الكائنات الحية الدقيقة، أوالأحياء الدقيقة، أوالمَيْكروبات، أونُفْطُور، (بالإنجليزية: Microorganism)‏ هي مجموعة واسعة من الأحياء التي لا تُرى بالعين المجردة إلّا حتى هناك شواذ لهذه القاعدة فالبعض منها يمكن رؤيته بالعين المجردة. الفهم الذي يختص بدراسة الكائنات الحية الدقيقة يسمى فهم الأحياء الدقيقة. الكائنات الدقيقة تضم البكتيريا والفطريات والطحالب والأولية ولكنها لا تضم الفيروسات. يحتار الفهماء في تصنيف الفيروسات هل هي كائن حي أم كائن غير حي،يا ترى؟ وهي تعدّ مسألة فهمية بحاجة إلى البحث بحيث يتوصل الفهماء إلى تعريف دقيق لمعنى "كائن الحياة". الفيروسات تتكون من نواة بها كروموسومات ولا يغطيها سيتوبلازم الذي يكوّن نحو70% من حجم الخلية. لكن إذا ولج الفيروس خلية حيوية يستغل سيتوبلازم الخلية ويتكاثر الفيروس عن طريق سيادة كروموسوماته على كروموسومات الخلية. وبتكاثره ينتشر في الخلايا المجاورة ويجبرها على اتباع نمطه الحيوي بلا توقف.

تعيش معظم الميكروبات كأحياء دقيقة منفردة في جميع مكان على سطح الأرض حيث يوجد الماء بصورة سائلة. وهذا يضم أيضا الفوهات المائية الساخنة الموجودة في قيعان البحار والمحيطات، وداخل الصخور التي تكوّن القشرة الأرضية.

الكائنات الدقيقة حيوية بالنسبة للسلسلة الغذائية في المحيط الحيوي حيث أنها تعمل كمحللات للغذاء. ويحتوي جسم الإنسان على نحو2 كيلوجرام من الكائنات الحية الدقيقة المفيدة تساعد الجسم على هضم الطعام والاستفادة منه. كما يغطي بعضها جلد الإنسان ويقاوم كائنات اخرى ضارة للإنسان ويمنعها من النفوذ إلى داخل الجسم. كما حتى البعض منها له القدرة على تثبيت النيتروجين؛ فهي مهمة بالنسبة لدورة النيتروجين. ومن وجهة أخرى فبعض أنواعها يسبب السقم حيث يهاجم الكائنات الحية الأخرى وقد يصيب الإنسان ويؤدي لوفاة الملايين من الناس جميع عام.

أنواع الميكروبات

البكتيريا

ينطبق تعبير البكتيريا على جميع الكائنات الدقيقة تكون مكونة غالبا من خلية واحدة ليس لها نواة حقيقية وتنتمي بذلك إلى بدائيات النوى. وينتمي إليها أيضا البكتيريا القديمة.

البكتيريا باعتبارها من بدائيات النوى لها دنا حرّ في سيتوبلازم الخلية وليس معزولا داخل نواة يفصلها غشاءان عن السيتوبلازم، كما هوالحال في حقيقيات النوى.

اكتشفت البكتيريا لأول مرة من "أنطوني فان ليوفينهوك" بواسطة ميكروسكوب قام بصناعته بنفسه، ووجد البكتيريا في المياه وفي لعاب الإنسان، وقام في عام 1676 بتقديم بحثه إلى "الجمعية الملكية بلندن" Royal Society of London.

وبعد ثلاثة مئة سنة من هذا الاكتشاف لأول اكتشاف للبكتيريا ورغم تصنيف أنواع كثيرة منها فحتى الآن لا زلنا لا نعهد ما يقدر بنحو95% من البكتيريا التي تعيش على الأرض. (وضع عام: 2006). لهذا فليس من الغريب أننا بين الحين والآخر نعثر على أنواع لا نعهدها. وفي عام 1999 اكتشف أكبر البكتيريا والذي يسمى "لؤلؤة الكبريت" Thiomargarita namibiensis في ناميبيا. يصل قطر لؤلؤة الكبريت هذه ثلاثة أرباع المليمتر، ويمكن رؤيتها بالعين المجردة.

يسمى الفهم الذي يهتم ببحوث البكتيريا فهم الجراثيم.

البكتيريا القديمة

تكون البكتيريا القديمة Archaea أحد الثلاثة نطاقات حيوية التي تصنف جميع الأحياء. وكانت تعدّ في الماضي بكتيريا ولكنها تختلف على البكتيريا في أمور عديدة، مثل توازن بين البنيات الغشائية وأغلفة الخلايا، وأنظمة النسخ الوراثي وأنظمة الترجمة الوراثية.

ينتمي إلى البكتيريا القديمة :

• البكتيريا القديمة halophile Archaea التي تعيش في الماء المالح وبعضها يعيش في مياه ذات أملاح أخرى غير ملح الطعام. وقد تأقلمت تلك البكتيريا القديمة عل تلك الظروف القاسية.
• بكتيريا قديمة تتحمل درجات الحرارة المرتفعة تتعدى 80 درجة مئوية Hyperthermophile Archaea. هذه البكتيريا يمكنها أيضا النموفي درجة غليان الماء ولا تنموتحت درجة

60 °C. توجد تلك البكتيريا القديمة في الفوهات المائية الحرارية الموجودة في قيعان المحيطات.

• بكتيريا قديمة تكوّن الميثان Methanogene Archaea. تلك البكتيريا القديمة كائن لاهوائي، أي لا تعتمد على الهواء أوالأكسجين في حياتها، وهي تكوّن الميثان من مواده الأولية. يوجد هذا النوع من البكتيريا القديمة في المستنقعات وفي أنفحة الماشية وفي حقول الأرز، وكذلك في خزانات تنقية المياه، وهي من ضمن المشاكل التي تساهم في معضلة الانحباس الحراري، ذلك لأن مفعول غاز الميثان يماثل مفعول ثاني أكسيد الكربون في الجوتختزن الطاقة الشمسية وتحمل درجة حرارة الجو.

الفطريات

الفطريات من حقيقيات النوى وتوجد في خميرة الخبز كخلايا منفردة وتوجد أيضا في خلايا متعددة مثلما في الغزل الفطري.( توجد منطقة قرب أوريغون بالولايات المتحدة تشغلها الغزل الفطري بمساحة تبلغتسعة كيلومتر مربع وتعدّ أكبر كائن حي على الارض ويبلغ عمره نحو2200 سنة.) وهي تتكاثر إما بالتكاثر الجنسي أوتكاثر لاجنسي عن طريق بوغ أوالتكاثر الخضري عن طريق انقسام متساو، ويمكنها العيش لمدة طويلة جدا.

تتغذى الفطريات عن طريق كائنات أخرى فهي تعدّ كائن غيري التغذية heterotroph. وتتم تغذيتها بإخراجها إنزيمات حولها لتحليل الكائنات العشبية والمغذيات وتمتص بذلك في خلاياها موادا متبلمرة غذائية تذوب في الماء.

تختلف الفطريات عن النبات بكونها لا تجري التمثيل الضوئي وهي تنموعن طريق التغذي بكائنات ومواد أخرى، كما يوجد في اغلبها مادة كيتين الذي يتواجد في أغلفة خلاياها.

كانت بعض "الفطريات التحتية " مثل الفطر الغروي وأشبه الفطريات الطلائعيات والطلائعيات البيضية تعدّ في الماضي من الفطريات، أما حاليا فهي ليست من الفطريات.

الفهم الذي يهتم بدراسة الفطريات يسمى فهم الفطريات.

الطحالب الميكرونية

تصنف "الطحالب" بصفة عامة على أنها كائنات من حقيقيات النوى تعيش في الماء، وتزاول التمثيل الضوئي ولكنها لا تنتمي إلى النباتات، وتسمى بالتالي طلائعيات.

وينتمي إلى الطحالب كائنات وحيدة الخلية صغرية (ميكروسكوبية) كما يوجد منها متعدد الخلايا، الذي يصل حجمها أحجاما نباتية كبيرة. وطبقا للتعريف فتعهد الطحالب الميكرونية بكونها وحيدة الخلية ومنها ما يحوي عددا قليلا من الخلايا.

تزاول الطحالب الميكرونية التمثيل الضوئي، وتستغل الضوء كمصدر للطاقة وتنموعن طريق استغلال ثاني أكسيد الكربون.

الدراسة التي تهتم بالطحالب تسمى فهم الطحالب Phykology.

الأوليات

الأوليات Protozoen ومفردها أولي Protozoon من الكائنات الاصلية كانت تعدّ من الجيوان بسبب كونها كائن غيري التغذية وبسبب حركتها، ليس لها غشاء خلوي ولكنها على عكس البكتيريا فلها نواة خلية، وهي بناء على ذلك من حقيقيات النوى.

تعود التسمية "بروتوزون" إلى عالم الأحياء الألماني "جيورج جولدفوس" في عام 1818. وكان ان تم تصنيفها مع حقيقيات النوى الوحيدة الخلية في فصيلة الطلائعيات. ولكننا نعهد اليوم أنه يجب التفرقة بين الأوليات والطلائعيات.

كان التصنيف الابتدائي الذي يجمع بين الطحالب والأميبا وأوليات هدبية Ciliate أوخلايا سوطية Flagellate مبني على المظهر الخارجي ولم يكن معتمدا على القرابة والتفرع الحيوي. من نحو40.000 من انواع الأوليات (بروتوزون) نحو8,000 من الطفيليات، ومن ضمنهم نحو70 من الطفيليات التي تتطفل على الإنسان.

40 نوع من الأوليات قد تتسبب في نقل العدوى وسقم الإنسان.

الفيروس

لا تقوم الفيروسات بتمثيل غذائي وهي لا تستطيع التكاثر بنفسها، وبعض فهماء الأحياء لا يعدّونها من الكائنات الحية. لا تستطيع الفيروسات الحركة، وتنتقل مع الريح أوبسوائل أجسام الحيوان والإنسان.

لكي يتكاثر الفيروس فهويحتاج إلى عائل. ويشتبك الفيروس بواسطة رسبتورن بالخلية العائلة على أحد منافذ الخلية. في حالة فيروس ذودي حتى إيه ينتقل دنا الفيروس إلى نواة الخلية العائلة، واحيانا يشتبك مع دنا الخلية. وبعض الفيروسات له رنا-جينوم ويسمى فيروس قهقري فيتكون من جزيء الرنا جزيئا من الدنا، ويشبك هذا الدنا المتكون نفسه ب "DNA" الخلية العائلة. بدخول دنا الفيروس إلى نواة الخلية العائلة يتغير برمجة الخلية بحيث تنتج فيروسات، وبهذا يتكاثر الفيروس.

تمتلك الفيروسات بعضا من خواص الكائنات الحية مثل التكاثر وإجراء طفرات تغير من خواصه.

الفهم الذي يهتم بدراسة الفيروسات يسمى فهم الفيروسات Virology.

ميكروبات مفيدة

كثير من أنواع الميكروبات مفيد. فبعضها يشهجر في دعم دورة النتروجين فيما يسمى تثبيت النتروجين (تثبيت N₂)، وفي تنقية المياه، كما تستخدم أنواع منه في المصنوعات الغذائية لإنتاج موادا غذائية مثل صناعة الجبن والزبادي، وصناعة الخل.

كما تستغل تقنية الميكروبات في إنتاج المضادات الحيوية وفي أنتاج مواد تستغل في الصناعة. كما تجرى حاليا في أسبانيا بحوث لاستخدام البكتيريا في صناعة بناء المنازل عوضا عن استخدام الأسمنت الذي يحتاج تحضيره إلى طاقة حرارية كبيرة. تتعلق تلك الاختبارات بابتكار ملاط يقوم بعمل الأسمنت مع استخدام قليل من الأسمنت.

بمجرد ولادة الطفل تبدأ عملية "استعماره" بمختلف البكتيريا وينشأ له مع الوقت مستعمرات بكتيرية خاصة به. ومع تغير أكله ومشربه والأجواء المحيطة به تتكون لها ما يسمى نبيت جرثومي معوي ونبيت جرثومي جلدي يعيشون جميعا مع الجسم في سلام ووئام.

ميكروبات تسبب السقم

يوجد عدد قليل من الميكروبات تسبب سقم الإنسان والحيوان والنبات. وهذا يعني حتى تلك الميكروبات والجراثيم لها أهمية كبيرة في دراستها. والدراسة الفهمية التي تهتم بدراسة الميكروبات المسببة للسقم في الإنسان والحيوان يسمى فهم الأحياء الدقيقة الطبي. وفهم أمراض النبات (فيتوباثولوجي) يهتم من بين دراساته الأخرى بدراسة الجراثيم المسببة لسقم النبات.

حقائق عن الميكروبات

• ظهرت الميكروبات كأول كائنات حية على الأرض منذ نحو8-3 مليار سنة، ولم تنشأ متعددة الخلايا إلى قبل نحو600 مليون سنة فقط في العصر نيوبروتيوزيكم)، كما ظهر الإنسان الحديث Homo sapiens على الأرض قبل نحو130,000 سنة.
• تفوق أنواع البكتيريا جميع الأحياء الأخرى وتمثل نحو70% من الكتلة الحيوية الموجودة على الأرض.
• تقدر نسبة الميكروبات المعروفة والمصنفة فهميا بنحو0 و5% فقط من بين ما يقدر بنحو2 - ثلاثة مليار نوع موجود منها.
• معظم الميكروبات لا يسبب السقم.
• تقوم الميكروبات بعمليات كيميائية حيوية ضرورة للحياة على الأرض، وتؤثر على المناخ. وتعمل البكتيريا على تكون النسب المناسبة من أكسجين ونيتروجين التي تجعل الأرض مناسبة لحياة الكائنات الأخرى. وتنتج الميكروبات نحونصف الأكسجين الحر (O₂) الذي تحتاجه النباتات.
• مرت عصور جيولوجية على الأرض كانت نسبة الأكسجين في الجوفيها نحونصف ما موجود الآن، وانتجت البكتيريا الاكسجين تدريجيا عبر العصور فزادت نسبته فنشأت الأحياء الأخرى على الأرض.
• تترعرع البكتيريا في أجواء غريبة نوبيئات غريبة جدا، من وجهة درجة حرارة عالية، أوبرودة شديدة أوفي الإشعاع أوتحت ضغوط عالية، كما يمكنها العيش في الظلام بغير أشعة الشمس.
• ومن البكتيريا ما يتحمل البيئات المالحة والحمضية والقلوية. ويعيشون في تلك البيئات التي لا يستطيع أي كان حي آخر العيش فيها، ويستمدون غذاءهم من مواد غير عضوية.
• تظهر إمكانيات فائقة للميكروبات في بيئات غريبة تستطيع العيش فيها. فتكون مصدرا لجينات جديدة وميكروبات أخرى، يمكن حتىقد يكون لها أهمية في تقنية البيئة (انظر أيضا: تبلمر)، إنتاج الطاقة، تحلل حيوي، معالجة النفايات، المواد الضارة، وغيرها. إذا تسرب من البواخر مواد بترولية فتحللها البكتيريا وتنقي الماء منها.
• يمكن مراقبة البيئة الحيوية وتغيراتها عن طريق دراسة البكتيريا من ناحية تنوعها وتكاثرها.
• يوجد على جسم الإنسان وفي جسمه ما يزيد عنعشرة أضعاف عدد خلاليا جسمه من الميكروبات، نحومليون مليار 10¹⁵ ميكروب، بينما في جسم الأنسان بين (10¹³–10¹⁴) خلية، وتشكل كتلة البكتيريا ما بين 5-1 كيلوجرام من وزن الإنسان (الخلية البشرية أكبر بكثير من حجم البكتيريا).
• جميع الناس لهم تقريبا نفس أنواع البكتيريا في الأمعاء وفي الفم والأنف وعلى الجلد. ويعيش على جلد الإنسان ميكروبات بمعدل 100 - 10,000 ميكروب على جميع سنتيمتر مربع. وفي الأمعاء تتكون نبت جرثومي معوي ينتج فيتامينات مثل بيوتين، وفيتامين K، وحمض الفوليك (نوع من فيتامين بي)، وتعمل على تحسين مناعة الجسم وتمنع انتشار جراثيم ضارة وفطريات. كما يوجد في البراز نحو100 مليار من الميكروبات.

انظر أيضا

• ببتيدات مضادة للميكروبات
• مبيد الميكروبات
• ميكروبيوم
• فهم الأحياء الدقيقة الغذائي
• التحلل الحيوي الجرثومي
• عوالق هوائية
• فهم ميكروبات الفم
• ستروماتوليت

مراجع