العاثيات bacteriophage، هي ڤيروسات تتطفل على بعض الجراثيم وتتضاعف بداخلها مؤدية في كثير من الأحيان إلى انحلال هذه الجراثيم وتخربها. ةالعاثيات من أكثر الكائنات الحية شيوعاً على سطح الأرض.

تتكون العاثية النموذجية من قفيصة بروتينية تحوي المادة الوراثية، وهذه قد تكون رنا أودنا مفرد الطاق أوذي طاقين، طوله بين 5000 و500000 نوكليوتيد، يتوضع بشكل خطي أوحلقي. يتراوح حجم العاثيات عادةً بين 20 و200 نانومتر.

الشكل والبنية

تنتمي العاثيات إلى عالم الڤيروسات، لذا تخضع بنيتها العامة للقواعد التي تخضع لها بنية الڤيروسات، إذ تتكون العاثية من جزأين رئيسيين هما< المحفظة البروتينية والحمض النووي الذي يوجد بداخل المحفظة ويكون إما دنا أورنا. وتعد العاثية التي تصيب الجراثيم المعوية (الإشريكيات القولونية) والتي تسمى T2 من أكثر العاثيات دراسة وفهم، إذ تظهر هذه العاثية عند دراستها بالمجهر الإلكتروني مكونة من رأس وذيل وقاعدة، ويكون الرأس على شكل متعدد الأضلاع متطاول ذي عشرين وجهاً وطوله نحو80 نانومتر ويحيط بالحمض النووي، أما ذيل العاثية فيقدر طوله بنحو100 نانومتر ويتألف من جزء داخلي أسطواني مكون من خيوط دقيقة ويدعى القناة المحورية وجزء خارجي يحيط بالقناة المحورية وهوغمد قابل للتقلص، وتوجد في النهاية القصوى للذيل لويحة سداسية الأضلاع تسمى اللويحة القاعدية، وتلتصق على اللويحة القاعدية شويكات وألياف ذيلية وهي تمثل الجزء الذي تتثبت به العاثية على الجرثوم.

مع حتى معظم العاثيات تملك هذا الشكل تقريباً إلا حتى بعضها يملك ذيلاً لا يتقلص، وبعضها لا يملك ذيلاً على الإطلاق، كما حتى هناك عاثيات ذات شكل خيطي.

التصنيف

تضاعف العاثيات

يمر إخماجُ العاثيات للجراثيم بمراحل عدة تبدأ بتثبت العاثية بوساطة الصفيحة القاعدية على مستقبلات نوعية خاصة في الجدار الخلوي الجرثومي. ويمكن لجرثوم واحد حتى يملك عدة مستقبلات لعاثيات مختلفة، ويحصل بعد تثبت العاثية على الجرثوم تقلص في الغمد الخارجي لذيل العاثية يقرب رأس العاثية من صفيحتها القاعدية مما يؤدي إلى اختراق قناة الذيل المحورية الداخلية للغشاء الهيولي للخلية الجرثومية المستهدفة وحقن الحمض النووي العاثي داخل هذه الخلية ويقتصر الإخماج على دخول DNA العاثية إلى الخلية الجرثومية من دون المحفظة البروتينية التي لا تمثل إلا غلافاً واقياً للحمض النووي الذي يحمل المعلومات الوراثية الخاصة بالعاثية.

بعد دخول الحمض النووي للعاثية إلى داخل الجرثوم يبدأ تحول المعلومات الوراثية المرمزة عليه إلى مركبات بنيوية ووظيفية تابعة للعاثية وذلك بالاعتماد على الوظائف الاستقلابية للخلية الجرثومية، إذ يتم أولاً اصطناع نسخ عدة للحمض النووي ثم يتم إنتاج البروتينات الخاصة بالعاثية والتي يتكون منها رأس العاثية وذيلها، يلي ذلك هجريب هذه الأجزاء معاً مما يؤدي إلى ظهور أعداد كبيرة من العاثيات المماثلة للعاثية الخامجة داخل الجرثوم ثم ينحل الجرثوم وتخرج العاثيات (الأبناء) إلى الوسط المحيط، وتستغرق الدورة التضاعفية للعاثية بين 15 و40 دقيقة بحسب نوع العاثية.

ويظهر انحلال الخلايا الجرثومية وتخربها بعمل العاثيات الخاصة بها واضحاً فيما لوأضيفت كمية صغيرة من العاثيات إلى وسط مغذ سائل يحوي جراثيم الإشريكيات القولونية، وكانت العاثيات المضافة فعالة تجاه هذا النوع من الجراثيم (ينطق هنا إذا الجرثوم متحسس بها)، فإن الوسط الغرسي الذيقد يكون في البداية عكراً بسبب وجود الجراثيم سيصبح رائقاً بعد عدة ساعات، وهذه الظاهرة التي ترى بالعين المجردة تدل على انحلال الجراثيم بعمل العاثيات.

إن دورة تضاعف العاثية هذه والمشابهة لدورة تضاعف الفيروسات الأخرى، والتي تبدأ بدخول العاثية إلى الجرثوم وتنتهي بتخرب الجرثوم وتحرر أعداد كبيرة من العاثيات الجديدة منه، لا تحدث دائماً عند جميع العاثيات، إذ إذا بعض العاثيات، وتدعى العاثيات المعتدلة، تسلك طريقاً آخر عند إصابتها للجرثوم، فبعد دخول الحمض النووي للعاثية إلى داخل الجرثوم المستهدف يندمج DNA العاثية، الذي يدعى عندها طليعة العاثية، مع الصبغي الجرثومي، وفي هذه الحالة التي تدعى الاستذابة lesogeny فإن العاثية لا تتضاعف ضمن الخلية الجرثومية ولا يموت الجرثوم، بل يبقى قادراً على النمووالتكاثر، لكن في أثناء انقسام الجرثوم يتضاعف دنا العاثية مع الصبغي الجرثومي وتكتسب جميع خلية جرثومية جديدة نسخة من هذا الدنا مندمجاً في صبغياتها.

إن اندماج الحمض النووي للعاثية في الصبغي الجرثومي قد يؤدي إلى اكتساب الجرثوم لصفات أووظائف جديدة مثل القدرة على إنتاج ذيفانات كما هوالأمر في جراثيم الوتديات الخناقية والمطثيات الوشيقية.

إن طليعة العاثية المندمجة في الصبغي الجرثومي، وتحت تأثير بعض المؤثرات، قد تتحرر من الصبغي الجرثومي، وفي هذه الحالة تعود العاثية إلى التضاعف وبالتالي تؤدي إلى انحلال الجرثوم وموته، فطليعة العاثية إذاً هي جين مميت كامن ضمن الجرثوم، وتعد الأشعة السينية وفوق البنفسجية من محرضات تحرر طليعة العاثية المندمجة.

إن اندماج طليعة العاثية في الصبغي الجرثومي وانفصالها عنه بعد ذلك قد يؤديان إلى حدوث بعض التغيرات الوراثية في الخلية الجرثومية مثل التبدل في عمل بعض الجينات الخلوية، وزيادة إمكانية حدوث الطفرات، كما قد تأخذ طليعة العاثية المنفصلة معها جزءاً صغيراً من الصبغي الجرثومي وتقوم بنقله إلى جرثوم مختلف آخر مكسبة إياه جينات جديدة، وتدعى هذه الحادثة التي تقوم بها العاثية بنقل معلومات وراثية من جرثوم لآخر (التنبيغ transduction).

إن محاولة استخدام العاثيات في معالجة الأخماج الجرثومية كانت مخيبة للآمال لأسباب عدة، لكن العاثيات تستخدم في المخابر المتخصصة من أجل التقسيم الفرعي الدقيق للنوع الجرثومي الواحد إلى عدة أنماط حلية (استذابية) lysogenic، وذلك تبعاً لوجود مستقبلات نوعية لعاثيات معينة على سطح الجرثوم.

تسبب العاثيات أضراراً في بعض الأحيان كالعاثيات التي تتلف الجراثيم المستخدمة في صناعة الألبان، أوالمستخدمة في صناعة الصادات.

التاريخ

كان قد لوحظ أول مرة انحلال الجراثيم وموتها تحت تأثير عامل خارجي عام 1898، وفي عام 1915 تسقط الباحثان توورت Frederick Twort وديرل Félix d'Herelle حتى سبب انحلال بعض مستعمرات الجراثيم التي تدعى المكورات العنقودية هوعامل مسقم ينتمي إلى العوامل المسقمة التي تدعى الڤيروسات، ثم برهن جميع منهما بعد ذلك على حتى الجراثيم تخمج بالڤيروسات شأنها شأن الحيوانات والنباتات العليا، إذ ينجم هذا الخمج عن تنسخ ڤيروسات خاصة بالجراثيم ويتظاهر بانحلال الخلايا الجرثومية. وفي عام 1917 استفردت إحدى الڤيروسات التي تخمج الجراثيم من أمعاء مريض مصاب بسقم الزحار العصوي، وأطلق على هذه الڤيروسات عندها اسم عاثيات الجراثيم. وقد تبين فيما بعد حتى نوعاً محدداً من هذه العاثيات لا يخمج إلا نوعاً معيناً من الجراثيم، بل ذرية محددة ضمن نوع جرثومي معين، وتعود هذه الاصطفائية الدقيقة لإصابة الجراثيم بالعاثيات إلى وجود مستقبلات خاصة لعاث معين على سطح هذه الجراثيم، ويكون سير الخمج الذي تحدثه العاثية للجراثيم وكأنه سقم معد ينتقل من الجراثيم المصابة فيعديها ويقضي عليها، وقد كانت الدراسات المكثفة الأولى التي أجريت على العاثيات تهدف إلى التوصل لطريقة شفاء طبيعية (حيوية) من الأخماج الجرثومية، لكن ذلك لم يتحقق، إلا حتى اكتشاف العاثيات ودراستها كان له أثر كبير على تطور التقانات الحيوية الجزيئية وعلى فهم الوراثة الحديث؛ ويقدر اليوم عدد أنواع العاثيات المعروفة والتي تمت مشاهدتها بوساطة المجهر الإلكتروني بنحو2800 نوع.

العلاج بالعاثيات

التماثل

الالتصاق والاختراق

تصنيع الپروتينات والأحماض النووية

مركب الڤيريون

تحرير الڤيريونات

بنية الجينوم

في البيئة

تخمير الأغذية

استخدامات أخرى

العاثيات النموذجية

مراجع ثقافية

• عام 1925 في رواية أروسميث الفائزة بجائزة پوليتسر، جسد سينكلير لويس اكتشاف وتطبيق العثيات كعامل علاجي.

انظر أيضاً

• Bacterivore
• ڤيروسات الدنا
• ڤيروسات الرنا
• Polyphage
• Phage ecology
• Phage monographs (a comprehensive listing of phage and phage-associated monographs, 1921 – present)
• Transduction

المصادر

المراجع

• عدنان تكريتي، الجراثيم المسقمة ومداواة أمراضها (دار ابن النفيس، دمشق 1993).

وصلات خارجية

• Animation of bacteriophage targeting E. coli bacteria
• Häusler, T. (2006) "Viruses vs. Superbugs", Macmillan
• Phage.org general information on bacteriophages
• Bacteriophages get a foothold on their prey
• NPR Science Friday podcast, "Using 'Phage' Viruses to Help Fight Infection", April 2008
• bacteria.
• Bacteriophages: What are they. Presentation by Professor Graham Hatfull, University of Pittsburgh