بقاء البكتيريا.. الأبواغ الداخلية خلية كامنة تقاوم الظروف القاسية. الطفرات تغير عشوائي في ترتيب الجينات في الكروموسوم

بقاء البكتيريا:

هنالك طرق تحافظ البكتيريا من خلالها على حياتها إذا أصبحت الظروف البيئية غير ملائمة وقاسية مثل تغير شديد في الحرارة، أو ندرة في الماء... الخ.

ومن هذه الطرق ما يلي:

1- الأبواغ الداخلية:

البوغ الداخلي هو خلية كامنة تقاوم الظروف القاسية مثل (الحرارة العالية، البرودة الشديدة، الجفاف، الأشعة فوق البنفسجية).

عند تحسن الظروف ينمو البوغ معطياً خلية جديدة (هذه الطريقة لا تعتبر من طرق التكاثر لأنها لا تؤدي إلى زيادة عددية).

إن الأبواغ الداخلية هي بنية خاملة، قاسية، وغير تناسلية تنتجها بعض البكتيريا في مجموعة شركات اللجوء.

يشير اسم "endospore" إلى شكل بوغ أو شبيه بالبذرة (يعني إندو الداخل)، ولكنه ليس بوغًا حقيقيًا (أي ليس نسلًا).

نقص العناصر الغذائية:

إنه شكل خامد منزوع للأسفل يمكن للبكتيريا أن تختزل نفسها إليه.

عادة ما يتم تحفيز تكوين Endospore بسبب نقص العناصر الغذائية، وعادة ما يحدث في البكتيريا موجبة الجرام.

في تكوين البوغ الداخلي، تنقسم البكتيريا داخل جدارها الخلوي، ثم يبتلع أحد الجانبين الآخر.

تُمكِّن الإندوسبورات البكتيريا من البقاء كامنة لفترات طويلة، حتى لقرون.

هناك العديد من التقارير عن بقاء الجراثيم على قيد الحياة لأكثر من 10000 عام، وقد تمت المطالبة بإحياء جراثيم عمرها ملايين السنين.

جراثيم قابلة للحياة:

يوجد تقرير واحد عن جراثيم قابلة للحياة من Bacillus marismortui في بلورات ملح عمرها حوالي 250 مليون سنة.

عندما تصبح البيئة أكثر ملاءمة، يمكن للنبات الداخلي إعادة تنشيط نفسه من الحالة الخضرية.

لا يمكن أن تتغير معظم أنواع البكتيريا إلى شكل البوغ الداخلي.

تشمل الأمثلة على الأنواع البكتيرية التي يمكن أن تشكل الإندوسبورات Bacillus cereus و Bacillus anthracis و Bacillus thuringiensis و Clostridium botulinum و Clostridium tetani.

تكوين البوغ الداخلي:

يتكون البوغ الداخلي من الحمض النووي للبكتيريا والريبوسومات وكميات كبيرة من حمض الديبيكولينك.

حمض الديبيكولينك هو مادة كيميائية خاصة بالجراثيم ويبدو أنها تساعد في قدرة الأبواغ الداخلية على الحفاظ على السكون.

تمثل هذه المادة الكيميائية ما يصل إلى 10٪ من الوزن الجاف للبوغ.

يمكن أن تعيش الإندوسبورات بدون مغذيات.

إنها مقاومة للأشعة فوق البنفسجية، والجفاف، ودرجات الحرارة المرتفعة، والتجميد الشديد والمطهرات الكيميائية.

تم افتراض أول أبواغ مقاومة للحرارة من قبل فرديناند كوهن بعد دراسة نمو العصوية الرقيقة على الجبن بعد غليان الجبن.

كانت فكرته عن الجراثيم هي آلية التكاثر للنمو بمثابة ضربة كبيرة للاقتراحات السابقة للتوليد التلقائي.

جراثيم بكتيرية قابلة للحياة:

قال عالم الفيزياء الفلكية شتاين سيغوردسون: "تم العثور على جراثيم بكتيرية قابلة للحياة عمرها 40 مليون سنة على الأرض - ونعلم أنها شديدة الصلابة للإشعاع."

العوامل المضادة للبكتيريا الشائعة التي تعمل عن طريق تدمير جدران الخلايا النباتية لا تؤثر على الأبواغ الداخلية.

توجد الإندوسبورات بشكل شائع في التربة والمياه، حيث يمكنها البقاء على قيد الحياة لفترات طويلة من الزمن.

تشكل مجموعة متنوعة من الكائنات الحية الدقيقة "جراثيم" أو "خراجات"، ولكن الأبواغ الداخلية للبكتيريا منخفضة G + C إيجابية الجرام هي الأكثر مقاومة للظروف القاسية.

يمكن أن تتحول بعض فئات البكتيريا إلى إكسبورات، تُعرف أيضًا باسم الأكياس الميكروبية، بدلاً من الأبواغ الداخلية.

Exospores و endospores نوعان من "السبات" أو مراحل نائمة في بعض فئات الكائنات الحية الدقيقة.

2- الطفرات:

هي تغير عشوائي في ترتيب الجينات في الكروموسوم (DNA) ينتج عنه أشكال جديدة من الجينات وصفات جديدة وتنوع وراثي.
لذلك فالطفرات الوراثية تساعد البكتيريا على البقاء في بيئة دائمة التغير.

في علم الأحياء، الطفرة هي تغيير في تسلسل النيوكليوتيدات في جينوم الكائن الحي أو الفيروس أو الحمض النووي خارج الصبغيات.

تحتوي الجينومات الفيروسية إما على DNA أو RNA.

أخطاء الحمض النووي:

تنتج الطفرات عن أخطاء أثناء الحمض النووي أو تكاثر الفيروس أو الانقسام أو الانقسام الاختزالي أو أنواع أخرى من الأضرار التي تلحق بالحمض النووي (مثل ثنائيات البيريميدين الناتجة عن التعرض للإشعاع فوق البنفسجي)، والتي قد تخضع بعد ذلك لإصلاح عرضة للخطأ (خاصة ربط الأطراف بوساطة علم الأحياء الدقيقة، تسبب خطأ أثناء أشكال الإصلاح الأخرى، أو تسبب خطأ أثناء النسخ المتماثل (توليف translesion).

تنوعات جينية:

قد تنتج الطفرات أيضًا عن إدخال أو حذف أجزاء من الحمض النووي بسبب العناصر الوراثية المتنقلة.

قد تؤدي الطفرات أو لا تنتج تغييرات يمكن اكتشافها في الخصائص التي يمكن ملاحظتها (النمط الظاهري) للكائن الحي.

تلعب الطفرات دورًا في كل من العمليات البيولوجية الطبيعية وغير الطبيعية بما في ذلك: التطور والسرطان وتطور جهاز المناعة، بما في ذلك التنوع الوصلي.

الطفرة هي المصدر النهائي لجميع التنوعات الجينية، وتوفر المادة الخام التي يمكن أن تعمل عليها قوى التطور مثل الانتقاء الطبيعي.

يمكن أن ينتج عن الطفرة أنواع مختلفة من التغيير في التسلسلات.

لا يمكن أن يكون للطفرات في الجينات أي تأثير، أو أن تغير ناتج الجين، أو تمنع الجين من العمل بشكل صحيح أو كلي.

يمكن أن تحدث الطفرات أيضًا في مناطق غير جينية.

إصلاح الحمض النووي:

اقترحت دراسة أجريت عام 2007 حول الاختلافات الجينية بين الأنواع المختلفة من ذبابة الفاكهة أنه إذا غيّرت طفرة بروتين ينتجه جين ما، فمن المحتمل أن تكون النتيجة ضارة، مع ما يقدر بـ 70 ٪ من تعدد أشكال الأحماض الأمينية التي لها آثار ضارة، والباقي كونها محايدة أو مفيدة بشكل هامشي.

بسبب الآثار الضارة التي يمكن أن تحدثها الطفرات على الجينات، تمتلك الكائنات الحية آليات مثل إصلاح الحمض النووي لمنع الطفرات أو تصحيحها عن طريق إعادة التسلسل المتحور إلى حالته الأصلية.