یافتن تنوع اكولوژیكی میكروب ها، جلسه اول
حداقل زمان مورد نیاز برای انجام پروژه: 2 هفته
هزینه‌ی برآوردی: كم
سطح دشواری: ساده
مقدمه
حتی مرتاض های هندی که بر روی ذغال افروخته راه می روند هم نمی‌توانند ساعت ها در آب در حال جوش دوام بیاورند؛ اما جالب است بدانیم كه باکتری هایی وجود دارند که در این دما (100درجه سانتی‌گراد) به آرامی خوابیده‌اند! بعضی از باکتری های کوچک مکانیسم های فوق العاده‌ای برای زندگی در شرایط حاد و سخت دارند. حتی بعضی از آنها تا در این شرایط قرار نگیرند قادر به رشد و ادامه حیات خود نیستند! به این باکتری ها باکتری های اکستریموفیل (Extremophile) (اکستریم= شرایط سخت، فیل= دوست داشتن) می‌گویند. از جمله شرایط سخت می توان به دمای خیلی بالا (120 درجه‌ی سانتی‌گراد) و خیلی پایین (زیر صفر)، فشار بسیار زیاد، غلظت نمک بالا (30%)، خشکی و اسیدیته بالا اشاره کرد.
باکتری ها بر اساس دمای مورد نیاز برای رشد خود به سه گروه اصلی تقسیم می‌شوند:
1- باکتری های كرایوفیل (Cryophile) (سرمادوست) در انواع گوشت ها، بستنی و سایر مواد غذایی وجود دارند. محدوده دمایی رشد این باکتری ها بین 0 تا 20 درجه سانتی‌گراد است و از آنجا که دمای بهینه شان حدود 4 درجه است، عامل فساد مواد غذایی در یخچال غالباً این گروه از میکروب ها هستند. باکتری های سرمادوست در اغلب خاک های بایر، دریاچه ها، دریا ها و اقیانوس ها وجود دارند و چون70% کره زمین آب است، لذا بزرگ ترین اکو سیستم را در عالم حیات، این باکتری ها دارند.
مثال: باکتری میکروکوکوس رزئوس (Micrococcus roseus ) (این باکتری کلنی‌های قرمز رنگ دارد)
2- باکتری‌های ترموفیل (Thermophile ) (گرمادوست) میکروب های گرمادوست از این جهت قابل توجه اند که درجه حرارتی را ترجیح می دهند که برای اکثر جانداران غیر قابل تحمل است. این باکتری ها در محدوده دمایی 45 تا 120 درجه سانتی گراد رشد می‌کنند. از جمله محیط زندگی آنها دریاچه های آب جوشان در دهانه آتشفشان است.
مثال: باکتری ژئوباسیلوس استئارو ترموفیلوس (Geobacillus stearothermophilus ) (از این باکتری به دلیل مقاومت گرمایی بالایی که دارد در بیوتکنولوژی استفاده های گوناگونی می‌شود.)
3- باکتری های مزوفیل (Mesophile ) (در دمای متوسط بهتر رشد می‌کنند) اکثر میکروب هایی که مورد مطالعه دانشمندان قرار گرفته اند در دمای متوسط رشد می کنند. محدوده‌ی دمایی این میکروب ها بین 20 تا 45 درجه سانتی‌گراد است؛ این گروه شامل میکروب های بیماری زا در انسان می‌باشد.
مثال: استرپتوکوکوس پیوجنز (Streptococcus pyogenes ) (عامل گلودرد چرکین)
سایر شرایط سختی که باکتری ها قادر به رشد در آن اند و دسته بندی باكتری ها:
•گزروفیل (Xerophile) (خشکی دوست): بسیاری از باکتری ها قادرند در شرایط خشک مدت طولانی زنده بمانند. غذاهایی که به این روش نگهداری می شوند در واقع حاوی توده بزرگی از میکروب های خفته‌اند که با فراهم شدن آب، می توانند رشد کرده و ماده غذایی را فاسد کنند.
مایکوباکتریوم توبرکلوزیس (Mycobocterium tuberculosis ) (این باكتری عامل بیماری سل است كه از مقاومت بالایی در برابر خشکی برخوردار است؛ به حدی که در خلطی که فرد مبتلا به سل روی زمین انداخته است و چند روز در هوای آزاد مانده و کاملا خشک شده، همچنان این باکتری زنده و قادر به ایجاد عفونت است).
•اسیدوفیل (Acidophile) (اسیددوست): در شرایطی مثل معده انسان که pH آن پایین است کمتر سلولی توانایی زنده ماندن را دارد اما در همین شرایط عامل زخم معده، زندگی می کند. مثال: هلیكوباكترپیلوری (Helicobacter pylori).
این باکتری با ترشح مواد بخصوصی محیط اطراف خود را قلیایی کرده و شرایط سخت را به سود خود تبدیل می‌کند. از آنجایی که باکتری دیگری قادر به تحمل این شرایط نیست، هلیکوباکتر به تنهایی از غذاهای موجود در معده شما لذت می‌برد!
•باروفیل (Barophile) (فشار دوست): برخی از باکتری هایی که در اعماق اقیانوس ها زندگی می کنند، فشاری معادل 100 اتمسفر را تحمل می‌کنند؛ به این باکتری ها فشار دوست می‌گویند.
•اسموفیل (Osmophile) (غلظت نمک یا قند بالا را دوست دارند): سلول ها وقتی در محیطی قرار می گیرند که غلظت نمک یا قند بالایی. دارد آب خود را از دست داده، چروکیده شده و نهایتاً می میرند. اما بعضی میکروب ها قادرند در چنین شرایطی نیز رشد کنند. مثال هالوباکتریوم (Halobacterium) .
از مطالب ذکر شده در می‌یابید که در هر جایی می‌توانید به دنبال باکتری باشید؛ قله کوه آتشفشان، در عمق چندین کیلومتری اقیانوس ها، در یک کویر خشک و با خاك شور، در چشمه های گوگردی جوشان، در یخچال های قطب شمال و غیره.
آینده های شغلی یك زیست شناس ـ كارشناس آزمایشگاه میكروبیولوژی پالایشگاه نفت
كارشناسانی كه در آزمایشگاه میكروبیولوژی پالایشگاه نفت كار می‌كنند در واقع تخصص میكروبیولوژی محیطی دارند زیرا باید اطلاعات خوبی در مورد اكولوژی میكروب ها به ویژه باكتری های نفت‌خوار داشته باشند. این كارشناسان وظیفه تصفیه بیولوژیك نفت و همچنین كاهش آلودگی پساب های خروجی را دارند. آنها سلامت آب ساكنین منطقه و زمینه زیست محیطی مناسب برای سایر جانداران را فراهم می‌كنند.
علاوه بر گوناگونی اکوسیستم های میکروبی، گوناگونی را می توان در اندازه، شکل، متابولیسم، حرکت، تقسیم سلولی، رشد و نمو و سایر جنبه های ساختاری و فیزیولوژیک آنها نیز مشاهده کرد.
انواع متابولیسم در باکتری‌ها
می دانید که ما انسان‌ها همانند سایر جانوران غذاهای آماده می‌خوریم یعنی بدن ما قادر به تولید مواد غذایی نیست به عبارت دیگر ما هتروتروف (Heterotroph) هستیم (هترو=دیگر– تروف=خوردن) در مقابل، گیاهان قادرند غذای مورد نیاز خود را بسازند، به این دسته از موجودات اتوتروف (Autotroph) می‌گویند (اتو=خود) اما باکتری ها جزء کدام دسته هستند؟
گروهی از باکتری ها هتروتروف هستند و گروه دیگر اتوتروف. اتوتروف ها خود به دو دسته فتواتوتروف (Photoautotroph) و شیمیوتروف (Chemoautotroph) تقسیم می شوند. فتوتروف‌ها مثل گیاهان انرژی خود را از نور خورشید گرفته و مواد مورد نیاز خود را می‌سازند و شیمیوتروف ها از مواد معدنی استفاده می‌کنند. هتروتروف ها هم از اسم‌شان معلوم است که از غذای آماده که موجودات دیگری مانند گیاهان درست می‌کنند، استفاده و تغذیه می نمایند.
از بحث تغذیه که بگذریم می رسیم به تنفس ...
کدام یک از ما می تواند نفس خود را بیشتر حبس کند؟ ما یا باکتری؟!!!
1 دقیقه؟ 2دقیقه؟ 5دقیقه؟؟؟ متاسفانه ما از یک باکتری کوچک شکست خوردیم! گروهی از باکتری ها این توانایی را دارند که در شرایط بدون اکسیژن به راحتی زندگی کنند!
باکتری ها به سه دسته عمده هوازی اجباری، بی هوازی اجباری و هوازی اختیاری تقسیم می‌شوند. باكتری های هوازی اجباری برای رشد خود نیاز به اکسیژن دارند، اما اکسیژن برای باكتری های بی هوازی اجباری ماده‌ای سمی محسوب می شود؛ در نتیجه این گروه تنها در محیط های عاری از اکسیژن رشد می‌کند. باکتری های هوازی اختیاری در هر دو محیط قابلیت رشد را دارند.
شکل و آرایش باکتری ها
شکل میکروسکوپی باکتری ها نیز متنوع است. باکتری ها به سه شکل کره‌ای (کوکسی)، میله‌ای (باسیل) و مارپیچ (اسپیرال) وجود دارند که هرکدام از این ها می توانند آرایش های رشته‌ای(استرپ)، خوشه‌ای (استف) و دوتایی (دیپلو) داشته باشند.
شكل‌های میکروسکوپی باکتری‌ها
آرایش باکتری ها
مطالب مرتبط:
یافتن تنوع اكولوژیكی میكروب‌ها، جلسه اول
یافتن تنوع اكولوژیكی میكروب‌ها، جلسه دوم
یافتن تنوع اكولوژیكی میكروب‌ها، جلسه سوم
یافتن تنوع اكولوژیكی میكروب‌ها، جلسه چهارم
یافتن تنوع اكولوژیكی میكروب‌ها، جلسه پنجم
یافتن تنوع اكولوژیكی میكروب‌ها، جلسه ششم
یافتن تنوع اكولوژیكی میكروب‌ها، جلسه هفتم
بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تهیه: مهبان رحیمی فرد
تنظیم: زینب شاه مرادی
