بحث البكتريا
المقدمة
البكتيريا أو الجراثيم مصطلح يبعث على الهلع والخوف عند سماعه، نظراً لارتباطه في أغلب الأحيان بالإصابة بالأمراض والعدوي وما شابه ذلك، لكن هذا هو الجانب المظلم والخطير للبكتيريا، مما يعنى أن هناك جانباً مضيء يتمثل في البكتيريا النافعة التي قد تفيد البشرية في مجالات كثيرة، وهو ما اكتشفه العلم الحديث، واتخذ من هذا النوع أسلحة جديدة يشهرها في حربه المستمرة ضد الأمراض.
ولكي تتضح الرؤية أكثر، يؤكد لنا العلماء أن الجراثيم عبارة عن أجسام متناهية الصغر وحيدة الخلية، لا ترى بالعين المجردة، موجودة حولنا وداخل أجسامنا، تتكاثر بسرعة وتنضج بسرعة، والجرثومة الواحدة يلزمها فقط 20 دقيقة لا أكثر لبلوغ حجمها النهائي.
وأوضحوا أن الجراثيم ليست كلها ضارة، إذ هناك جراثيم مفيدة جداً، مثل بكتيريا الأسيدوفيلس التي توجد في اللبن فهي نافعة وصديقة للجهاز الهضمي، إذ تساعد على هضم البروتينات لتعطي مركبات مهمة مثل حامض اللبن وهيدروجين البيروكسايد وعدد من فيتامينات المجموعة "ب" إلى جانب مواد مضادة للجراثيم الشريرة.
وهناك الجراثيم النافعة التي تقطن الجهاز الهضمي بدءاً من الفم وحتى نهاية القولون، والجراثيم النافعة سمحت باكتشاف وظيفة الزائدة الدودية، فبعدما كان القاصي والداني يقول أن لا وظيفة لها، تمكن فريق طبي أميركي من إثبات أن الزائدة تقوم بإنتاج وحفظ طائفة واسعة من الجراثيم النافعة التي لها دور في مناهضة بعض أمراض الأنبوب الهضمي، وفقا لراديو سوا.
وتشير التقديرات إلى أن القولون يحتوي على مئة تريليون من الجراثيم النافعة، التي تلعب دوراً بالغ الأهمية في الحفاظ على التوازن الإستراتيجي بين المستعمرات البكتيرية المعششة في الأمعاء بحيث تتواجد هذه في حلف سلمي لا يكون فيه غالب أو مغلوب.
وأشار الباحثون إلى أن التوازن المذكور يمكن أن يتعرض للخلل بسبب الإصابة ببعض الأمراض أو نتيجة تناول المضادات الحيوية، الأمر الذي يعطي الفرصة للجراثيم الضارة كي تسبب عدداً من العوارض الهضمية المزعجة، وبحسب العلماء من كلية طب هارفارد الأميركية فإن تلك الجراثيم تخفي نفسها عن أعين الجهاز المناعي باتخاذها شكل الخلايا المعوية.
ويحاول العلماء الاستفادة من الجراثيم النافعة لعلاج بعض الأمراض الهضمية، فمثلاً لاحظ علماء اسكوتلنديون أن أحد أنواع الجراثيم في الأمعاء يوجد بنسبة أقل عند المصابين بالتهاب القولون التقرحي مقارنة مع غيرهم من الأصحاء، وبناء عليه يحاول البحاثة تطوير عقار يعزز وجود الجراثيم النافعة.
تركيب البكتريا
النوى التي لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة ، تشكل البكتيريا مجموعة الكائنات الحية بدائية تعامل معها الإنسان من خلال آثارها أولاً دون أن يراها فقد عرف أنها تسبب المرض واستعمل بعضها في عمليات تخمر مختلفة . و كان لاكتشاف المجهر الأثر الكبير في التعرف عليها .
أول من اكتشف وجود البكتيريا العالم الكيميائي الفرنسي "باستير" حيث اكتشف البكتيريا الهوائية واللاهوائية من خلال تجاربه على التخمر واكتشف أيضاً طعومها وارتبط اسمه بعملية البسترة لقتل الكائنات الحية المجهرية التي يمكن ان توجد بالسوائل وخاصة الحليب . أما العالم الألماني روبرت كوخ فقد أسهم في اكتشاف علاقة البكتيريا بالمرض وأول من عمل مزارع نقية للبكتيريا . ولقد ارتبط اسم البكتيريا كثيراً بالأمراض التي تسببها للإنسان ولكن الاكتشافات الحديثة والتقدم السريع الذي حدث في العلوم التطبيقية أظهرت أن البكتيريا تلعب دوراًهاماً في كثير من الصناعات الغذائية والدوائية والتخلص من المواد العضوية وغير العضوية وكذلك معالجة المياه العادمة والمعالجة الحيوية لمخلفات المزارع واستخدامها في إنتاج الطاقة وغاز الميثان .
تشتمل هذه المملكة على مخلوقات حية كثيرة تتميز بخصائص مشتركة جعلت العلماء يضعونها في هذه المجموعة من هذه الخصائص أنها :
1-تتميز ببساطة التركيب :
إذ تتركب من جدار وغشاء خلويين يحيطان بالسيتوبلازم الذي يحوي كروموسوماً حلقياً واحد DNA ولا يحتوي على بروتين الهستون وقد يحتوي على واحد أو اكثر من جزيئات DNA على شكل دوائر صغيرة تسمى البلازميدات وتتكاثر بصورة مستقلة عن الكروموسوم ، والرايبوسومات وبعض الأجسام التخزينية .
2-تتميز بصلابة جدارها الغني بمتعدد الببتيد
ببتيد وغلايكان (peptedoglycon) ويكون هذا الجدار متعدد الطبقات في البكتيريا موجبة الغرام ، أو رقيقاً محاطاً بغلاف خارجي مكون من سكريات دهنية وبروتينات في البكتيريا سالبة الغرام .
3-تتحرك بواسطة الأسواط وهي وسيلة الحركة في كثير من أنواع البكتيريا وهي تتركب من مادة الغلاجين وقد يوجد عليها سوط واحد في أحد قطبي الخلية أو سوط في كل قطب أو مجموعة من الأسواط على أحد قطبي الخلية أو سوط في كل قطب أو مجموعة من الأسواط على أحد القطبين أو كلاهما أو قد تحيط الاسواط بجسم الخلية قد .
تنتشر على سطح خلايا أنواع من البكتيريا سالبة الغرام تراكيب تسمى الشعيرات وهي مشابهة للأسواط ، إلا أنها أقصر ومن وظائفها :
* تساعد البكتيريا في الالتصاق بالسطح .
* هناك نوع منها يسمى الشعيرات الجنسية يساعد على نقل المواد الوراثية أثناء عملية الاقتران .
4-تمتلك أغلفة( أغمدة ) خارج الجدار الخلوي ، وقد تحاط بعض أنواعها بطبقة مخاطية تسمى المحفظة Capsule تشكل غطاء وتخزن المواد الغذائية وتزيد من قدرة بعض أنواع البكتيريا في إحداث المرض .
5-أحجام الخلية البكتيرية مختلفة لدرجة كبيرة نسبياً فمنها ما هو متناهي الصغر كما في الميكوبلازما يتراوح قطر خليتها بين 100-200 نانومتر – ومنها ما هو كبير قد يصل إلى 500 نانومتر،كما في بكتيريا القولون العصوية .
6--تتكاثرفي الحالة العامة بالانشطار الثنائي البسيط .
-7بعضها ذاتي التغذية وبعضها الآخر تتغذى على المواد العضوية وغير العضوية تحت الظروف الهوائية واللاهوائية.
8-بدائية النواة حيث لا يوجد غشاء نووي يحيط بالمادة الوراثية فتكون على شكل كتل صغيرة مبعثرة في السيتوبلازم تضم هذه المملكة البكتريا التي تعتبر أكثر المخلوقات الحية انتشارا على سطح الأرض وتنقسم البكتيريا إلي شعبتين :
أولاً- شعبة البكتيريا السيانية (البكتيريا الخضراء المزرقة ).
ثانياً- شعبة البكتيريا .
أولاً : شعبة البكتيريا السيانية (البكتيريا الخضراء المزرقة )
• تضم هذه الشعبة أنواعا كثيرة من البكتيريا متنوعة في طرق المعيشة وكذلك في تركيبها الخلوي ، فبعضها ذات تركيب بسيط وبعضها الأخر معقد.
• ومن أمثلة هذه الشعبة : البكتيريا السيانية وكانت تسمى بالطحالب الخضراء المزرقة لاحتوائها على صبغة زرقاء وصبغة الكلوروفيل الخضراء لذا فإن لها القدرة على القيام بعملية البناء الضوئي ، توجد في البيئات المائية العذبة والمالحة وعلى اليابسة ، ومن أمثلتها ( نوستك ، أوسيلاتوريا ) ، ويستفاد منها في مقدرتها على تثبيت النيتروجين حيث في جنوب شرق أسيا يمكن أن يعيش نبات الأرز لعدة سنوات بدون تسميد (علل ) وذلك لأن البيئة التي يزرع فيها الأرز غنية بهذه البكتيريا السيانية التي تقوم بتثبيت النتروجين الحيوي .
ثانياً : شعبــــــــــــــــة البكتيريـــــــــــــا
تتركب الخلية البكتيرية من :
1- الزوائــــــد: ويوجد نوعان من الزوائد هما :
أ- الأسواط : وتوجد بعض أنواع البكتريا وتنشأ من الغشاء السيتوبلازمى وتستخدمها البكتريا في الحركة .
ب- النتوءات : وتوجد غالبا في البكتريا الممرضة لتساعدها في الالتصاق بخلايا العائل .
2- الطبقة السطحية: وتوجد في جميع الخلايا البكتيرية ويصعب رؤيتها أثناء الفحص المجهري في بعض أجناس البكتريا لرقتها وتهتكها.
3- الغلاف الخلـوي: ويتكون من :
أ - الجدار الخلوي : وهو الذي يعطي الخلية البكتيرية شكلها المحدد
ب- الغشاء السيتوبلازمى : وهو غشاء رقيق يحيط بمحتويات الخلية ويتحكم في مرور المواد من وإلي سيتوبلازم الخلية .
4- السيتوبلازم: وهو الجزء الهلامي الموجود داخل الغشاء الخلوي وتوجد فيه التراكيب الخلوية المختلفة.
بـيئــة البكتيريــــــــــــا :
1- توجد في كل مكان تقريبا حتى في البيئات ذات الظروف القاسية .
2- تعيش على عمق يزيد عن 400 متر في الثلوج .
3- بعضها يعيش في أعماق البحار.
4- بعضها يعيش بالقرب من فوهات البراكين حيث درجة الحرارة العالية .
5- توجد في الهواء والماء والتربة .
6- داخل أمعاء الإنسان وفي أجهزة الهضم لبعض الحيوانات المجترة .
تصنيـــــــف البكتيريـــــــــــــا
تؤكد الدراسات الحديثة على وجود اختلافات وتنوع بين البكتيريا وقد تصنف إلى أكثر من مجموعة اعتمادا على صفات محددة منها :
1-الاستجابة لصبغة غرام : نظراً لاختلاف التركيب الكيميائي بين جدار الخلايا في بعض أنواع البكتريا أمكن التعرف على هذه الأنواع باستخدام الصباغ الملونة . ولكي تتم رؤية خلايا البكتيريا بوضوح تحت المجهر فنحتاج إلى استعمال أصباغ مختلفة وهي :
أ( الأصباغ العادية : مثل أزرق المثيلين وهو أكثرها استعمالاً تظهر البكتيريا مصبوغة باللون الأزرق .
ب( صبغة غرام Gram Stain : نسبة إلي مكتشفها) كريستيان غرام )
ـ وهي تتلخص في استعمال صبغتين مختلفتين هما : البنفسج البلوري Crystal violet والصفرانين Safranin
ـ تأخذ بعض أنواع البكتيريا الصبغة البنفسجية ( الأزرق ) فقط وتسمى موجبة لصبغة الغرام .
ـ تأخذ أنواع أخرى صبغة الصفرانين وتظهر حمراء أو زهرية وتسمى بكتيريا سالبة لصبغة الغرام، وبذلك يمكن تمييز هذين النوعين من البكتيريا وتصنيفها ،ويعتمد ذلك على تركيب الجدار الخلوي لكل نوع .
ج(الصبغة المقاومة للحمض acid fast stain : كالمستخدمة في بكتيريا السل .
د(أصباغ خاصة تساعد على اظهار بعض التراكيب الخلوية : مثل الأبواغ ، الأسواط أو المحفظة.
2- طريقة تكوين الجراثيم :
3- نمط التغذية (تطفلية ، ترمميه ، تكافلية)
4- وجود أسواط للخلية أو عدم وجودها .
5- الشكل الخارجي للخلية وتجمعها :
فعلى سبيل المثال لو أردناً تصنيف البكتريا على حسب الشكل والتجمع فأننا سنجد التصنيف التالي :
النوع الشكل الوجود - التجمع مثال
البكتيريا الكروية كروية الشكل أحادية أو ثنائية أو رباعية أو سبحية أو عنقودية . بكتيريا الالتهاب الرئوي والسحايا
عصوية شبيهة بالعصا أحادية أو ثنائية أو سبحية بكتيريا التيفوئيد والدفتيريا
حلزونية حلزونية الشكل أحادية فرضاً بكتيريا التيفوئيد والدفتيريا
الظروف الملائمة لتكاثر البكتيريا ونموها
تتميز البكتيريا بمقدرتها على التأقلم حسب الظروف المحيطة ومما تحتاجه البكتيريا :
1) الغــــــــــــــــــــــــذاء :
تقسم البكتيريا حسب طريقة تغذيتها إلى :
أ ) ذاتيــة التغذيـــــــــة : حيث تقوم بتجهيز احتياجاتها الغذائية من عناصر أو مركبات غير عضوية ومنها :
• ذاتية التغذية الضوئية تستخدم الطاقة الشمسية للقيام بعملية البناء الضوئي .
• ذاتية التغذية الكيمائية حيث تستخدم الطاقة الكيميائية الناتجة من أكسدة العناصر والمواد الكيميائية لتثبيت ثاني أكسيد الكربون وبناء احتياجاتها من المواد العضوية مثل اكسدة النيتروجين أو الكبريت أو مركباتهما .
ب) غير ذاتية التغذية : أي عضوية التغذية وتحصل على الطاقة اللازمة لها عن طريق التحليل الكيميائي للمركبات العضوية كالكربوهيدرات والدهون والبروتينات كما يحدث في عملية التخمر (التنفس اللاهوائي) أو استخدام الاكسجين مباشرة كما في التنفس الهوائي للحصول على الطاقة اللازمة . ويتم هذا النمط في عدة صور وهي :
أ – التغذية الرمية : وتقوم البكتيريا التي تتغذى بهذه الطريقة بالهضم خارج الخلية ليتم تحليل بقايا المخلوقات الحية وكذلك الجثث ثم يتم امتصاصها لتحصل منها على حاجتها من المركبات الغذائية.
ب – التغذية التطفلية : وتقوم البكتيريا التي تتغذي بهذه الطريقة بالالتصاق بخلايا العائل سواء الداخلية أو الخارجية لتحصل على غذائها من هذا العائل الحي وغالباً تسبب له المرض كالبكتيريا المسببة لمرض الزهري ( السفلس ) والسيلان اللذان يصيبان الجهاز التناسلي .
ج – التغذية التكافلية : ويحدث هذا النمط من التغذية في البكتريا التي تعيش متكافلة مع مخلوقات حية أخري كالتي تعيش في أمعاء الإنسان أو التي تعيش في جذور النباتات البقولية .
2) المــــــــــــــــــــــــــاء :
يعد الماء وسطاً مناسباً لنشاط البكتيريا وتكاثرها حيث يشكل 80% من كتلتها الخلوية ولذلك فإن عملية التجفيف تساعد في حفظ الغذاء أطول فترة ممكنة حيث لا تتمكن البكتيريا من التكاثر بعيداً عن الرطوبة .
3)درجــــــــة الحـــــرارة :
تزداد أنشطة البكتيريا الأيضية بازدياد درجة الحرارة إلى أن تصل إلى حد تعيق فيه نمو البكتيريا فتثبطه "درجة الحرارة العظمى" حيث تؤثر في الأنزيمات والحمض النووي DNA والرايبوسومات فتحد من نشاطها وتقتلها أما درجات الحرارة الصغرى فتحد من نمو البكتيريا ونشاطها دون أن تقتلها .
4) الرقــــــــم الهيدروجيني ( PH ):
تنمو غالبية أنواع البكتيريا في الوسط المتعادل إلا أن بعضها ينمو في أوساط حمضية فتسمى البكتيريا الحمضية ، وأنواع أخرى تنمو في أوساط قاعدية وتسمى البكتيريا القاعدية .
5) الأكسجيــــــــــــــــــــــن :
يمكن تقسيم البكتيريا إلى ثلاثة أنواع رئيسية حسب احتياجها للأكسجين .
أ. بكتيريــا هوائيــــــة : تحتاج إلى وجود كمية من الأكسجين كعامل رئيسي في عمليات الأيض والتحول الغذائي لانتاج الطاقة.
ب.بكتيريــا لاهوائيـــة: ويعد الاكسجين ساماً لها – حيث تعتمد في انتاج طاقتها في عمليات التنفس اللاهوائية أما عند وجود الاكسجين فإنه ينتج مواد كيميائية مؤكسدة تتلف أجزاء الخلية وأنزيماتها وتؤدي إلى موتها .
ج. بكتيريا لاهوائية اختياريــــــة : تستطيع العيش بجود الاكسجين أو عدمه .
6) تأثير المضادات الحيوية والمواد المطهرة :
وجود هذه المواد لها أثر فعّال في تثبيط نمو البكتيريا والقضاء عليها وكذلك بالنسبة للمواد الكيماوية المعقمة (antiseptics ) .
التكاثــــــــر عند البكتيريا
تتكاثر البكتيريا بالانشطار الثنائي بنسب هندسية متصاعدة: 1 ، 2 ، 4 ، 8 ، 16 ، 32.......... وتتفاوت سرعة الانقسام من نوع إلى آخر ،وتتراوح المدة اللازمة لانقسام الخلية الواحدة بين 20 دقيقة واكثر من يوم واحد .
يمر نمو الخلايا بمراحل يطلق عليها أطوار النمو وهي :
1). طور الركود : لا تنقسم فيه الخلية ولكنها تكون تراكيبها وعضياتها والمواد اللازمة للانقسام .
2).طور النمو : الطور اللوغاريتمي) وتكون سرعة انقسام الخلايا بنسب هندسية متصاعدة .
3). طور التوقف أو الثبات : "عدد الخلايا الناتجة = عدد الخلايا الميتة" .
4). طور الهبوط أو الموت : تزداد نسبة الخلايا الميتة (وتكون سرعة الموت لوغاريتمية أيضاً.
(في البكتيريا العصوية : تنقسم الخلايا في مستوى واحد وإذا بقيت متصلة شكلت سلسلة من الخلايا مرض الجمرة الخبيثة) .
(في البكتيريا الكروية : تنقسم الخلايا في مستويات مختلفة وينتج تجمعات بكتيرية مميزة، وقد تنقسم في مستوى واحد وتبقى متصلة على شكل سلاسل (بكتيريا السبحية),أو قد تنقسم في مستويين متعامدين يشكلان صفائح منتظمة (بكتيريا البيديوكوكس ) ، أو في ثلاثة مستويات متعامدة مع بعضها لتشكل مكعباً من ثماني خلايا (بكتيريا السارسينا ، ( أو ثلاثة مستويات غير متعامدة أو منتظمة لتشكل عنقوداً غير منتظم (بكتيريا المكورات العنقودي(
ومما هو جدير بالذكر لا يوجد تكاثر جنسي في البكتيريا ولا يتم فيها انقسام منصف وذلك نظراً لأنها غير حقيقية النوى ولا تحتوي إلا على كروموسوم واحد فقط ولكن يوجد هناك انتقال للمادة الوراثية يتم بثلاث طرائق رئيسية هي :
طرق انتقال المادة الوراثية في البكتيريا
أ) التحــــــــــول : وهو انتقال حمض DNA من البيئة المحيطة إلى داخل اخلية وقد يحدث عبور تتبادل فيه المواد والمعلومات الوراثية لتنشأ صفات جديدة في الخلية البكتيرية المستلمة (المستقبلة).
ب( الاقتــــــــــران : وهو انتقال العوامل الوراثية من خلية بكتيرية معطية إلى خلية مستقبلة عن طريق الاتصال المباشر بينهما بواسطة الشعيرات الجنسية .
ج) النقـــــــــــل : حيث يتم انتقال العوامل الوراثية من فيروس (لاقم البكتيريا) إلى خلية بكتيرية .
سؤال :هل يعتبر تكوين الجراثيم في البكتريا نوع من التكاثر ؟
للبكتيـريا طريقــــة تساعدها على حفظ الفرد مــن الظــروف البيئية غير المناسبــة وهــي تكـــوين الجراثيم ولا يتم فيــه زيـــادة عدديــة بل تقوم الخلية البكتيرية بإحاطة نفسها بغلاف سميك يتحمل الظروف البيئة غير المناسبة لعدة سنوات وعندما تكون الظروف البيئية مناسبة للبكتيريا فإن الجراثيم تتحرر لتكون خلايا بكتيرية نشطة .
فوائد البكتريا
اولا :البكتيريا والإنسان
تستخدم بعض أنواع البكتيريا في المكافحة البيولوجية أي أنها تستخدم للقضاء على بعض المخلوقات الحية التي تفتك بمقدرات الإنسان الحيوية ، وبالمقابل تعيش بعض أنواع البكتيريا معيشة تكافلية في أمعاء الإنسان والحيوان فهي تساعد في هضم بعض المواد الدهنية وهضم السليلوز كما تساعد في بناء فيتاميني K, B في أمعائه.
ثانياً:- دور الكثافة العددية للبكتريا في الكشف عن تلوث مياة البحار
تقاس الحالة الصحية للمياه بالكثافة العددية لبعض أنواع البكتيريا المسببة للأمراض مثل بكتيريا القولون النموذجية وبكتريا ايشيرشيا كولاى، والبكتيريا الكروية السبحية، وطبقا للمقاييس المعمول بها في مصر فإن الحد الأقصى المسموح به هو 500 وحدة من النوع الأول لكل 100 مل من ماء البحر
00 وحدة من النوعين الثاني والثالث لكل 100 مل من ماء البحر.
فى المنطقة الغربية : شهد موقعى السلوم و مرسى مطروح فقط من إجمالي 8 مواقع رصد بهذه المنطقه تلوثا بنوعين فقط من البكتيريا (1-5.3 ضعف المسموح به) فى حين كان موقع النوبارية ملوثا بدرجة عالية من البكتريا الثلاث بدرجة عالية تراوحت من 2.2 إلى 5.7 ضعف المسموح به، في حين لم تتخط البكتيريا الأعداد المسموح بها فى بقية المواقع.
في منطقة الإسكندرية : عانت 10 مواقع من إجمالي 16موقعا تلوثا بكتيريا بدرجات متباينة، كأن أكثرها حدة فى المكس و شرق ابى قير والدخيلة ، فقد بلغ المتوسط السنوى لأعداد الأنواع الثلاثة بين 886- 5360 ضعف المسموح به فى المكس، 52 - 115 ضعف فى شرق ابو قير ، 26 – 47 ضعف المسموح به فى الدخيلة. كما ظهر التلوث البكتيرى فى شواطئ سيدى جابر و الميناء الغربى و الميناء الشرقى لكن بصوره أقل من المكس، بينما كانت شواطئ الأنفوشى والشاطبى وسيدى بشر وجليم أقل تلوثا، فى حين تميزت شواطئ الاستحمام الرئيسية بأنحفاض اعداد البكتريا الضاره بها عن المسموح بها وهى الهانوفيل، البيطاش، المعمورة، المنتزة .
فى منطقة الدلتا : تم رصد التلوث البكتيري فى 7 مواقع من إجمالي 8 مواقع ، كانت رشيد، البرج، جمصة الأكثر تلوثا وكان شاطىء ادكو، دمياط أقل تلوثا .
في المنطقة الشرقية : لم تشهد الشواطئ تلوثا بكتيريا طوال العام، فيما عدا شاطئ بورسعيد الذى تراوحت فيه أعداد الأنواع الثلاثة بين 2 -4.4 ضعف المسموح به.
ثالثاً: علاج مرض التوحد Autism
أعلن باحثون بريطانيون أنه قد يكون لبعض أنواع البكتيريا المفيدة أثر إيجابي في علاج مرض التوحد Autism الذي يصيب عادة الأطفال.
ويقول هؤلاء أن استعمال هذا العلاج ليس المقصود منه تخفيف الاضطرابات المعدية التي تصاحب المرض فحسب، بل يقصد به كذلك تخفيف آثاره النفسي، ويعتزم الباحثون أن يجروا تجارب إكلينيكية للتأكد من صحة افتراضهم.
ومرض التوحد هو إحدى صور الاضطرابات الدماغية، ويصيب عادة الأطفال قبل سن الثالثة، ويستمر معهم بقية العمر،ويصيب المرضى بحالة حادة من الأنطواء على الذات، ويؤثر سلبا بالأساس على قدراتهم اللغوية، وقدرات التواصل مع الآخرين، والتفاعل الاجتماعي.
وينتشر هذا المرض في الذكور أكثر منه في الأناث، كما أن ظهوره غير مرتبط بأي خلفية إثنية أو عرقية أو اجتماعية، وسبب المرض غير محدد حتى الآن، ولكن يعتقد أن ظهوره مرتبط بأسباب وراثية وبيئية، ويصيب حوالي 6 15-شخصا من كل ألف شخص. وعادة ما يعاني مرضى التوحد من اضطرابات معدية مثل الأنتفاخ والإسهال، إذ يتزايد في أحشائهم نوع من البكتيريا الضارة يسمى "كلوستريديا"، وليس معنى ذلك أنها سبب المرض، ولكن سموم هذه البكتيريا ربما تساهم في جعل حالة مرضى التوحد أسوأ.
ويشير الفريق البحثي إلى أنه إذا تم تزويد الجسم بنوع من البكتيريا المفيدة، مثل لاكتوباسيلاس بلأنتارام التي تستطيع أن تخفف من أثر الكلوستريديا، لأنها تلتصق بالبطانة الداخلية للأمعاء وتقويها، وبالتالي تدعم مناعتها ضد الاختراق.
ومن المتوقع أن يقوم الباحثون بإجراء التجارب الإكلينيكية على 70 طفلا توحديا، ولمدة عام كامل، حيث سيتم إعطاء نصفهم مكملات غذائية – كالعصائر أو منتجات الألبان– تحتوي على بكتيريا مفيدة بينما يعطى النصف الآخر عصائر لا تحوي تلك البكتيريا.
وبعد ذلك سيقوم الباحثون بتحليل عينات من فضلات المرضى لمتابعة البكتيريا في أحشائهم، هذا بالتزامن مع رصد التغيرات الجسدية والنفسية التي تطرأ عليهم.
وقد تزايد مؤخرا الاعتقاد بأن المكملات الغذائية أو الدوائية، المحتوية على أنواع من البكتيريا المفيدة، يمكن أن يكون لها دور علاجي فعال، خاصة في حالات الاضطرابات المعدية أو المعوية.
ففي السويد مثلا توصف هذه المكملات بعد العمليات الجراحية للاعتقاد بأنها ترفع من كفاءة مناعة الجسم، بل أن هناك الكثير من الأبحاث الجارية الآن لمعرفة الفائدة العلاجية لهذه البكتيريا في حالات التهاب القولون وسرطان القناة الهضمية.
ويقدر حجم سوق البكتيريا المفيدة، في صورة كبسولات وعصائر ومنتجات ألبان، بحوالي 6 مليارات دولار، وهذه المنتجات موجهة لمرضى التوحد ولغيرهم.
رابعاً: البكتريا المغناطيسية يمكنها استهداف الاورام
يمكن استخدام البكتريا التي تنتج جزيئات مغناطيسية صغيرة لغرض صنع أدوية تستقر في مناطق محددة من الجسم تأتي الجزيئات جاهزة وملفوفة في غشائها البيولوجي الذاتي، ويمكن ربط الجزيئات، مثل الأدوية المضادة للسرطان، بسهولة.
ويمكن للأطباء بعدها توجيه الأدوية إلى منطقة معينة من الجسم باستخدام المغناطيس، لذلك فإن تحديد المنطقة التي تحتاج إلى الدواء، يمكن، نظريا، أن يقلل من التاثيرات الجانبية المضرة للعلاج بالمواد الكيمياوية.
وتنتج البكترياMagnetospirillu magnetotacticum جزيئات مغناطيسية( مشهورة بأسم الصدأ) أقطار
0-50 نانو ميتر، وهذا يعني بأنها صغيرة ما فيه الكفاية للعبور خلال الأبرة التي تزرق تحت الجلد.
ويلاحظ أن هذه البكتريا تستخدم جزيئات الصدأ لتوجيه حركاتها، حيث تصطف الجزيئات في سلسلة تعمل مثل أبرة القمباص داخل الخلايا، سامحة للبكتريا بالتحسس بالمجال المغناطيسي الأرضي لتمييز الأعلى من الأسفل. فالطبيعة قادرة على صنع معادن بيولوجية تثير الدهشة. ولكن لو أمكن استخلاص هذه الجزيئات من الخلايا بأعداد كافية، فإن بإمكانها أن تقود جزيئات الأدوية باهضة الثمن أو السامة إلى مناطق الجسم التي بحاجة إليها. فالأدوية عادة ما تنتقل خلال الجسم. ويمكن للمرضى أن يرتدوا جهاز مغناطيسي كهربائي للمحافظة على الدواء في مكانه. اضافة إلى استهدافه للأورام، ويمكن استخدام هذه التقنية أيضا لمعالجة أمراض موضعية معينة كتصلب الشرايين، ولكن يحذر من أن هذا الاقتراح لايخلو من مخاطر محتملة لأن " استخلاص الجزيئات من داخل الخلايا وجمع كميات كافية منها يمثل المشكلة الاكبر".
ومن المهم أيضا التأكد من أن الجزيئات لن تتكدس، فعندما تتحرك بحرية في الدم، ربما تقودها طبيعتها المغناطيسية إلى التكدس، بدلا من البقاء داخل خلية، وفي أسوأ الاحتمالات، يمكن أن يسبب هذا في إنسداد الأوعية الدموية والتسبب في جلطة.
ويمكن أيضا اختبار طرق خلق جزيئات من المغناطيس أو الحديد النقي بواسطة طرق كيماوية صرفة، بدلا من استخلاصها من البكتريا، فهذه الجزيئات لا تمتلك أي مغناطيسية حقيقية بذاتها ولكن يمكن تحريكها بواسطة مغناطيس، مثل برادة الحديد المجهرية. وعلى أية حال فإن الفائدة الرئيسية من استخدام البكتريا، هو قدرتها على إنتاج جزيئات بكميات كبيرة.
ومن المعوقات هي صعوبة تربية M. magnetotacticum كما أن إنتاج الجزيئات المغناطيسية بكميات كبيرة ليس أمراً مضموناً. ولكن التعديلات الوراثية يمكن أن تستخدم لخلق سلالة أكثر نشاطاً. فلقد حدد علم الجينات مجموعة الجينات المسئولة عن إنتاج الجزيئات، التي يمكن نقلها إلى أنواع أخرى من البكتريا. ولو تمكن علماء البيولوجي من تنفيذ هذا العمل، فستكون أدوية الاستهداف أمراً حقيقياً.
خامساً: استخدام بعض أنواع البكتيريا في علاج تجاعيد الوجه في الوقت الذي تصدر فيه الحكومة الأمريكية والأجهزة التابعة لها البيانات والأبحاث والتقارير التي تخوّف من هجوم بيولوجي على الولايات المتحدة، وتتعرض تلك التقارير للأنواع المحتملة من الأسلحة البيولوجية وكيفية التعامل معها، في هذا الوقت نفسه تنوي إدارة الأغذية والأدوية الأمريكية إصدار قرار بمشروعية استخدام أحد أكثر هذه الأسلحة البيولوجية فتكا من أجل إخفاء تجاعيد الوجه والرقبة!! فقد جاء في خبر بجريدة "النيويورك تايمز" الأمريكية الأسبوع الماضي أن إدارة الأغذية والأدوية الأمريكية تنوي الموافقة في خلال شهر واحد أو أقل على استخدام دواء يعرف تجاريا باسم بوتوكس Botox -موجود بالفعل بالأسواق الأمريكية- من أجل الأغراض التجميلية إلى جانب استخداماته الحالية.
وبوتوكس هو الاسم التجاري لسموم بكتيريا البوتيولينوم أو توكسين البوتيولينوم Botulinum toxin التي بإمكانها شل بل وقتل ضحيتها إذا تم تناولها في بعض الأغذية الفاسدة. إلا أن إدارة الأغذية والأدوية الأمريكية سمحت باستخدامه عام 1989 من أجل معالجة حالتين مرضيتين بالعين يسببهما تقلص عضلي شديد يؤدي في الحالة الأولى إلى عدم قدرة المريض على فتح جفنه وفي الحالة الثانية إلى حول العين. ويكون العلاج في هاتين الحالتين من خلال حقن كمية صغيرة من التوكسين في العضلة المتقلصة، وهو ما يؤدي إلى شلّها وبالتالي معالجة الحالة تماما إلى أن ينتهي مفعول التوكسين.
إلا أن أطباء التجميل لاحظوا منذ أوائل التسعينيات أن حقن كميات صغيرة من التوكسين في عضلات الجبين وبين العينين وحول الفم وأيضا في عضلات الرقبة يؤدي إلى شلل تلك العضلات، وبالتالي اختفاء التجاعيد التي تنتج عن تقلصها! حتى أن استخدام البوتوكس انتشر بين نجوم ونجمات هوليود كأكثر أهم طرق القضاء على التجاعيد والمحافظة على الشباب الزائف . المشكلة أن البوتوكس مع أنه يقضي على التجاعيد دون آثار جانبية مهمة تذكر إذا تم حقنه بطريقة سليمة، فإن شلل العضلات يمنع الممثل من قدرته على التعبير السليم! فعلى سبيل المثال، يذكر أن أهم وأكثر الأماكن التي يقرر النجوم حقن بوتوكس فيها هي عضلة الجبين وما بين العينين، وهو ما يؤدي إلى عدم قدرة الشخص على التعبير عن الغضب بسبب شلل العضلات وبالتالي عدم القدرة على تقليصها، كما أن الممثل لا يستطيع أن يرفع حاجبه إذا طُلب منه ذلك!
ما هو توكسين البوتيولينوم؟
كيف يعمل من أجل إخفاء التجاعيد. توكسين البوتيولينوم هو أكثر المواد سميّة على الإطلاق على حد قول الطبيب الأمريكي "ستيفن آرنون"، مدير برنامج الوقاية من مرض بوتيوليزم (أو تسمم اللحم) Botulism للأطفال الرضّع بكاليفورنيا.
وينتج هذا التوكسين أثناء نمو نوع من أنواع البكتيريا المعروف باسم كلوستريديوم بوتيولينوم Clostridium botulinum. هذا النوع من البكتيريا وبذورها الجرثومية spores ينتشر في الطبيعة داخل التربة والرواسب البحرية وعلى الفواكه والخضر بالإضافة إلى الكثير من الأكلات البحرية.
إلا أن البكتيريا نفسها وبذورها الجرثومية آمنة تماما، ولا تسبب أية أضرار إلا إذا بدأت في أنتاج التوكسين القاتل.
وهذا التوكسين ينتج من البكتيريا في حالة وجود بعض الظروف الملائمة لنمو البكتريا نفسها، مثل: أنعدام الأكسوجين، وتوفر مستويات منخفضة من الحموضة ودرجات حرارة ما بيـن 45-49 درجة مئوية. وتتوفر مثل تلك الظروف في حالة تخزين أو تعليب الأغذية سواء في المنزل أو من قبل شركات الأغذية بطرق غير سليمة.
حين يدخل التوكسين إلى الجسم يبدأ في الاتحاد مع أطراف الأعصاب عند نقطة دخولها إلى العضلات لتمنعها من إطلاق المادة الكيماوية المعروفة بالأسيتايل كولين acetyl choline التي تعطي الإشارة إلى العضلة لتبدأ في الأنقباض، وهو ما يؤدي إلى ضعف وشلل عضلات الجسم، بدءا بعضلات الرأس وأنتقالا إلى باقي عضلات الجسم بما في ذلك العضلات المسئولة عن عملية التنفس. وبسبب شلل عضلات التنفس كأن البوتيوليسم في الماضي يتسبب في وفاة أكثر من 70% من ضحاياه إلا أنه ومنذ تصنيع جهاز التنفس الصناعي فقد أنخفضت نسب الوفيات كثيرا.
حيث كأنت تلك النسب في الثمأنينيات بالولايات المتحدة الأمريكية حوالي 9%، في حين أنخفضت أكثر بحلول عام 1993 لتبلغ نسبة الوفيات 2% فقط من مصابي البوتيوليسم. ومع ذلك فأن الشفاء من ذلك المرض الخطير حتى في ظل ظروف علاجية ملائمة عملية بطيئة للغاية، حيث لا يتم الشفاء التام إلا عندما تنمو أطراف عصبية جديدة بدلا من المصابة، تلك العملية التي تستغرق عدة أشهر.
في حالة اكتشاف الإصابة بالبوتيوليسم في مراحله المبكرة، يتم حقن المصاب بمصل مضاد للتوكسين قد تم تجهيزه من الخيول، ويقلل ذلك من حدة الإصابة حيث يتحد بالتوكسين في الدم الذي لم يتحد بعد مع أطراف الأعصاب.
إلا أن هذا المصل يمثل خطورة بالنسبة لبعض الأشخاص الذين قد يصابون بحساسية تعرف بالعوار anaphylaxis، وهي حساسية قد تودي بحياة المريض، وبالتالي لا يُعطى هذا المصل لكل المرضى ولا يعطى أبدا للأطفال الرضع.
البوتوكس يخفي التجاعيد.. والتعبير
أما البوتوكس فهو الاسم التجاري للنوع A من هذا التوكسين القاتل الذي تم إعداده بشكل منقح من بكتيريا الكلوستريديوم بوتيولينوم. وفي حين أن الجرعة القاتلة في الأنسأن تعتبر 3000 وحدة من التوكسين، فأنه لا يتم حقن العضلات المستهدفة إلا بـ 10-30 وحدة، مثل العضلة المجعدة في مفرق الحاجبين، وهو ما ينتج عنه اختفاء تجعيدة التكشير في الجبين. وعملية الحقن هذه لا تستغرق سوى دقائق معدودة ينصح المريض بعدها بأن يظل قاعدا أو واقفا لمدة 4-6 ساعات بعد الحقن حتى لا يتسرب التوكسين إلى العضلات المجاورة، وهو ما قد يؤدي إلى تدلّي أحد الجفنين، إلا أنه حتى هذا الأثر الجأنبي الذي قد يحدث تذهب آثاره بعد أسبوعين أو ثلاثة. يبدأ مفعول التوكسين في إخفاء تجعيدة التكشير بعد حوالي 3-4 أيام ويستمر لمدة 3-5 أشهر حتى يختفي أثر المفعول مرة أخرى وبعده يتم حقن العضلة بالبوتوكس مرة أخرى حتى تستمر التجعيدة في الاختفاء.
ويتم تكرار الحقن ما بين 3-4 مرات على مرور عام واحد، وبعدها غالبا ما يستمر المفعول لمدة قد تصل إلى 18 شهرا. أما الأسعار فتتراوح ما بين 300 إلى أكثر من 1000 دولار للحقنة الواحدة.
ومع أن إدارة الأغذية والأدوية الأمريكية لم توافق حتى الأن على استخدام البوتوكس للأغراض التجميلية، فأن الأطباء يستخدمونه لهذا الغرض منذ أكثر من 10 أعوام؛ حيث تجيز القوأنين الأمريكية استخدام أحد الأدوية التي قد أجيز استخدامها لغرض ما من أجل أغراض أخرى، إلا أنها لا تجيز لشركة الأدوية المنتجة للدواء الإعلأن إلا عن الاستخدام الرسمي للدواء. ويتوقع إثر موافقة إدارة الأغذية والأدوية الأمريكية على استخدام البوتوكس للأغراض التجميلية أن تقوم الشركة المنتجة له بحملة دعاية مكثفة يتوقع أن تنافس حملات الدعاية للفياجرا، وهو ما قد يزيد من استخدام الدواء العام القادم بمعدل 50% عن العام الماضي.
يستخدم البوتوكس أيضا في علاج الصداع النصفي، حيث لاحظ أطباء التجميل أن كثيرين من مرضى الصداع النصفي تتحسن حالتهم بعد حقن الدواء من أجل إخفاء التجاعيد، كما يستخدم في علاج آلام الظهر وتشنج عضلات الأطراف.
والأن هل يأتي اليوم الذي تختفي فيه التجاعيد من على وجوه مفرّغة من القدرة على التعبير؟ وهل أصبحت المظاهر الزائفة أهم عندنا من قدرتنا على إظهار مشاعرنا وأحاسيسنا دون الحاجة إلى شرحها؟ فلنر ماذا تأتي به الأيام.
سادساً:الدور الذي تلعبه البكتيريا في حماية الآثار ( إعادة تصنيع الموارد الأرضية)
تلعب البكتيريا دور لا غنى عنه في إعادة تصنيع الموارد الأرضية وكذلك بالطريقة التي يمكن أن تؤثر بها على البيئة . لذا أجريت دراسة حول نمو وإنتاج البكتيريا في الرواسب البحرية الضحلة والعميقة . فمن المعروف أن تلك الطبقات يمكنها أن تحتوي على 1 × 1210 خلية / سم 3 (1.000.000.000.000 خلية /مل) ولكن ما لا يعد معروفاً جيداً هو الدور الذي تقوم به البكتيريا هناك في مقابل ما تقوم به عند عزلها ونموها في أنبوبة اختبار وكذلك النسبة التي توجد بها . وربما يعتبر ذلك أساسياً عند محاولة فهم دور البكتيريا في أشياء مثل الإحماء الشامل وبصفة خاصة إذا عرفنا أن 70% من سطح الأرض يكون مغطى بماء البحر وبالتالي بالرواسب البحرية . وكذلك في البحث عن البكتيريا في طبقات الرواسب على بعد 500 متر أسفل قاع البحر. ومن المعتقد بشكل أساسي أنه في مستودعات النفط تمتد الحياة البكتيرية وبالتالي الغلاف الحيوي فقط على بعد عشرات قليلة من الأمتار أسفل سطح الأرض، وعلى الرغم من ذلك فلا يمكن تفسير كيفية وجود البكتيريا هناك أو كيفية بقائها على قيد الحياة لمدة طويلة جداً في الرواسب منذ ملايين السنين !.
ولقد قام مجموعة من الباحثون في علم الأحياء المجهري الأرضي بجامعة برستول بالتعاون مع وحدة الكيمياء الأرضية العضوية بقسم الكيميــاء للبحث في دور البكتيــريا في الحفاظ على الجزيئات المتحجرة (الآثار الحيوية) المستخدمة لتقدير درجات حرارة سطح البحر عبر الزمن (علم المناخ القديم ).
كما تم إنشاء معمل للسموم البيئية لتقييم الأداء البيئي لنواتج سوائل الحفر مبكراً والتأكد من تطوير مواد جديدة مناسبة، والإمداد بالدعم التقني لكل خصائص سوائل الحفر والبيئة وكذلك دراسة الطرق التي يمكن عن طريقها استخدام البكتيريا والتقنية الحيوية في سوائل الحفر وحقول النفط .
كما قام فريق البحث بدراسة استخدام الكيماويات "البيئية" في سوائل الحفر وتمثلت مهمتهم في استبدال بعض المواد الكيميائية السامة أو الدائمة القابلة للتحلل حيوياً بشكل رديء والتي تستخدم في حقول البترول بصورة شائعة.
سابعا : البكتريا تمنع حصوات الكلى
وفي هذا الإطار، أفادت دراسة علمية حديثة بأن علاج المرضى بالبكتريا قد يكون وسيلة فعالة لتقليل مخاطر تكون حصوات الكلى.
وتوصلت الدراسة إلى أن الأشخاص الذين يحملون بشكل طبيعي البكتريا من نوع "اوكسالوبكتر فورميجينز" أقل عرضة لمشكلات الكلى تلك بنسبة 70 في المئة.
ومن خلال الدراسة لتي قام بها فريق جامعة بوسطن بين 247 مريضاً يعانون من تكرار تكون حصوات اوكسالات الكالسيوم
59 شخصاً، كانت النتيجة أن 17 في المئة فقط من مجموعة المرضى هي التي بها ذلك النوع من البكتريا مقابل نسبة 38 في المئة من المجموعة السليمة.
وأشار البوفيسور ديفيد كوفمان إلى أن تلك النتائج ذات أهمية علاجية كبيرة، ولا يزال احتمال استخدام ذلك النوع من البكتريا كعلاج في مراحل البحث الأولى، حيث يدرس الباحثون في جامعة بوسطن الأمريكية احتمال استخدام تلك البكتريا كوسيلة "علاج حيوي بدائي".
وتعمل بكتريا "اوكسالوبكتر فورميجينز" على تكسير أملاح الاوكسالات في الأمعاء وهي موجودة بكميات كبيرة في البالغين.
وحصوات الكلى هي عبارة عن كتل صلبة تتكون من المواد التي يتخلص منها الجسم في البول، ويتراوح حجمها عادة ما بين مقدار حبة الرمل إلى حجم اللؤلؤة، هي ناعمة أو خشنة وصفراء أو بنية اللون، وما أن تتكون الحصوة في الكلى يمكنها الانتقال إلى أجزاء اخرى من الجهاز البولي حيث تبطئ من انسياب البول وتسبب الالتهاب والالام الشديدة وقد تؤدي إلى الفشل الكلوي، وتتكون 80 في المئة من حصوات الكلى من مركب يسمى "اوكسالات الكالسيوم".
ورغم ذلك .. قد تقتل حامليها
وعن أخطار البكتريا النافعة، أفاد باحثون هولنديون بأن البكتريا النافعة التي يشيع وجودها في المحفزات الحيوية في الزبادي وبعض المشروبات قد تتسبب في وفاة الأشخاص المصابين بالتهابات حادة في البنكرياس.
وأشار باحثون إلى أن عدد المتوفين من مرضى التهاب البنكرياس الحاد الذين أعطيت لهم مكملات المحفزات الحيوية لمنع إصابتهم بالعدوى زاد عن مثلي من تلقوا عقاقير وهمية.
وأشار هاين جوزين وزملاؤه في مركز جامعة اوتريخت الطبي بهولندا، إلى أن الآثار السلبية للمحفزات الحيوية التي ذكرت هنا لم تكن متوقعة وأن دراسات كثيرة ربطت المحفزات الحيوية بخفض العدوى في التهابات البنكرياس.
وتحتوي المحفزات الحيوية على كائنات دقيقة عادة ما تسمى بكتريا نافعة أو مفيدة تستقر في الأمعاء، وتباع هذه المحفزات كمكملات غذائية وأن كانت موجودة بشكل طبيعي في الكثير من الغذاء المتخمر بما في ذلك الزبادي وعصائر بعينها، وعادةً ما يحمل البشر كميات كبيرة من البكتريا في أمعائهم وهي أساسية في عملية الهضم وعمل جهاز المناعة، كما تلعب أدواراً مفيدة أخرى على الارجح، ويمكنها أيضاً التغلب على البكتريا الضارة التي قد تسبب أمراضاً.
وقال خبراء أخرون أنه على الرغم من أن المحفزات الحيوية آمنة فإنه يجب عدم إعطائها لمرضى مصابين بالتهابات حادة في البنكرياس وهو مرض عادة ما تسببه حصيات المرارة أو الافراط في شرب الكحول وليس له علاج محدد.
ثامنا: بكتريا الجمال والرشاقة0الزبادي
- أوضحت دراسة فرنسية جديدة أن الشخص الذي يتناول كل عام 20 كيلو جراماً من الزبادي يتناول في نفس الوقت 20 مليار نوع من البكتريا، حسب جريدة عمان اليوم. ويعرف أن معظم البكتيريا الموجودة في الزبادي من الأنواع المفيدة للجسم.وينفي البروفيسور الفرنسي هيرفيه تيس الباحث في المعهد القومي الفرنسي للأبحاث الزراعية أن يكون لبكتريا الزبادي أية أضرار واصفا جميع انواع البكتريا الموجودة في الزبادي بانها بكتريا الجمال والرشاقة.
اكد البروفيسور الفرنسي ان الزبادي كله فوائد فهو يجمع بين المياه والمواد الدسمة والبروتين والكالسيوم.
ورغم اتفاق الباحثين على فوائد الزبادي إلا انه لم يتم بعد التأكد من صحة ما تروج له بعض الشركات الكبرى المتخصصة في صناعة الزبادي عن فوائد انواع الزبادي الجديدة مثل الزبادي المضاد للإرهاق والزبادي المخفض لنسبة الكوليسترول في الدم والزبادي الذي يقي من الإصابة بسرطان القولون او الزبادي الذي يقي من الإصابة بأمراض القلب والشرايين.
وجميع الآراء تتفق على أن أول من صنع الزبادي هم رعاة الغنم البدو في الاناضول في القرن التاسع الميلادي بهدف الاحتفاظ باللبن صالحا للاستخدام لفترات طويلة.
تاسعا : بكتريا معدلة وراثيا لتوصيل العقاقير الطبية
-: نجح العلماء فى تذليل العقبة التقليدية أمام فاعلية المضادات الحيوية، والمتمثلة في ضعف أثرها مع تكرار الاستعمال لظهور سلالات جديدة من البكتيريا لديها القدرة على مقاومة تلك المضادات الحيوية.
وبدأ العلماء فى إنتاج بكتريا صناعية يمكنها إفراز مواد كيميائية أثبتت أنها يمكن أن تعمل كعقاقير طبية فعالة.
وعلى مدار السنوات الماضية تطورت البكتريا لتقاوم المضادات الحيوية ، مما زاد من نسبة الأمراض المقاومة للعقاقير الطبية وبالتالي ارتفاع نسبة الوفيات.
ولكى تأتى المضادات الحيوية بالنتيجة المرجوة، كان العلماء يركزون على تعطيل الدفاع الكيميائى للفطريات والبكتريا، ولكن البكتريا كان تكتسب مقاومة وتصبح أشرس مما كانت، وعلى هذا فقد اتجه الباحثون أيضا إلى البكتريا المعدلة وراثيا لتوصيل المواد الكيميائية مباشرة ، ومع أن هذا الطريقة قد أتت بنتائج مرضية لدى تجربتها على الحيوانات المعملية ، إلا أنها لم تستخدم بعد فى التصدى للأمراض البشرية المعدية.
عاشرا : العلماء يطورون بكتريا رقمية لتحقيق التقدم في أبحاث الطب الحيوي
استطاع باحثون في جامعة شيكاغو ومعمل ارجنون القومي عن طريق إنتاج محاكاة بالكمبيوتر، دراسة العلاقة بين التقلبات الكيميائية الحيوية ضمن نطاق الخلية الواحدة وسلوك الخلية عند تفاعلها مع الخلايا الأخرى وبيئتها.
ويمكن استخدام المحاكاة التي يطلق عليها AgentCell أو الخلية العميلة في تطبيقات عديدة في أبحاث السرطان وتطوير الأدوية ومكافحة الارهاب البيولوجي. وتقتصر أنواع المحاكاة الأخرى للأنظمة البيولوجية على المستوى الجزيئي، مستوى الخلية الوحيدة او مستوى أعداد البكتريا.
ويمكن ل AgentCell ان تقوم بالتزامن بمحاكاة النشاط على كافة المستويات الثلاثة، وهو شيء يعتقد الباحثون أنه لا يمكن لأي برنامج كمبيوتر آخر أن يقوم به.
وقال ثيري ايموينت، عالم أبحاث في معمل فيليب كلوزيل بجامعة شيكاغو (من خلال AgentCell يمكننا محاكاة سلوك المجموعة الكاملة للخلايا عند شعورها ببيئتها والاستجابة للمؤثرات والتحرك في العالم الثلاثي الأبعاد)
وقد تأكد ايمونيت وزملاؤه من دقة AgentCell في التجارب البيولوجية، ف AgentCell تمكن العلماء الآن من القيام على نحو سريع بتجارب الاختبار على الكمبيوتر مما يوفر وقتهم الثمين للعمل في وقت لاحق.
ومما يذكر ان ايمونيت هو المؤلف الرئيسي لبحث أعلن عن تطور AgentCell تم نشره مؤخراً.
وسوف يتم استخدام AgentCell لتحقيق الهدف الرئيسي في بيولوجية الخلية الواحدة اليوم وهو : توثيق الصلة بين التقلبات الكيميائية الحيوية الداخلية والسلوك الخلوي.
ويقول امونيت (هناك اعتقاد ان هذه التقلبات سوف يتم إظهارها في سلوك الخلية الذي تم إظهاره تجريبياً بواسطة جون سوديش ودانيل كوشلاند في 1976، وقد تكشف أيضا عن سبب تصرف الخلايا أحيانا مثل الأفراد أحيانا كجزء من المجتمع.
وقد تم تصنيع AgentCell من خلال برنامج كمبيوتر، قام الباحثون بتطويره لمحاكاة أسواق الأسهم والسلوك الاجتماعي والحروب.
وقد بدأ معمل كلوزيل تعاونه مع الباحثين بعد اقتراح من روبرت روزنر، مدير ارجون، وويليام راثر بروفيسور علم الفلك وفيزياء النجوم بجامعة شيكاغو.
وقبل الانتقال إلي معمل كلوزيل، عمل ايمونيت مع روزنر لتطوير المحاكاة لفهم كيف تقوم الشمس بعكس مجالها المغنطيسي كل 11 سنة.
وكل خلية رقمية في AgentCell هي خلية تخيلية لبكتريا Escherichia coli وهي بكتريا وحيدة الخلية، مجهزة بالمكونات التخيلية اللازمة للبحث عن الطعام.
وتحتوي هذه الخلايا البكتيرية الرقمية على النظام الخاص بها الذي يقوم بإرسال الاشارات الكيميائية الحيوية المسؤولة عن الحركة الخلوية. كما انها تحتوي ايضا على زوائد تستخدمها الخلايا للدفع والمحركات التي تقوم بدفعها.
وقد قام ايمونيت وزملاؤه بتصميم نظام البكتريا الرقمية على هيئة نماذج بحيث يتم وضع المكونات الإضافية فيما بعد.
ويقول ايمونيت ان النموذج الحالي بسيط للغاية، وان الشيء الوحيد الأساسي الذي تحتوي عليه هذه الخلايا هو النظام الحسي.
ويمكن أيضا إضافة مكونات إضافية تحاكي العمليات الحيوية الأخرى مثل الانشطار الخلوي. ويتوفر هذا البرنامج للأعضاء الآخرين في المجتمع البحثي.
ويقول ايمونيت إن هناك أمل أن يقوم آخرون بتعديل الشفرة او إضافة قدرات جديدة. وسوف يتم توفير الشفرة قريبا لتنزيلها من على موقع الإنترنت
www.agentcell. org وقد أظهرت AgentCell فوائد لمعمل كلوزيل، بالرغم من شكلها البسيط الحالي. وقد اكتشف ايموينت أن هناك نوعا واحدا من البروتين يقوم بالتحكم في حساسية نظام الإشارات الحيوية في البكتريا مما يساعدها على البحث عن الطعام.
وقال ايمونيت انه عند تغير مستوى البروتين، سوف يعمل ذلك على تغيير حساسية الخلية.
واحيانا، يكون القيام بالتجربة الفعلية غير مرغوب فيه. فالإعداد للهجوم البيولوجي يعتبر مثالاً واحداً.
فيمكنك فعلا محاولة محاكاة التجارب الخطرة، اذا قمت بخلط نوع ممرض مع نوع صديق، لترى أي منهما سوف يفوز وبأي سرعة.
الحادي عشر : البكتريا والمضادات الحيوية
بكتريا ام ار اس ايه هي اختصار لاي بكتريا مقاومة للمضادات التقليدية
أشار بحث إلى أن دراسة البكتيريا في التربة قد يقدم معلومات هامة بشأن فهم كيفية قيام البكتريا العنيدة بتطوير مقاومة للمضادات الحيوية.
واختبر علماء كنديون 480 نوعا من بكتريا التربة ليكتشفوا أن كل واحدة منها لديها نوعا من المقاومة للأصناف الرئيسة من المضادات الحيوية.
وتشير هذه النتائج، التي نشرت في دورية العلوم، إلى أن البكتريا لديها مهارات منذ القدم على التخفي عن عدوها وإفشاله.
وقد توضح هذه النتائج أيضا كيفية تطوير المقاومة بشكل سريع للعقاقير الجديدة.
المعروف أن هناك مخاوف متزايدة من البكتريا العنيدة المقاومة للادوية، مثل بكتريا إم آر إس إيه المسببة للعدوى والتي تسبب خطورة في أماكن مثل المستشفيات، والتي لم يعد الاطباء قادرين على القضاء عليها بالمضادات الحيوية التقليدية.
ويتلقى الأطباء تحذيرات من الاستخدام المفرط للمضادات الحيوية حيث يبدو أن للبكتريا قدرة مذهلة على تحييد تأثيرها.
وقال كبير الباحثين البروفسور جيري رايت، من جامعة ماكماستر في أونتاريو، إن عمل فريقه يمكن أن يسهم في فهم أفضل لكيفية تطوير البكتريا لمقاومتها، وبالتالي المساعدة في تطوير عقاقير جديدة أكثر فعالية.
وركز الباحثون على سلالات من بكتريا التربة تدعى أكتينومايستيز، التي تستخدم في إنتاج حوالي ثلثي جميع المضادات الحيوية المعروفة.
وأجرى الباحثون اختبارات على مقاومة البكتريا لـ 21 نوعا من المضادات الحيوية شائعة الاستخدام، وحللوا تركيبتها الجينية في محاولة لتحديد طبيعة المقاومة التي تبديها.
وتوصل العلماء إلى أن كل سلالة تقاوم سبعة أو ثمانية مضادات حيوية في المتوسط، بينما وجدوا أن هناك سلالتين قاومتا 15 نوعا من أصل 21 من المضادات الحيوية.
واكتشف العلماء أن المقاومة التي تبديها بكتريا التربة لواحد من أكثر أنواع المضادات الحيوية استخداما وهو الفانكومايسن تتطابق مع تلك التي وجدت في البكتريا المسببة للامراض في المستشفيات.
كما وجد العلماء مقاومة من جانب البكتريا العنيدة لنوع جديد من المضادات الحيوية يدعى تليثرومايسين والذي لم يسمح باستخدامه سوى عام 2004.
وقال البروفسور رايت "إن العلاقة بين المقاومة التي تنتجها البكتريا في المعمل وتلك التي تطورها في التربة لعقار فانكومايسن توضح أهمية دراسة مقاومة البكتريا في التربة بهدف إمكانية التنبؤ بمستقبل مقاومتها داخل المعمل وبشكل منطقي.
وأضاف "يشير ذلك إلى أن التربة تمثل مصدرا غير مدرك لتطوير المقاومة والتي تحمل إمكانية الوصول إلى المعامل".
وقال د. باجيراث سين، المدير العلمي لمعاهد أبحاث الصحة للمناعة والعدوى الكندية ، إن "اكتشاف د. رايت يشير إلى حقيقة أنه في الطبيعة، تعيش بكتريا في التربة في بيئة عدائية للغاية".
وتابع بقوله "وهي تواجه ذلك بتطوير مقاومة للمضادات الحيوية التي تنتجها أنواع البكتريا الاخرى في التربة".
وقال د. آلان جونسون، الخبير في مجال مقاومة المضادات الحيوية بهيئة الوقاية الصحية، إن الدراسة تبرز أهمية دراسة بكتريا التربة للتوصل إلى مفاتيح حول كيفية تطوير البكتريا للمقاومة ضد المضادات الحيوية.
الثاني عشر : كينيا تنتج بكتريا لمكافحة البعوض
مرضى بالملاريا بأحد مستشفيات كينيا (رويترز-أرشيف)
قالت هيئة أبحاث دولية أمس إن كينيا تخطط لافتتاح أول مصنع مخصص لإنتاج المبيدات البكتيرية للمساعدة في مكافحة مرض الملاريا الذي يعتبر أكبر أسباب الوفيات في القارة الأفريقية.
وقال المركز الدولي لفسيولوجيا الحشرات والبيئة إن المصنع الذي يكلف 1.5 مليون دولار سيبدأ العمل فيه في غضون ستة أسابيع. وسيقوم المصنع بإنتاج ما بين سبعة وثمانية أطنان سنويا من نوع من البكتريا العضوية. وسيتم توزيع البكتريا على أكثر التجمعات إصابة بالمرض في المناطق الساحلية والتلال الغربية من البلاد.
وكان هذا المبيد الذي يمكن رشه على الماء والمزروعات ليفتك بالبعوض المسبب للملاريا متاحا منذ 20 عاما إلا أنه لم يكن يستخدم على نطاق واسع في أفريقيا بسبب ارتفاع تكلفته.
وسيقلص إنتاج هذه البكتريا في كينيا من تكلفتها إلى الثلث. وقال جو تشونغلي سفير الصين لدى كينيا إن كينيا ستنفق نحو 40 ألف دولار سنويا لاستيراد البكتريا من الصين لاستخدامها في مجال المكافحة الحيوية لآفات الحاصلات البستانية.
ويقتل المرض نحو 3000 طفل يوميا ويكلف القارة الأفريقية نحو 12 مليار دولار سنويا.
الثالث عشر :بكتريا تحمي الأطفال من الإصابة بالإيدز
اكتشف العلماء في الولايات المتحدة نوعاً من البكتريا غير الضارة في فم الإنسان بمقدورها حماية الإنسان من الإصابة بفيروس الإيدز، إذ يذهب أحد الأبحاث التي أجريت في جامعة "إلينوي" في شيكاغو إلى أن بكتريا "اللاكتوباسيلاس" يمكن أن تقدم أسلوبا جديدا للحيلولة دون انتقال عدوى الإيدز وبالأخص بين الأمهات الحاملات للمرض وأطفالهن الرضع أثناء فترة الرضاعة، فقد أوضحت الدراسة التي أشرف عليها "لين تاو" أن هناك ستة أنواع من بكتريا "اللاكتوباسيلاس" تقوم بإنتاج البروتينات التي تغلف بالغلاف السكري المميز الذي يحيط بالفيروس.
وهذا الغلاف يخفي الفيروس حتى لا يدمره النظام المناعي في الجسم غير أن هذه البكتريا يمكنها التعرف على هذه الطبقة السكرية والقيام بدور خلايا مناعية بديلة بحيث تبطل مفعول الفيروس. الجدير بالذكر انه في الوقت الحالي يصاب مايقرب من ثمانمئة ألف طفل كل عام بفيروس الإيدز عن طريق الرضاعة
الرابع عشر : الحموضه والحرقان بالمعده ؟؟
كثير منا يعاني من الحموضه الزائده في المعده فتسبب آلاماً مبرحه وربما أدت إلى قرحة المعده ومن المعروف إن المعده والأمعاء تحتوي علــــــى بكتريا للهضم وتتجاوز أنواعها الموجوده في الجهاز الهضمي أكثر من (3000) نوع من البكتريا وعنـــد عدم توفر هذه البكتريا فإن إفرازات المعده والكبد من الأحماض تبقى بحالتها فتحدث الحرقان ولمعالجة هذه المشكله هناك بكتريا على هيــئة كبسولات وتحمل الإسم ( Ultra Acidophilus) ومتوفره في محلات GNC وربما بعض الصيدليــات تؤخذ حبه واحده وسط أوبعد كل وجبه لمدة شهر بمعدل 3 حبات يومياً .. فتعطي نتائج ممتازه وتزود الجهاز الهضمي بالبكتريا اللازمه فتزول الحموضه ..ويستحسن أثناء تناول البكتريا تقليل كمية الطعام وتناول السلطه المحتويه على الألياف ..
12 ماهو التحصين ؟
كلنا نعرف أن الطفل عند الولادة يمتد مناعته من المناعة المكتسبة التي يحصل عليها من الرضاعة الطبيعية لصدر الأم ، وتعتبر هذه هي المرحلة الأولى لمناعة الطفل ، ثم تأتي المرحلة الثانية من المناعة المكتسبة والمتمثلة في التحصينات باللقاحات التي تقوم بتعريف الجهاز المناعي لدى الطفل بنوعية الفيروس أو البكتريا ليقوم الجهاز المناعي لدى الطفل ببناء الأجسام المضادة لكل لقاح فيروسي أو بكتيري وبالتالي بناء خط دفاع مناعي للجسم ضد الاصابه المفاجئة ببعض الفيروسات والجراثيم.
واللقاحات هذه عبارة عن فيروسات موهنة أو بكتريا موهنة تم شل القدرة المرضية لها ، وبالتالي يسهل إعطاءها لطفل حتى يتمكن جهازه المناعي من بناء أجسام مضادة لبعض الأمراض مثل الحصبة – السعال الديكي – الدفتيريا – الحصبة الألمانية – شلل الأطفال – النكاف .
الخامس عشر :دور البكتريا في السلم بكتريا تحلل الديناميت:
استطاع العلماء الأمريكيون إنتاج نوع من البكتريا له القدرة على تحليل النيتروجليسرين "الديناميت" إلى ماء وغاز ثاني أكسيد الكربون. وهذا يعنى أنه بمساعدة هذه البكتريا يمكن تنظيف مستودعات وحاويات المواد لمتف جرة بتكلفة أقل ب 10- 100 مرة من الطرق التقليدية المتبعة حاليا. بكتريا تلتهم المتفجرات:نجح فريق من الباحثين، في جامعة برلين، في تطوير سلالة من البكتريا تتمثل موهبتها في التهام المتفجرات، وتعمل هذه البكتريا على تحليل مادتي (TNT) و(TND) المتفجريين من خلال تحطيم النيتروجين المركب الموجود في جزيء المادتين، ويتحول النيتروجين الناتج إلى مخصب طبيعي للتربة، وسيؤدي هذا النوع من البكتريا إلى إزالة 70% من بقايا مواد المتفجرات الملوثة للتربة.بكتريا تدمر المركّبات المعقدة:نجح فريق من الباحثين، في جامعة براونشيفنج، في إنتاج سلالة من البكتريا تعمل على تدمير الهيدروكربونات الأروماتية- البنزين والطولوين والزيلين - التي يعتمد عليها التركيب الكيماوى لكل المواد المتفجرة. وتتم تغذية هذه البكتريا في التربة على شبكة من الأنابيب داخل التربة طوال فترة عملها. ويقول الباحثون إن هذه الطريقة قادرة على إزالة 69% من التلوث العسكري الحالي.نحلة للكشف عن القنابل: نجح فريق من الباحثين في معمل أبحاث "ناشيونال باسيفيك نورثويست "التابع لوكالة الطاقة الأمريكية في إنتاج نوع من النحل المهندس وراثيا يمكن تزويده بلاقطات صغيرة للكشف عن الألغام والقنابل والقذائف التي لم تنفجر بعد، مستغلين قدرة النحل على جذب الغبار وأي مسحوق أثناء طيرانه، حيث يقومون بمتابعة طيران هذا النحل المزود باللاقطات أثناء تجواله لجمع الرحيق من الأزهار وبعد عودته إلى الخلية يقومون بتسجيل وجود أي أثر للمتفجرات من خلال جهاز حديث تم تصنيعه في معامل أبحاث نيومكسيكو الوطنية.نباتات المتفجرات:كشفت الأبحاث التي أجرتها مجموعة خبراء في الولايات المتحدة عن أنه بوسع النباتات أن تقلل من خطر النيتروجليسرين وثالث نترات الطولوين TNT ، دون مساعدة من الكائنات العضوية الدقيقة، مثل البكتريا والفطريات. ومن الخطورة بمكان، في الوقت الحاضر، استصلاح مواقع الذخيرة القديمة من أجل تشييد مبانٍ فوقها، ولكن ذلك قابل للتغيير إذا ما استخدمت النباتات الرخيصة في استخلاص أو نزع المتفجرات من التربة والماء بتحليلها وتفكيكها. فقد أوضح جو هيوز وزملاؤه في كلية هندسة جورج براون التابعة لجامعة رايس فى هيوستن أن نباتات جار النهر تستطيع امتصاص مادة TNT والتقليل من شأنها ولم يعثر على TNT في أنسجتها دليلا على قدرتها على تأييض (تمثل) مادة TNT. وقد أوضح الفريق أن النباتات تعالج مادةTNT ومنتجاتها المختلفة في حجيرات خلوية تدعى حويصلات حيث تتحلل هناك قبل أن تفرز، وذلك مماثل للطريقة التي تفرز بها أكبادنا السموم. ويعتقد هيوز أنه في خلال عشرة أيام يمكن استخدام النباتات بطريقة اعتيادية لتنظيف مستودعات الذخيرة الملوثة.
وقد أوضح (جريجورى بان) وزملاؤه من جامعة ميريلاند في مقاطعة بالتيمور أن خلايا نبات بنجر السكر وعصارته تستطيع أن تمتص المادة المتفجرة وأن تقلل من شأنها. ويقوم مركز الجيش البيئي في ميريلاند بمحاولات للارتقاء بنظام أعشاب البرك للقيام بأعمال تنظيف رئيسية وذلك عن طريق عزل ونقل الجينات المسئولة عن هذه الصفات إلى نباتات سهلة النمو في الظروف المحيطة بمستودعات الذخيرة.الهندسة الوراثية وبحيرات البترول عقب حرب الخليج الثانية التلوث بالبترول يعد من الظواهر الحديثة نتيجة الاعتماد عليه كأحد المصادر الحيوية للطاقة، والمتأمل للكثير من الأماكن المطلة على البحار مثل المدن الساحلية يجده على رمال الشاطيء في صورة مخلفات أو بقع سوداء فوق مياه البحار والمحيطات، مما يسبب الكثير من الأضرار لرواد هذه الشواطيء ومختلف الكائنات البحرية.ومن الآثار الخطيرة لتلوث المياه بزيت البترول أن تعمل بقعة الزيت البترولية كمذيب لبعض المواد التي تلقى في البحار مثل المبيدات الحشرية والمنظفات وغيرها، حيث يؤدي ذلك إلى زيادة تركيز هذه المواد في المنطقة الموجود بها بقعة الزيت وبالتالي زيادة التلوث. كما تؤدى المكونات الثقيلة من زيت البترول إلى تكوين كتل متفاوتة الحجم سوداء اللون تعرف بالكرات القارية التي تحملها الأمواج وتيارات المياه وتلقيها على شواطيء البحار مسببة لها التلوث والضرر، والبعض الآخر تتحول بمضي الزمن إلى رواسب ثقيلة تهبط إلى قاع البحار والمحيطات. والأخطر من ذلك هو وصول هذه الكرات إلى الكائنات البحرية كالأسماك حيث تتراكم في أنسجتها وبالتالي تتسبب في الكثير من الأضرار الصحية لمن يتناولها.
ومن الأضرار الخطيرة المصاحبة لتلوث المياه بزيت البترول، حدوث بعض التفاعلات الكيميائية الضوئية لطبقات الزيت الطافية بفعل أشعة الشمس وأكسجين الهواء مما يؤدى إلى مركبات كيميائية مختلفة في تركيبها وخواصها، بعضها سام وله القابلية للذوبان في الماء وبالتالي تؤدى إلى الكثير من الأضرار للبيئة البحرية القريبة من هذه البقع الزيتية وتسبب في قتل الكثير من الكائنات البحرية كالأسماك وغيرها.لقد استطاعت تقنية الجينات عزل وتنقية وتعديل بعض أنواع من البكتريا التي تعيش في مخلفات وشحوم البترول ومعدة الحيتان للاستفادة من قدرتها على التهام وتحليل جزيئات المركّبات المعقدة في البترول الخام وتحويلها إلى مواد كبريتية يمكن استخدامها كغذاء للأسماك والحيوانات البحرية وهو ما يعني تحقيق هدف آخر هو القضاء على بقع التلوث البترولى في صورته الخام.وتتم عملية التخلص من البقع الزيتية بواسطة هذا النوع من البكتريا عن طريق استخدام المنظفات الصناعية أولاً، حيث تكوِّن مع طبقة الزيت مستحلبا على درجة عالية من الثبات ينتشر تدريجيا في مياه البحر، فيتم بذلك تخفيف تركيز الزيت حيث تستطيع البكتريا أن تقوم بتحليل المخلفات البترولية وبالتالي تختفي بقعة الزيت في مدة زمنية قصيرة، وقد استخدمت هذه الطريقة على نطاق واسع. كما يوجد بعض الدراسات والأبحاث للاستفادة من القدرة على عمل طفرات من هذه البكتريا التي تهاجم الكبريت دون مهاجمة المكونات الأخرى من الزيت الخام للبترول مما يؤدى إلى رفع سعر البترول الخالي من الكبريت الذي يتحول مع آلة الاحتراق الداخلي إلى أكاسيد كبريتة تتحول
السادس عشر : العلماء يبتكرون بطارية جرثومية
كهرباء من السكر يقول العلماء إن تطوير بطاريات رخيصة محمولة من البكتريا التي تتغذى على السكر أصبح أمرا ممكنا الآن. واكتشف العلماء جرثومة جديدة في الرواسب البحرية تتمكن من تحويل السكر إلى كهرباء بكفاءة عالية أكثر من أي كائن حي معروف في السابق. ولأن السكر موجود بوفرة فإن البطارية التي تعتمد على هذه البكتريا يمكن أن تقدم كهرباء اقتصادية في الأماكن البعيدة. وفي الوقت الذي تبدوا فيه الفرص جيدة فإن الباحثين يقولون إن هناك حاجة إلى مزيد من العمل قبل أن يتم استغلالها تجاريا. عملية متعبة ومكلفة: وأوضح بحث سابق أنه من الممكن استخدام ميكروبات لتحويل المادة العضوية إلى الكهرباء لكن العملية متعبة ومكلفة. وشرح باحثون من جامعة ماساتشوسيتس في مقال نشرته دورية نيتشر العلمية الكيفية تتمكن بها بكتريا رودوفيراكس فيريريدوسينس من تحويل السكريات البسيطة الموجودة في الفاكهة إلى كهرباء. ويقول ديريك لفلي من الجامعة نفسها: "هناك اهتمام كبير بشأن خلايا الوقود الجرثومية بهدف تحويل السكر إلى كهرباء" ويضيف: "لكن في الماضي تمكنت هذه الخلايا من تحويل 10 بالمئة أو أقل من الالكترونات المتاحة." وتم اكتشاف بكتريا رودوفيراكس فيريريدوسينس في الرواسب البحرية في فيرجينيا. ويقول عنها الدكتور لفلي: "إنها فريدة من نوعها". وتتمكن هذه البكتريا من توليد الكهرباء بينما تتغذى على السكر البسيط مثل الجلوكوز (الشكل الرئيسي للسكر) والفركتوز (يوجد في الفاكهة) والسكروز (يوجد في سكر القصب والبنجر). وقال لفلي: "على الرغم من أن العملية الجديدة فعالة بشكل كبير لكنها بطيئة في الوقت ذاته ونحن لا نتحدث عن مزيد من الطاقة حيث أنها بالكاد ما تكفي لتشغيل آلة حاسبة". ويحتاج تشغيل مصباح كهربائي بطاقة 60 وات الى كوب من السكر. ويمكن استخدام البطاريات الجرثومية في البيئات التي يصعب فيها شحن البطاريات أو عندما تكون هذه العملية مكلفة. ومن امثلة الحالات المكلفة والتي يصعب فيها شحن البطاريات، مكبرات الصوت وأجهزة السونار التي تستخدمها وزارة الدفاع الامريكية تحت الماء. وبالنسبة لمن يعيش في المجتمعات الفقيرة والبعيدة فمن الممكن ان يستخدموا فضلات المزارع لتشغيل البطاريات
السابع عشر : دور بكتريا التربة
محاصيل المقاومة للجلايفوسات:
تقوم مبيدات الحشائش ( الجلايفوسات) بقتل النباتات عن طريق إعاقتها لإنزيم EPSPS الذى يدخل فى تخليق المركبات الحيوية للأحماض الأمينية العطرية والفيتامينات والعديد من المواد الأيضية الثانوية فى النبات. وهناك عدة طرق تجعل المحاصيل معدلة بحيث يمكنها مقاومة الجلايفوسات ومنها إستراتيجية إدخال ودمج جين بكتريا التربة التى تنتج شكل من إنزيم EPSPS المقاوم للجلايفوسات. والإستراتيجية الأخرى هى دمج جين مختلف لبكتريا التربة التى تنتج إنزيم يخفض من تأثير الجلايفوسات.
المحاصيل المقاومة للجلوفوسينات.
تحتوى مبيدات الحشائش ( الجلوفوسينات) على المكون النشط فوسفينوثريسين Phosphinothricin الذى يقتل النباتات وذلك بإعاقة الإنزيم المسؤل عن عملية تمثيل النيتروجين وإزالة سمية الأمونيا وهىالمنتج الثانوى لعملية التمثيل الغذائى فى النبات. وتلك المحاصيل المعدلة والمقاومة للجلوفوسينات تحتوى على جين بكتيرى ينتج إنزيم يعمل على التخلص من سمية الفوسفونوثريسين Phosphonothricin كما يمنعه من التسبب فى حدوث أى ضرر للنبات.
أما عن الطرق الأخرى التى يتم بها التعديل الوراثى للمحاصيل كى تتحمل التعرض لمبيدات الحشائش فتتضمن ما يلى:
1. إنتاج بروتين جديد يزيل سمية مبيدات الحشائش.
2. تعديل البروتين المستهدف لمبيدات الحشائش بحيث لا يتأثر بتلك المبيدات .
3. إنتاج عوائق أو حواجز طبيعية فيزيقية أو فسيولوجية تمنع دخول مبيدات الحشائش إلى النبات. وتعتبر الطرق الأولى والثانية هى الأكثر شيوعاً التى يستخدمها العلماء لإنتاج محاصيل مقاومة لمبيدات الحشائش.
مزايا المحاصيل المقاومة لمبيدات الحشائش :
1. المقاومة الفائقة للحشائش والحصول على أعلى غلة للمحصول.
2. إمكانية مقاومة الحشائش بعد نمو النباتات.
3. خفض عدد مرات الرش بالمبيدات فى الموسم الزراعى.
4. خفض إستخدام الوقود نظراً لخفض عدد مرات الرش.
5. إستخدام مركبات أقل سمية وغير نشطة فى التربة.
6. إمكانية إستخدام طرق ( عدم حرث التربة) أو (تقليل الحرث)، والتى تعود بالفائدة على مكونات التربة والكائنات الحية الموجودة بها ( 2000,Felsot ).
وفى دراسة أجراها (إتحاد فول الصويا الأمريكى ASA) بالنسبة للحرث المتكرر لمزارع فول الصويا أوضحت أن عدد كبير من تلك المزارع إستخدمت طرق ( عدم حرث التربة ) أو (تقليل عملية الحرث) وذلك بعد زراعة أصناف فول الصويا المقاوم لمبيدات الحشائش. وقد وفرت تلك العملية البسيطة لمقاومة الحشائش حوالى 234 مليون جالون من الوقود بالإضافة إلى أن 247 مليون طن من سطح التربة بقيت على حالها دون أن تتأثر بعوامل التعرية.
الجوانب الآمنة لتكنولوجيا مقاومة مبيدات الحشائش :
السمية ومسببات الحساسية:
أقرت الهيئات الحكومية المختصة فى عدة دول أن المحاصيل التى تحتوى على بروتين مقاوم لمبيدات الحشائش لا تمثل أى خطر على الصحة والبيئة وذلك عند مقارنتها بمثليتها من المحاصيل التقليدية. وقد قامت بعض المنظمات الدولية ذات الصلة بإصدار دليل يتضمن قواعد إرشادية تستخدم فى تقييم البروتين الذى يتم إدخاله فى المحاصيل لمعرفة مدى علاقته بالسمية والحساسية. وجدير بالذكر أن هذا البروتين يؤخذ من مصادر موثوق فى أنها لاتسبب حساسية أو سمية، كما أنه لايتشابه مع السموم أومسببات الحساسية ووظائفه معروفة ومفهومة.
تأثير البروتين على النباتات:
إن تعبير البروتين الجديد داخل النباتات لا يسبب أى ضرر لنموها ولا يؤدى إلى ضعف كفاءة زراعتها عند مقارنتها بالمحاصيل الأصلية (الأبوين) ولا يحدث أى تغيير فى التمثيل الغذائى للنبات فيماعدا التعبير الناتج عن الإنزيم المضاف الخاص بمقاومة مبيدات الحشائش أو إجراء تعديل فى الإنزيم الموجود فى النبات.
الإستمرارية والتعدى للمحاصيل:
هناك أمر هام يتعلق بالبيئة ويترتبط بالمحاصيل المقاومة لمبيدات الحشائش وهو إحتمال تكوين حشائش جديدة قد تنتج من خلال التهجين مع الأصناف البرية لتلك المحاصيل، وقد تم تقييم هذا الإحتمال قبل عملية إدخال البروتين إلى المحاصيل كما يتم مراقبتها بعد زراعتها. وقد أوضحت الأدلة العلمية الحالية أنه فى حالة عدم إستخدام مبيدات الحشائش فإن المحاصيل المعدلة وراثياً المقاومة لمبيدات الحشائش لا تتعدى على الحقول الزراعية أو البيئة الطبيعية عند مقارنتها بمثيلتها من المحاصيل التقليدية (Dale et al.,2002). وقد أظهرت المحاصيل المقاومة لمبيدات الحشائش المتواجدة حاليا فى الأسواق أدلة ضعيفة عن الإستمرارية والتعدى.
2المقاومة الحيوية لمرض عفن جذور اليوسفي باستخدام بكتريا باسلس ميجاتيرم تم
الحصول علي العديد من عزلات فطري فيوزاريوم اوكسيسبورم . وبوتريوديبلوديا ثيوبرومي دون غيرها من جذور أشجار اليوسفي المصابة بمرض عفن الجذور من محافظة الجيزة . كان الفطر الأول هو الأكثر سيادة بتكرار بلغ (95%) بينما كان الفطر الاخر(5%) فقط . كان لجميع العزلات المختبرة القدرة على احداث مرض عفن الجذور على نباتات اليوسفى (الصنف بلدى) الصغيرة بدرجات متفاوتة وكانت عزلة الفطر بوتريوديبلوديا هى الاقل قدرة على ذلك .
وجد أن عزلة البكتريا باسيلس ميجاتيريم ذات قدرة تضاديه لعزله الفطر فيوزاريوم اوكسيسبورم حيث ثبطت النمو الطولى بنسيه(62%) واحدثت العديد من التغيرات بالهيفات مثل الانتفاخات وتشوه الحوامل وغياب التفريع والجراثيم الكونيديه.
كان لاستخدام البكتريا باسيلس ميجاتيريم + المبيدات الفطريه (20 جم فيتافكس/كابتان + 20 جم توبسين70%) اعظم الأثر فى خفض نسبه الاصابه وشدة مرض عفن الجذور على أشجار اليوسفى بمحافظة الجيزة وخفض كثافه لقاح الفطر فيوزاريوم حول جذور الأشجار المعامله دون غيرها من المعاملات الفرديه للبكتريا والمبيدات.
لذا يمثل استخدام البكتريا باسيلس ميجاتيريم أحد العوامل الحيويه التى تلعب دورا فعالا فى الحد من المرض وخفض استخدام المبيدات لمقاومة مرض عفن الجذور في اليوسفي فى اطار المقاومة المتكامله.
3التسميد الحيوي
ماهيته .. أنواعه .. فوائده
كثر الحديث في الفترة الأخيرة عن المخصبات الحيوية وأهمية استخدامها لحماية البيئة والحفاظ على صحة الإنسان و الحيوان و العودة إلى ما يطلق عليه الزراعة الآمنة بعيدا عن استخدام الكيماويات والعمل على أنتاج أغذية خالية من الملوثات خاصة وأننا سوف نواجه رفضا عالميا لمنتجاتنا الزراعية إذا وجدت بها متبقيات كيماوية .
والآن .. ماذا نقصد بالمخصب الحيوي ؟
المخصب الحيوي هو كائن دقيق يمكنه أمداد النبات باحتياجاته الغذائية أو أنه : كل الإضافات ذات الأصل الحيوي (اللقاحات الميكروبية ( Microbial inoculantsالتي تقوم بإمداد النبات باحتياجاته من العناصر الغذائية فمثلا يمكن لهذه الكائنات أن :تفرز مواد مشجعه ومنشطه لنمو النبات كهرمانات مما ينعكس علي نمو المحصول فتحول العناصر من صورها غير الميسرة إلي صورة ميسرة
الثامن عشر :دور البكتريا في صناعة الخل
لتوضيح طريقة صناعة خل التفاح لابد لنا بادئ الأمر أن نعرّف الخل . يعتبر الخل من الناحية الكيميائية محلولا مائيا لحامض الخليك ( الخل ) acetic acid الذي يحتوي خلاصة المواد و الألوان التي تنشأ من وجود جراثيم و بكتريا الخل . إن جوهر و روح الخل هو حامض الخليك الذي يعطي للخل طعما حامضا و يمنحه القدرة على التأثير كمادة لحفظ الطعام و مادة مضادة للإلتهابات .
حامض الخليك ( CH3COOH ) هو عبارة عن كحول مخمر ، و الصيغة الأساسية لنشوء الخل ، هي :
الكحول + الأوكسجين + حامض الخليك + ماء + طاقة و حرارة
ان جراثيم حامض الخليك القادمة من الهواء مسؤولة عن تحولات الصيغة الأساسية . تحتاج هذه الجراثيم إلى الأوكسجين و هي تتكاثر فوق سطح أي سائل يحتوي على الكحول مكونة طبقة ضبابية شفافة فوق سطح الخل يطلق عليه بإسم أم الخل .
و لأم الخل فوائد صحية ممتازة ، إن تناول ملعقة شاي واحدة منها تساعد على تخفيف أوجاع المفاصل المتآكلة كالركبتين مثلا ، و هي أيضا تقوي مناعة الجسم . فإذا وضعت أم الخل على مواضع الملتهبة و الأورام على بشرة و جلد الإنسان فإنها ستزيلها .
يمكننا أن نحضر أم الخل عندما نخلط كمية من خل التفاح الطبيعي مع نفس الكمية من عصير التفاح المخمر ( نبيذ التفاح ) و نضعها داخل وعاء مفتوح . وبعد أيام تتكون طبقة شفافية ضبابية فوق سطح المزيج يمكننا أخذ عينات منها باستعمال ملعقة خشبية .
يمكننا صناعة خل التفاح بسهولة ، و أهم عامل في نجاح صناعة الخل هو النظافة في كافة المراحل .
الأشياء التي نحتاجها لصناعة خل التفاح ، هي :
1 – خزان عريض ( برميل ، و عاء من الزجاج أو البلاستيك أو السيراميك ) ذو حجم 20 لترا أو 50 لترا مع سداد ( غطاء ، قبغ ) مثقوب يخترقه قمع فوقه غطاء يملأ ثلثيه بالماء لغرض صعود فقاعات غاز ثاني أوكسيد الكربون أثناء عملية تخمير عصير التفاح ، كما تشاهدون في الصور أعلاه . و في أسفل الخزان حنفية لملئ و تعبئة القناني النظيفة بخل التفاح .
2 - قطعة نظيفة و معقمة من قماش الكتان ذات ثقوب صغيرة جدا تسمح للأوكسجين النفاذ إلى داخل الخزان للإتحاد مع جراثيم و بكتريا حامض الخليك.
هناك عدة طرق لصناعة خل التفاح و أسهلها هي :
إما أن نشتري عصير التفاح الطازج من معمل لكبس و عصر التفاح ، الكمية التي نحتاجها أو
نقوم بشراء خمسة كيلوغرامات من التفاح الطازج و نغسلها جيدا ثم نقسم كل تفاحة إلى أربعة أقسام و نعصرها بالعصارة .
نضع عصير التفاح الطازج في داخل الخزان سعة 20 لترا و نضيف ماءا بنسبة 10 % من العصير . ثم نذوب مكعب واحد من خميرة الخبز بنصف كأس ماء و نضيفها إلى عصير التفاح . و بعد ذلك نسد و نحكم غطاء الخزان ، ثم نضيف ماءا إلى إرتفاع ثلثي القمع و نثبته داخل الغطاء ( لاحظ الصور أعلاه ) ، بحيث لا نسمح للأوكسجين أن ينفذ إلى داخل الخزان . و بعد أيام معدودة سنشاهد و نسمع تدفق فقاعات غاز ثاني أوكسيد الكربون إلى الخارج مثلما كنا تنسمع في المقاهي أصوات فقاعات النرجيلة أثناء التدخين .
يجب أن يوضع الخزان في مكان دافئ يمكن تهويته و درجة حرارته تتراوح ما بين 10 غلى 28 درجة مئوية .
بعد حوالي أربعة أسابيع يتحول عصير التفاح إلى نبيذ التفاح و الدليل على ذلك عدم صعود فقاعات ثاني أوكسيد الكربون . نرفع الغطاء و القمع ثم نضيف إلى نبيذ التفاخ نصف قنينة خل التفاح و إذابة خميرة خبز و إضافتها أيضا . ثم نغطي الخزان بقطعة قماش الكتان النظيفة المثقبة ربطا جيدا .
ثم نترك الخزان دون تحريكه لمدة ستة إلى ثمانية أسابيع . و في غضون هذه الفترة تنبعث روائح كريهة تشبه التربنتين أو روائح الأصباغ التي سرعان ما تزول عندما تتكون أم الخل ، و هي طبقة شفافية ضبابية تشبه الجلد . لا يجوز تحريك الخزان لكيلا تغوص أم الخل إلى قعر الخزان و لكي تكتمل عملية صنع خل التفاح .
و بعد مرور ستة إلى ثمانية أسابيع يمكننا التأكد من إتمام صناعة الخل و ذلك بفتح الحنفية في أسفل الخزان برفق و شرب الخل .
بعد التأكد من إنتهاء صناعة خل التفاح نحتفظ بطبقة أم الخل الشفافية الضبابية مع كمية قليلة من الخل في وعاء آخر لغرض إستعمالها في المرة القادمة .
أضــــــــــرار البكتيريــــــــــا
اولا : أضرار البكتيريا التكافلية :
1- Sterptococcus viridans
وهي تعيش في الفم بشكل طبيعي وعند خلع الأسنان أو إستئصال اللوزتين فإن الميكروب يدخل الدم فإذا كان الشخص مصاب بعيب في صمامات الفلب أو الروماتيزيم فإن هذا الميكروب يسبب Bacterial Endocarditis
2- Bacteriodes
هذا الميكروب يعيش في الأمعاء بشكل طبيعي فإذا انتقل أو خرج خارج الأمعاء من خلال أسباب مختلفة فإنه يسبب التهاب الغشاء البريتوني أو التهاب الحوض ممايسبب تقيح أو خراريج
3- Escherichia coli
وهذا الميكروب يعيش في الأمعاء بشكل طبيعي فإذا أنتقل الى الجهاز البولي فإنه يسبب التهاب فيه وغاذا انتقل الى الجروح فانه يسبب التهاب وتقرحات
- البكتريا الإنتهازية opportunistic bacteria
هي البكتيريا التي لاتسبب أمراض ألا في الأشخاص الذين نقصت مناعتهم أو اضطربت أجهزيتهم المناعية ضد الأمراض وتستطيع هذا البكتريا ان تعزو أي عضو في الجسم وتصل الى المريض من الهواء او من جسمه نفسه
- Commensalisms microorganism
وهي العلاقة التكافلية القائمة بين الميكروبات وين الإنسان فهي تستفيد من الإنسان وتفيده
- pathogenic
هو الميكروب الذي يستفيد من العائل ولا يفيده ويسبب له المرض
- saprophyticus
هي الميكروبات التي تعيش معيشة رمية على الجثث الميتة
- البكتيريا والطعام : الطعام يمثل بيئة جيدة لنمو البكتيريا وتكاثرها وتسبب حالات من التسمم الغذائي مثل : السالمونيلا ( تسبب الاسهالات)، والكلوستريديوم ) تسبب التسمم الغذائي البوتيوليني بالإضافة الى أنها تسبب فساد الكثير من الأطعمة
- تسهم في تسوس الأسنان حيث تحول بقايا المواد السكرية على سطوح الأسنان إلى حمض اللبن الذي يعمل على تحليل وإتلاف الكالسيوم