علم الجراثيم وأهدافه، يعد علم الجراثيم أحد فروع علم الأحياء الدقيقة، والذي يهدف إلى دراسة البكتيريا والفيروسات والكائنات الدقيقة، وعلاقتها بكافة المجالات مثل الطب والزراعة والصناعة وغيرها.
البيولوجي
- تأتي من كلمة يونانية، وتعني علم الأحياء أو الحياة، والمفهوم يتعلق بدراسة الكائنات الحية أحادية الخلية مثل البكتيريا.
- يدرس الخلايا المفردة مثل النباتات والحيوانات والفطريات، بالإضافة إلى دراسة العمليات الجزيئية داخل الخلايا.
- وكيفية تطور الأنواع والتكيف مع البيئة، وتفاعل النظم البيئية، وهو علم يتفاعل مع جميع جوانب الحياة الفيزيائية والكيميائية.
شاهد أيضًا: مقال حول تأثير المواد الكيميائية المسرطنة على انقسام وتكاثر الخلايا
أساسيات علم الأحياء
يعتمد هذا النوع من العلوم على مفاهيم أساسية، وهي:
التوازن:
- حيث يحافظ الكائن الحي على استقرار بيئته الداخلية.
الوحدة:
- الكائنات الحية تشترك في خصائص كيميائية وبيولوجية وفيزيائية محددة.
التطور:
- وهو عنصر مشترك بين جميع الكائنات الحية.
التنوع:
- يشير إلى وجود تنوع في الكائنات الحية من حيث الخصائص الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية.
العلاقات والسلوك:
- يدرس علاقات الكائنات بعضها البعض ومع بيئتها.
الاستمرارية:
- يدل على قدرة الكائن على التكاثر وإنشاء كائنات من نفس النوع، وهذا يحميه من الانقراض.
التنوع الحيوي
- تتنوع وتختلف أبعاد الطبيعة وأشكالها، وهي تشمل عدة تعاريف ومقاييس، وبالتالي يمكن وصفها بأنها مقياس لسلامة الأجهزة البيولوجية.
- كما يلعب التنوع دورا هاما في استمرار الحياة على سطح كوكب الأرض، فإنه يولي كامل اهتمامه للكائنات الحية على سطح الكوكب.
- تشمل جميع التراكيب الجينية للكائنات بأنواعها، وهي أيضا تفاعل متبادل بين جميع الكائنات على الكوكب.
- يبدأ في الكائنات الدقيقة وينتهي في الكائنات الضخمة مثل الحيتان والنباتات وغيرها، ويشمل جميع مناطق الأرض.
- تقدر عدد الكائنات الحية التي تشكل التنوع الحيوي بحوالي خمسة وثمانين كائنا حيا.
- تتميز المناطق الاستوائية بتنوعها الحيوي الغني، وتحتضن هذه المناطق الكائنات الحية بنسبة تصل إلى ستة أضعاف المناطق الأخرى.
أقسام التنوع الحيوي
يصنف التنوع الحيوي إلى أقسام هم:
التنوع الوراثي:
- يتضمن كل ما يتعلق بإرث صفات الكائن للأجيال القادمة
تنوع الأنواع:
- يتميز بضم جميع الأنواع المختلفة داخل نفس الإقليم
تنوع الأنظمة البيئية:
- وهي الأكثر صعوبة بين جميع الأنواع من حيث المقاييس، ويرجع ذلك إلى وجود تداخل ملحوظ بين جميع الأقسام.
ما يميز الجراثيم
إن الجراثيم تتميز بخصائص عديدة وهي:
- هي كائنات صغيرة لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة، ويجب استخدام المجهر لاستكشاف عالمها.
- بسيطة التكوين
- أن جدرانها تتكون من العديد من الأغشية
- في هذه الأغلفة تحتفظ على الغذاء
- تختلف أحجام الخلايا البكتيرية حسب نوع البكتيريا
- تتقاسم بالانشطار الثنائي
- تتكون طعام البكتيريا في الوسط الهوائي فقط وقد يكون عضويا أو غير عضويا
- يمكن أن تستوطن أنواع مختلفة من البكتيريا على سطح الجرثومة
- يمكن أن تلتصق بسهولة على الأسطح
- يجب وضع أصباغ فوق الجراثيم تحت المجهر لرؤيتها بوضوح.
الظروف المناسبة لتكاثر الجراثيم
- للبكتيريا القدرة على التكيف في البيئات المحيطة بها
- تتغذى هذه المادة من عملها الخاص، حيث تقوم بإعداد المكونات غير العضوية باستخدام الضوء، وإذا كانت في وسط كيميائي، فإنها ستحصل على طعامها منه
- تساعد المياه المتوسطة في تعزيز نمو وتكاثر البكتيريا، وكلما ارتفعت درجة الحرارة زاد تكاثرها.
- تتوقف عن العمل في درجات حرارة منخفضة أو تتوقف نشاطها
- لكل جرثومة وسط معًا تنشط فيه.
- الأوكسجين ضروري جدا للبكتيريا. هناك تصنيف للبكتيريا استنادا إلى احتياجاتها وتفاعلها مع الأوكسجين
- وهناك أنواع يمكنها التكيف سواء في وجود الأكسجين أو بدونه
شاهد أيضًا: معلومات مهمة عن الجراثيم
أنواع الجراثيم
الجراثيم الكروية تتشكل على سلاسل متصلة وتتميز بشكل غير منتظم وغير منتظم، والجراثيم المسببة لمرض الكوليرا هي جراثيم عضوية.
نظرا لقدرتها على الظهور بمفردها، تتميز البكتيريا الحلزونية بحجمها الكبير، وتسبب أيضا مرض الزهايمر
الجراثيم والمشاكل الاقتصادية
- يمكن للبكتيريا أن تتناقل بالطعام وتسبب التسمم الغذائي.
- تتسلل البكتيريا إلى صناعة المنتجات الألبانية والأجبان وبعض الأحماض.
- تؤثر الجراثيم على البيئة
- تؤثر الجراثيم على صحة الإنسان
- البكتيريا والحشرات التي تساعد على التخلص من التلوث البيئي
تاريخ اكتشاف البكتريا
- للعالم الهولندي (فان ليفنهوك) دور في اكتشاف علم الجراثيم، حيث كان عالما للطبيعة واستخدم عدسة مكبرة بسيطة لذلك.
- رؤية كائنات حية صغيرة جدا في الماء، واشتهرت تلك الكائنات في ذلك الزمان بأسماء الجزيئات الحيوية.
- مع مرور الوقت، تطورت المعلومات حول البكتيريا، وقام العلماء بتطوير أحدث الأجهزة لدراستها. في القرن التاسع عشر، تم اختراع المجهر.
- وبالتالي أصبحت دراسة البكتيريا أسهل، مع تحديد أشكالها وحركاتها ودورها في عملية التخمير وتسببها في حدوث الأمراض.
تطور علم الجراثيم
- فيرديناند كوهن كان أول من قام بتقسيم البكتيريا، حيث قسمها استنادا إلى شكلها.
- قام العالمان لويس باستور وروبرت كوخ بالعديد من الدراسات حتى وصلا إلى استكشاف دور البكتيريا في تسبب الأمراض للإنسان ونفي نظرية التولد الذاتي
- كما نجح العالم (باستور) بين عامي 1880 و1881 في تطعيم الحيوانات ضد مرض يسببه البكتيريا.
- وكان هذا هو المفتاح الذي فتح الباب لدراسة وإنتاج اللقاحات والأمصال المناعية للوقاية وعلاج الأمراض.
- مع مرور الوقت، قام العلماء بمزيد من التجارب والأبحاث حتى وصلوا إلى استخدام أساليب حديثة لدراسة البكتيريا.
- حيث استخدموا صبغات تجعل رؤية البكتيريا أسهل.
- باستخدام أطباق تحتوي على مواد غذائية مخلوطة بالغراء أو الجيلاتين، قاموا بفصل الكائنات الحية الدقيقة في العديد من التجارب.
- استنتج العلماء أنهم يمكنهم الاستفادة من البكتيريا في الزراعة وانتاج الألبان والجبن والعديد من الاستخدامات الأخرى المفيدة.
أساسيات علم الجراثيم
- البكتيريا هي كائنات حية وحيدة الخلية بدون نواة حقيقية وبدون عضويات محاطة بأغشية مثل الميتوكوندريا.
- مثل جميع الكائنات الحية، تحتوي البكتيريا على المادة الوراثية الحمض النووي (DNA) التي توجد على شكل سلسلة دائرية واحدة، وتوجد أيضا في البلازميدات.
- البلازميدات هي جزيئات صغيرة دائرية توجد في البكتيريا.
- البكتيريا لا تحتوي على الهستونات في حمضها النووي، وهي البروتينات الموجودة في كروموسومات الكائنات الحية ذات النواة الحقيقية.
- بينما تحيط الخلية البكتيرية بغشاء خلوي يتألف من الببتيدوجليكان.
أنواع البكتريا
قام العلماء بتصنيف البكتيريا إلى عدة تصنيفات، ولكن من حيث الشكل، تنقسم إلى أربعة أنواع
- بكتيريا كروية
- بكتيريا عضوية.
- وبكتيريا حلزونية.
- بكتيريا الضّمة.
تتميز العديد من أنواع البكتيريا العضوية وبكتيريا الضمة بحملها الأسواط التي تسهم في الحركة، بينما هناك أنواع أخرى من البكتيريا تحتوي على أشعار بكتيرية تسهل نقل الحمض النووي بين أزواج البكتيريا.
تقوم البكتيريا بحماية نفسها ذاتيا عن طريق إحاطتها بغشاء داخلي سميك لتجنب التعرض لظروف بيئية غير ملائمة مثل الجفاف والحرارة العالية.
المواد الكيميائية الضارة والإشعاع يمكنهما أن يجعلا الأحياء في حالة سبات طويلة جدا تستمر لمئات السنين حتى يعود الظروف المناسبة.
شاهد أيضًا: بحث عن فوائد المجهر الضوئي ومكوناته
تحدثنا عن كل ما تحتاج إلى معرفته بشكل مبدئي ومبسط ومختصر عن علم المجهر وخاصة الجراثيم، وفوائدها وأضرارها، وأيضا تناولنا بعض المعلومات عن البكتيريا.
وقد تم الإشارة إلى أن هذه الصناعات تدخل في مجال صناعة البكتيريا والجراثيم، مثل صناعة منتجات الألبان وصناعات أخرى تتعلق بعالم الميكروبات.
