توسط محققان پزشکی؛

سلول های انسان ماده ای شبیه صابون می سازند که باکتری ها را از بین می برد

یک استراتژی دفاعی سلولی شگفت انگیز می تواند الهام بخش آنتی بیوتیک های جدید باشد.

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری؛ باکتری‌ها نقش اساسی در عملکرد کلی اکوسیستم موجودات زنده دیگر دارند. زیست توده اصلی زمین توسط باکتری‌ها ایجاد می‌شود، در نتیجه انواع باکتری از نظر شکل، اندازه، محل زندگی، عادت تغذیه و نیازهای حیاتی بسیار گسترده هستند. باکتری‌ها فراوان‌ترین موجودات زنده جهان محسوب می‌شوند. آن‌ها هم در خاک و هم در آب و همچنین به عنوان همزیست در سایر جاندران زندگی می‌کنند. بسیاری از عوامل بیماری‌زا (ارگانیسم‌‌های ایجاد کننده بیماری) باکتری هستند.

باکتری چیست؟

بر اساس مطالب منتشر شده در مجله اینترنتی فرادرس؛ باکتری‌ها (Bacteria) گونه‌ای از سلول‌های زیستی پروکاریوت هستند. این سلول‌ها که به صورت مفرد باکتریوم (Bacterium) نامیده می‌شوند، بزرگترین سلسله‌ در ارگانیسم‌های پروکاریوت به شمار می‌آیند. در میان ارگانیسم‌های مختلف، باکتری‌ها بسیاری از ویژگی‌‌ها و معیارهای موجود زنده را منعکس می‌کنند، از جمله این ویژگی‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • باکتری‌ها از سلول تشکیل شده‌اند.
  • آن‌ها اطلاعات ژنتیکی خود را از طریق DNA منتقل می‌کنند.
  • برای رشد و تولید مثل نیاز به کسب انرژی از محیط دارند.
  • در برخی از گونه‌های باکتری‌ها تولید مثل جنسی دیده شده است.

 توجه به ارتباط این موجودات با بیماری‌ها، اغلب، باکتری‌ها به عنوان عوامل بیماری‌زا مورد بررسی قرار می‌گیرند. با این حال، باکتری‌ها عملکرد‌های ارزشمند و مفیدی را در اکوسیستم‌ها انجام می‌دهند و همچنین از راه‌های مختلف بین چرخه‌های موجودات زنده ارتباط و هماهنگی برقرار می‌کنند. از جمله عملکردهای باکتری‌ها در طبیعت می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • تبدیل نیتروژن جوی به فرم‌‌هایی که برای گیا‌هان قابل استفاده است.
  • ایجاد همزیستی با موجودات دیگر به معنی ایجاد ارتباط با سایر ارگانیسم‌ها، به طوری که در این تعامل هر دو طرف سود می‌برند.
  • باکتری‌ها می‌توانند مواد دفعی جانوران، گیاهان و جانوران مرده را از طریق تجزیه، بازیافت کنند.
  • تسهیل در هضم غذا در ارگانیسم‌های مختلف با حضور باکتری‌ها در دستگاه گوارش آن‌ها انجام می‌شود.
  • باکتری‌ها در تولید بسیاری از مواد غذایی مانند ماست شرکت دارند.
  • در تصفیه فاضلاب‌ها از باکتری‌ها استفاده می‌شود.
  • برخی از باکتری‌ها در تولید داروها و درمان‌های نوین پزشکی به کار می‌روند.

ساختار سلولی

مانند تمام پروکاریوت‌ها، باکتری‌ها نیز دارای ساختار سلولی نسبتاً ساده‌ای هستند که هسته سلول یا اندامک‌های محدود به غشا مانند میتوکندری و کلروپلاست ندارند. DNA پروکاریوت‌ها آزادانه در داخل سلول شناور است. برجسته‌ترین ویژگی ساختاری باکتری‌ها دیواره سلولی آن‌ها است. باکتری‌ها را می‌توان به دو گروه (گرم مثبت و گرم منفی) براساس تفاوت در ساختار دیواره سلولی که توسط رنگ آمیزی گرم (Gram Staining) آشکار می‌شود، تقسیم کرد.

در رنگ آمیزی گرم، یک سری از رنگ‌ها به طور اختصاصی برای دیواره‌‌های سلول استفاده می‌شود. باکتری‌های گرم منفی دارای غشایی حاوی لیپوپلی ساکارید هستند و با رنگ آمیزی گرم، به رنگ صورتی در می‌آید. آن‌ها همچنین دارای یک لایه نازک پپتیدوگلیکان هستند که در قسمت پری‌پلاسم قرار دارد (ناحیه بین غشای خارجی و سیتوپلاسمی).

 

باکتری‌های گرم مثبت فاقد این پوشش هستند، اما دیواره سلولی دارند که حاوی یک پپتیدوگلیکان ضخیم (به نام مورین) و اسید‌های تیکوئیک هستند. دیواره سلولی باکتری‌های گرم مثبت، در رنگ آمیزی گرم، به رنگ بنفش در می‌آید. علاوه بر نوع رنگ پذیری و دیواره سلولی در باکتری‌های گرم مثبت و گرم منفی، این باکتری‌ها تفاوت‌های دیگری نیز با هم دارند، به عنوان مثال، باکتری‌های گرم مثبت نسبت به آنتی بیوتیک‌ها حساس‌تر هستند، در حالی که باکتری‌‌های گرم منفی، نسبت به درمان با آنتی بیوتیک‌ها بسیار مقاوم عمل می‌کنند.

تولید مثل باکتری‌ها

باکتری‌ها از طریق تولید مثل غیرجنسی (تقسیم دوتایی) که منجر به تقسیم سلولی می‌شود، تولید مثل انجام می‌دهند. آن‌ها دو سلول دختر کاملا یکسان تولید می‌کنند. بنابراین گاهی اوقات گفته می‌شود که رشد جمعیت باکتریایی از یک مرحله رشد تقریبی نمایی پیروی می‌کند.

همچنین انواع خاصی از باکتری‌ها از طریق روش هم یوغی یا کانجوگیشن قادر به تولید مثل جنسی هستند. در هم یوغی، یک باکتری (به عنوان باکتری مثبت) ماده ژنتیکی خود را به باکتری دیگر (به عنوان باکتری منفی) از طریق ساختاری لوله‌ای طویل و تو خالی به نام پیلوس جنسی منتقل می‌کند. ماده ژنتیکی منتقل شده ممکن است از جنس کروموزوم یا از جنس پلاسمید باشد. هم یوغی تنوع ژنتیکی جمعیت باکتری‌ها را افزایش می‌دهد و ایجاد مقاومت آنتی بیوتیکی را تسهیل می‌کند.

طبقه‌بندی و شناسایی باکتری‌ها

از نظر تاریخی، باکتری‌ها، همان طور که در ابتدا توسط گیاه شناسان مورد مطالعه قرار گرفته بودند، به همان روش گیا‌هان یعنی عمدتاً از نظر شکل طبقه‌بندی می‌شدند. باکتری‌ها از نظر ریخت شناسی انواع مختلفی دارند:

  • باکتری‌ باسیلی (میله مانند)
  • باکتری کوکوسی (کروی)
  • باکتری اسپریلوم (مارپیچی)
  • باکتری ویبریو (میله‌ای خمیده)

 

 

به دلیل کوچک بودن ساختار باکتری‌ها طبقه‌بندی آن‌ها از لحاظ ریخت شناسی ناموفق بوده است. اولین طرح طبقه‌بندی رسمی‌ باکتری‌ها پس از توسعه روش رنگ آمیزی گرم توسط ‌هانس کریستین گرم (Hans Christian Gram) آغاز شد. در این روش باکتری‌ها براساس خصوصیات ساختاری دیواره سلولی از هم جدا می‌شوند. به طور کلی تقسیم بندی براساس روش رنگ آمیزی گرم شامل موارد زیر است:

  • گراسیلی کوت(Gracilicutes Bacteria): رنگ آمیزی گرم منفی با غشای دوم سلول
  • فرمی کوت (Firmicutes Bacteria): رنگ آمیزی گرم مثبت با دیواره ضخیم پپتیدوگلیکان
  • مولی کوت(Mollicutes Bacteria): رنگ آمیزی گرم منفی و بدون دیواره سلولی یا غشای دوم
  • مندوزی کوت (Mendosicutes Bacteria): گونه‌های غیرمعمول باکتری‌ها که اکنون به عنوان سیانوکترها در حوزه آرکی باکترها قرار گرفته‌اند.

با توسعه بیشتر سیستم‌های تقسیم‌بندی، روش‌های جدیدی مبتنی بر فعالیت‌های باکتری شامل مقایسه باکتری‌ها بر اساس تفاوت در متابولیسم یا سوخت و ساز سلولی آن‌ها ایجاد شد که توسط طیف گسترده‌ای از آزمون‌های خاص قابل اندازگیری هستند.

باکتری‌ها همچنین بر اساس تفاوت در ترکیبات شیمیایی سلولی مانند اسید‌های چرب، رنگدانه‌ها و کینون‌ها (گروهی از ترکیبات آلی که از ترکیبات آروماتیک مشتق شده‌اند) نیز طبقه‌بندی می‌شوند. در حالی که این طرح‌ها امکان تمایز بین گونه‌‌های باکتریایی را فراهم می‌کنند، اما مشخص نیست که آیا این تفاوت‌ها تنها تنوع بین گونه‌‌های مجزا را نشان می‌دهند یا تفاوت بین گونه‌‌های یکسان را نیز به نمایش می‌گذارند.

تا قبل از زمان استفاده از تکنیک‌‌های مبتنی بر ژنوم، طبقه‌بندی نظام‌مندی در این زمینه وجود نداشت. البته لازم به ذکر است که به دلیل وجود سیستم‌های طبقه‌بندی قدیمی بی‌شمار و درک ضعیف فعلی ما از تنوع میکروبی، طبقه‌بندی باکتری‌ها هر روزه در حال گسترش و تغییر است.

---------------------------------------------------------

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری به نقل از ساینس نیوز؛ برخی از سلول های انسان، هنگام مواجهه با مهاجمان باکتریایی یک ماده شگفت انگیز مانند صابون را پخش می کنند. این سلولها که بخشی از سیستم ایمنی نیستند، یک پروتئین شوینده مانند آزاد می کنند که تکه های غشای داخلی باکتریها را حل کرده و نفوذ کنندگان را از بین می برد.

جان مک مکینگ، متخصص موسسه پزشکی هوارد هیوز در دانشگاه ییل، ​​می گوید: سیستم ایمنی بدن، مانند آنتی بادی ها یا گلبول های سفید خون، مورد توجه بسیاری قرار می گیرند. همه سلول ها دارای توانایی مقابله با عفونت هستند.

مک میکینگ می گوید: در انسان، این دفاع سلولی پیشرفته اغلب نادیده گرفته می شود، اگرچه آنها بخشی از یک سیستم دفاعی باستانی و اولیه هستند و می توانند توسعه درمان های جدید برای عفونت ها را آگاه کنند.

غالباً سلولهای غیرایمنی به هشدار همتایان خود برای مبارزه با عفونت ها متکی هستند. با تشخیص مهاجم خارجی، سلولهای ایمنی اختصاصی یک سیگنال هشدار به نام اینترفرون گاما منتشر می کنند. این سیگنال سلول های دیگر، از جمله سلول های اپیتلیال را که در گلو و روده قرار دارند و اغلب توسط عوامل بیماری زا هدف قرار می گیرند، برانگیخته می کند. مک میکینگ و همکارانش با آلوده کردن نسخه های آزمایشگاهی سلول های اپیتلیال انسان با باکتری سالمونلا، که می تواند از سلولهای غنی از مواد مغذی سلولها استفاده کند، اساس مولکولی این عمل را جستجو کردند. سپس، تیم تحقیقاتی بیش از 19000 ژن انسان را مورد بررسی قرار دادند و به دنبال ژن هایی بودند که تا حدی از عفونت محافظت می کردند.

یک ژن، که حاوی دستورالعمل پروتئینی به نام APOL3 است، شناسایی شد. هنگامی که این ژن غیرفعال شد، سلولهای اپیتلیال حتی در صورت هشدار توسط اینترفرون گاما در معرض عفونت سالمونلا قرار گرفتند. با بزرگنمایی مولکول های APOL3 در حال حرکت در داخل سلول های میزبان با میکروسکوپ قوی، محققان دریافتند که این پروتئین به باکتری های مهاجم هجوم می آورد و به نوعی آنها را می کشد.

سلولهای اپیتلیال انسان می توانند با انتشار مولکولی به نام APOL3 (نقاط سیاه در این تصویر میکروسکوپی) به نفوذ سالمونلا واکنش نشان دهند، که مانند یک شوینده برای حل کردن قسمتهای داخلی باکتری عمل می کند.