال كمية صغيرة من الفيروس أو البكتيريا إلى الجسم ويهزمها جهاز المناعة. ولهذا السبب من المهم جدًا الحصول على التطعيم.

بالفعل منذ الطفولة، يجب أن يأتي فهم أن بلد البكتيريا هو عالم كامل لم يتم دراسته بشكل كامل بعد. وطالما أن هذه الكائنات الحية الدقيقة موجودة، فإن الجنس البشري نفسه موجود.

الأقزام والعمالقة بين البكتيريا

استنساخ Epulopiscium

لؤلؤة الكبريت الناميبي

دراسة ثيومارجريتا

فيكتور أوستروفسكي، Samogo.Net

البكتيريا هي أقدم أشكال الحياة على الأرض

Thiomargarita namibiensis، لؤلؤة الكبريت الناميبي، هو اسم أكبر بكتيريا عرفها الإنسان. ولا تحتاج إلى مجهر لرؤيته؛ فطوله 750 ميكرون. اكتشف عالم ألماني عملاق العالم المصغر في المياه السفلية خلال رحلة استكشافية على متن سفينة علمية روسية.

يعيش Epulopiscium Fishelsoni في أمعاء أسماك الجراح ويبلغ طوله 700 ميكرون. حجم هذه البكتيريا أكبر 2000 مرة من حجم الكائنات الحية الدقيقة ذات الحجم القياسي. تم العثور على هذا الكائن الكبير أحادي الخلية في الأصل داخل أسماك الجراح التي تعيش في البحر الأحمر، ولكن تم العثور عليه منذ ذلك الحين في أنواع الأسماك الأخرى في منطقة الحاجز المرجاني العظيم.
اللولبيات هي بكتيريا ذات خلايا حلزونية طويلة. متنقل جدا. إنهم يعيشون في الماء أو التربة أو أي وسيلة مغذية أخرى. العديد من اللولبيات هي عوامل مسببة لأمراض بشرية خطيرة، في حين أن الأصناف الأخرى عبارة عن نباتات رمامية - فهي تحلل المواد العضوية الميتة. يمكن لهذه البكتيريا أن تنمو بطول 250 ميكرون.
البكتيريا الزرقاء هي أقدم الكائنات الحية الدقيقة. لقد وجد العلماء منتجات لنشاطهم الحيوي يزيد عمرها عن 3.5 مليار سنة. هذه الكائنات وحيدة الخلية هي جزء من العوالق المحيطية وتنتج 20-40% من الأكسجين الموجود على الأرض. يتم تجفيف السبيرولينا وطحنها وإضافتها إلى الطعام. التمثيل الضوئي الأكسجيني هو سمة من سمات الطحالب والنباتات العليا. البكتيريا الزرقاء هي الكائنات الوحيدة ذات الخلية الواحدة التي تنتج الأكسجين أثناء عملية التمثيل الضوئي. بفضل البكتيريا الزرقاء ظهرت كمية كبيرة من الأكسجين في الغلاف الجوي للأرض. يتراوح عرض خلية هذه البكتيريا من 0.5 إلى 100 ميكرون.

تعيش الفطريات الشعاعية في أمعاء معظم اللافقاريات. قطرها 0.4-1.5 ميكرون. هناك أشكال مسببة للأمراض من الشعيات التي تعيش في لوحة الأسنان وفي الجهاز التنفسي البشري. وبفضل الفطريات الشعاعية، يختبر البشر أيضًا "رائحة المطر" المحددة.
بيجياتوا ألبا. تعيش البكتيريا البروتينية من هذا الجنس في أماكن غنية بالكبريت والأنهار والبحار العذبة. حجم هذه البكتيريا هو 10x50 ميكرون.
يبلغ قطر الآزوتوباكتر 1-2 ميكرون، وتعيش في بيئات قلوية قليلاً أو محايدة، وتلعب دوراً هاماً في دورة النيتروجين، وتزيد من خصوبة التربة وتحفز نمو النباتات.
Mycoplasma mycoides هو العامل المسبب للأمراض الرئوية في الأبقار والماعز. يبلغ حجم هذه الخلايا 0.25-0.75 ميكرون. لا تحتوي البكتيريا على قشرة صلبة، فهي محمية من البيئة الخارجية فقط بواسطة غشاء السيتوبلازم. يعد جينوم هذا النوع من البكتيريا من أبسط الجينات.

دور البكتيريا في الطبيعة

إذا ولد طفل بعملية قيصرية، فإن جسم الطفل يتم استعماره بواسطة الكائنات الحية الدقيقة غير ذات الصلة. ونتيجة لذلك، تنخفض مناعته الطبيعية ويزداد خطر الإصابة بالحساسية. بحلول سن الثالثة، يكون معظم الميكروبيوم الخاص بالطفل ناضجًا. كل شخص لديه مجموعته الفريدة من الكائنات الحية الدقيقة التي تسكنه.

يستخدم الإنسان البكتيريا في إنتاج الأدوية والمنتجات الغذائية. فهي تقوم بتفكيك المركبات العضوية وتنقيتها وتحويل النفايات القذرة إلى مياه غير ضارة. تنتج الكائنات الحية الدقيقة في التربة مركبات النيتروجين الضرورية لنمو النبات. تقوم الكائنات وحيدة الخلية بمعالجة المواد العضوية بنشاط وتنفيذ تداول المواد في الطبيعة، وهو أساس الحياة على كوكبنا.