الكروموسوم البكتيري يمكن الإشارة إليه بعدة مسميات، منها الجرثومة أو البكتيريا أو الجرثوم، وهو عبارة عن كائنات حية دقيقة وحيدة الخلية، تشمل أنواعًا متعددة مثل المعصيات والمكورات والحلزوني.
تتميز البكتيريا بقدرتها على التجمع بشكل متنوع، مما يؤدي إلى تشكيلات مختلفة مثل السبح، مما يعرف بمكورات عقدية، أو على شكل عنقود يُعرف بمكورات عنقودية.
تتراوح أبعاد البكتيريا بين 0.5 إلى 5 ميكرومتر، ويُعرف التنوع الواسع للبكتيريا بقدرته على التباين في الأشكال. يتم دراسة هذه الكائنات في إحدى فروع العلوم المعروفة بعلم البكتيريا أو الباكتريولوجيا.
تعريف علم البكتيريا أو الباكتريولوجيا
- يُعتبر علم البكتيريا جزءًا من فروع علم الأحياء الدقيقة، ومن المعروف أن البكتيريا هي أول أشكال الحياة التي ظهرت على وجه الأرض.
- توجد هذه الكائنات الدقيقة في معظم المواطن على كوكبنا، بما في ذلك الماء والتربة.
- تشمل أيضًا ينابيع المياه الحارة الكبريتية والحمضية، والمخلفات الإشعاعية، والأعماق السحيقة من القشرة الأرضية.
- تعيش البكتيريا أيضًا في الحيوانات والنباتات وتزدهر في البيئات المأهولة بالمركبات الفضائية.
- يحتوي جرام واحد من التربة على تقريبًا أربعين مليون خلية بكتيرية.
- كما يوجد ما يقرب من مليون خلية بكتيرية في كل ملليلتر من المياه العذبة.
- تُلعب البكتيريا دورًا حيويًا في عملية تدوير المواد الغذائية.
- حيث تعتمد العديد من خطوات الدورة الغذائية بشكل كامل على هذه الكائنات.
- على سبيل المثال، تساهم في عملية تثبيت النيتروجين من الغلاف الجوي.
- بالإضافة إلى دورها في عمليات التعفن في البيئات البيئية المحيطة بالشقوق الحرارية المائية والباردة في المحيطات.
- تعمل البكتيريا على توفير الغذاء الضروري للحياة.
- وذلك من خلال تحويل بعض المركبات الذائبة مثل الميثان وكسلفايد الهيدروجين إلى طاقة.
أماكن وجود البكتيريا بأشكالها المختلفة
توجد ثلاثة أشكال رئيسية للبكتيريا، وهي:
- الشكل الكروي: يُعتبر أبسط أشكال البكتيريا المعروفة بالبكتيريا المكورة (Cocci).
- الشكل القضيب: تُعرف البكتيريا بهذا الشكل باسم العصوية (Bacilli).
- تشمل أيضًا بعض الأنواع ذات الشكل المنحني، والتي تُعرف باسم الضمة (Vibrio).
- الشكل الحلزوني: يُطلق عليها اسم Spirilla، وفي حالات ضيقة جدًا تُعرف بالملتويات (Spirochetes).
تُظهر الدراسات أيضًا وجود تباينات كبيرة داخل نفس مجموعة الأشكال المختلفة للبكتيريا. بالإضافة إلى ذلك، تتواجد البكتيريا في مجموعة متنوعة من البيئات، بما في ذلك:
- الماء والتربة.
- بعض النفايات المشعة.
- الحيوانات والنباتات.
- داخل أعماق القشرة الأرضية.
- بعض المواد العضوية.
- الانهيارات الجليدية والثلوج في القطب الشمالي.
- طبقات الغلاف الجوي (الستراتوسفير).
- في أعماق المحيطات.
على الرغم من كل هذه الأماكن، يشير بعض المتخصصين في علم البكتيريا إلى أن البكتيريا موجودة في كل مكان.
- ومع ذلك، هناك استثناءات لبعض المناطق التي قام الإنسان بتعميقها.
- تشتهر هذه الأماكن بتباين درجات الحرارة التي قد تكون منخفضة جدًا أو مرتفعة.
- كما أنها تحتوي على بعض المواد الكيميائية السامة، مما يجعل العثور على البكتيريا فيها سهلًا.
- ويتم الإشارة إلى تلك الأنواع من البكتيريا باسم البكتيريا القاسية، نظرًا لقدرتها على التكيف مع الظروف القاسية.
ما هي خلايا البكتيريا
- تختلف خلايا البكتيريا عن خلايا الحيوانات والنباتات، حيث تفتقر خلايا البكتيريا إلى النواة.
- ترتبط العضيات ببعضها بواسطة غشاء، باستثناء الريبوسومات، التي توجد في البكتيريا، والتي تمتلك شعيرات (Pili) وبعض الأسواط (Flagella).
- ويمكن أيضًا أن تحتوي على كيس خلوي، مما يميزها عن خلايا النباتات والحيوانات، حيث يُطلق على الكائن الحي الذي يفتقر إلى النواة اسم بدائيات النوى.
مكونات الخلية البكتيرية تشمل:
- الجسم الأساسي، الذي يقوم بدور قاعدة الصوت ويساعد في الدوران.
- الكيس الخلوي، الذي يمثل الطبقة الخارجية لجدار الخلية، إلا أنه قد لا يتواجد في جميع أنواع البكتيريا.
- جدار الخلية، وهي طبقة خفيفة خارجية حول الغشاء البلازمي، وقد توجد داخل حدود الكيس الخلوي عند وجوده.
- الحمض النووي الريبي المنزوع الأكسجين (DNA) الذي يحمل جميع المكونات الجينية الضرورية لتطوير البكتيريا وتعمل في هيولي الخلية.
- الهيولي، وهو مادة هلامية تحتوي على جميع المكونات الجينية والريبوسومات الموجودة داخل الغشاء البلازمي.
- السوط، الذي يمكّن البكتيريا من الحركة، حيث يمكن أن تحتوي بعض الأنواع على أكثر من سوط واحد.
- الشعيرات، التي تساعد البكتيريا على الالتصاق بالأسطح ونقل المركبات الجينية إلى خلايا أخرى.
- تشير الدراسات إلى أن هذه الشعيرات تتسبب في حالات ما يعرف بإسهال السفر.
- الغشاء البلازمي الذي يقوم بوظيفة توليد الطاقة ونقل المواد الكيميائية القادرة على العبور عبره.
- الريبوسومات، وهي الموقع الذي يتم فيه تصنيع البروتينات، وهي عبارة عن عضيات صغيرة مصنوعة من الحمض النووي الريبي الغني.
كيفية تغذية البكتيريا وتكاثرها
تتواجد عدة طرق تساعد في عملية تغذية البكتيريا، والتي تشمل:
التغذية غيرية
- تشير إلى تغذية البكتيريا على الكائنات الحية الأخرى، حيث تقوم بعض الأنواع بقتل الكائن الذي تتغذى عليه، بينما تُساعد غيرها.
التغذية ذاتية
هذا النوع من البكتيريا يتغذى على نفسه من خلال إنتاج الطعام بنفسه، ويشمل طريقتين:
- البناء الضوئي: حيث تستخدم البكتيريا ثاني أكسيد الكربون وأشعة الشمس والماء لصنع غذائها.
- التمثيل الكيميائي: وهذه الطريقة تعتمد على استخدام البكتيريا لغاز ثاني أكسيد الكربون.
- مع عنصر الماء وبعض المواد الكيميائية مثل الأمونيا لصنع الغذاء.
طرق تكاثر البكتيريا
هناك العديد من الطرق الخاصة بتكاثر البكتيريا، وتشمل:
الانقسام الثنائي
- لا يحتاج هذا النوع من التكاثر إلى جنس مختلف، بل تتكاثر بشكل تلقائي.
- حيث ينمو جدار الخلية من المنتصف، مما يؤدي إلى تشكيل خليتين صغيرتين وتنقسم لاحقًا.
إعادة التركيب الثنائي
- تعتبر هذه الطريقة حلاً لمشكلة الانقسام الثنائي، حيث إن البكتيريا الجديدة تكون متطابقة تمامًا مع البكتيريا الأصلية.
لذلك، فإن القضاء عليها باستخدام المضادات البكتيرية يكون أسهل، ويشمل التكاثر عبر:
- الاقتران: من خلال نقل بعض الجينات بين خلايا بكتيرية معينة.
- التحول: حيث تستطيع بعض الخلايا البكتيرية انتزاع الحمض النووي من البيئة المحيطة بها.
- التنبيغ: في هذه المرحلة، يصاب البكتيريا بنوع معين من الفيروسات يسمى العاثية، التي تدخل الجينات الخاصة بها إلى البكتيريا، مما يعمل على التكاثر بين الجينات البكتيرية.