علم البكتيريا

علم البكتيريا هو فرع وتخصص من علم الأحياء يدرس مورفولوجيا البكتيريا ، وبيئتها ، وعلم الوراثة ، والكيمياء الحيوية لها ، بالإضافة إلى العديد من الجوانب الأخرى المتعلقة بها. يشمل هذا الفرع من علم الأحياء الدقيقة تحديد أنواع البكتيريا وتصنيفها وتوصيفها. ^{[ 1 ]} ونظرًا لتشابه طريقة التفكير والعمل مع الكائنات الدقيقة الأخرى غير البكتيريا، مثل الأوليات والفطريات والفيروسات غير الدقيقة ، فقد شاع استخدام مصطلح "علم البكتيريا" ليشمل علم الأحياء الدقيقة. ^{[ 2 ]} وكان المصطلحان يُستخدمان سابقًا بشكل متبادل. ^{[ 3 ]} ومع ذلك، يمكن تصنيف علم البكتيريا كعلم مستقل.

يُعدّ استنبات البكتيريا في المزارع المختبرية الطريقة الأساسية التي يستخدمها علماء البكتيريا. وتُستخدم في ذلك أوساط استنبات صلبة وسائلة. عادةً ما يكون وسط الاستنبات الصلب عبارة عن أجار مغذي في طبق بتري . وتختلف مكونات الأجار المغذي باختلاف البكتيريا قيد الدراسة. فعلى سبيل المثال، لاستنبات بكتيريا المستدمية النزلية (Haemophilus influenzae )، التي تعتمد في نموها على الهيمين ونيكوتيناميد أدينين ثنائي النوكليوتيد ، يُضاف الدم (عادةً من خروف أو حصان) إلى الوسط. ^{[ 12 ]} أما عند استنبات البكتيريا الموجودة في أمعاء الثدييات، مثل السالمونيلا ، فيُستخدم أجار XLD الذي يحتوي، من بين مكونات أخرى، على حمض ديوكسيكوليك . ^{[ 13 ]}

رُصدت البكتيريا لأول مرة على يد عالم المجهر الهولندي أنطوني فان ليفينهوك عام 1676، باستخدام مجهر أحادي العدسة من تصميمه. لم يُصنّف ليفينهوك البكتيريا كفئة مستقلة من الكائنات الدقيقة، بل أشار إلى جميع الكائنات الدقيقة، بما فيها البكتيريا والطلائعيات والحيوانات المجهرية، باسم "الحيوانات الدقيقة" . ونشر ملاحظاته في سلسلة من الرسائل إلى الجمعية الملكية في لندن . وشملت ملاحظاته أيضًا الأوليات. بدأ الألماني فرديناند كوهن دراسة البكتيريا عام 1870، ويُعتبر أيضًا من مؤسسي علم البكتيريا، إذ كان أول من صنّف البكتيريا إلى مجموعات بناءً على أشكال خلاياها . عرّف كوهن البكتيريا بأنها "خلايا خالية من الكلوروفيل، كروية أو مستطيلة أو أسطوانية الشكل، وأحيانًا ملتوية أو منحنية، تتكاثر حصريًا بالانقسام العرضي، وتوجد إما منفردة أو في عائلات خلوية"، ووضعها ضمن المملكة النباتية. كما اكتشف الأبواغ الداخلية البكتيرية المقاومة للحرارة ^{[ 14 ] [ 15 ]}

أثبت لويس باستور عام 1859 أن الكائنات الدقيقة هي المسؤولة عن عملية التخمر ، وأن هذا النمو لا يعود إلى التولد التلقائي ( فالخمائر والأعفان ، المرتبطة عادةً بالتخمر، ليست بكتيريا، بل فطريات ). وكان باستور، إلى جانب معاصره روبرت كوخ ، من أوائل المؤيدين لنظرية جرثومية المرض . ^{[ 16 ]} بين عامي 1880 و1881، أنتج باستور لقاحين ناجحين للحيوانات ضد الأمراض التي تسببها البكتيريا. وقد أُدركت أهمية البكتيريا، مما أدى إلى دراسة الوقاية من الأمراض وعلاجها باللقاحات. ^{[ 6 ] [ 7 ]} كما ألهمت أبحاث باستور إغناز سيميلويس وجوزيف ليستر لدراسة أهمية تعقيم اليدين في العمل الطبي.

في أربعينيات القرن التاسع عشر، رُفضت ملاحظات سيميلويس وأفكاره المتعلقة بالتقنيات الصحية، وأدانت الأوساط الطبية كتابه حول هذا الموضوع لتعارضه مع نظرية الأخلاط السائدة آنذاك. ^{[ 17 ]} بعد منشورات ليستر، التي دعمت غسل اليدين والتعقيم بنظرية الجراثيم، بدأ الأطباء بتعقيم أيديهم في سبعينيات القرن التاسع عشر؛ ولم يُدمج غسل اليدين الإلزامي في الممارسات الصحية الشائعة إلا في ثمانينيات القرن العشرين. ^{[ 18 ]}

لم يُكتشف ارتباط الكائنات الدقيقة بالأمراض إلا في وقت لاحق من القرن التاسع عشر، عندما عزل عالم التشريح الإيطالي فيليبو باتشيني بكتيريا الكوليرا (Vibrio cholerae) عام 1854 في فلورنسا خلال جائحة الكوليرا الآسيوية التي اجتاحت البلاد بين عامي 1846 و1863 ^{[ 19 ]} ، وربط بوضوح وجود هذه البكتيريا في الغشاء المخاطي للأمعاء لدى مرضى الكوليرا المتوفين بالمرض. ورغم أن عمل باتشيني كان متاحًا للمجتمع العلمي الدولي عبر ترجمات فرنسية وإنجليزية، إلا أن اكتشاف العامل المسبب للكوليرا يُنسب غالبًا إلى الطبيب الألماني روبرت كوخ الذي أعاد اكتشافه عام 1884. ويُنسب إلى كوخ الفضل في إدخال علم الكائنات الدقيقة، بما فيها البكتيريا، إلى المجال الطبي [20]. وقد ^{عمل كوخ ،} الرائد في علم الأحياء الدقيقة الطبية، على الكوليرا والجمرة الخبيثة والسل . في أبحاثه حول مرض السل، أثبت كوخ أخيرًا نظرية الجراثيم، وحصل على جائزة نوبل عام 1905 تقديرًا لها. ^{[ 5 ]} وضع كوخ في مسلماته معايير لاختبار ما إذا كان الكائن الحي هو سبب المرض ، ولا تزال هذه المسلمات مستخدمة حتى اليوم. ^{[ 21 ] [ 6 ]} لعب كل من كوخ وباستور دورًا في تحسين التعقيم في العلاج الطبي. في الفترة ما بين 1870 و1885، طُبقت الأساليب الحديثة في علم البكتيريا باستخدام الأصباغ ، وطريقة فصل مخاليط الكائنات الحية على أطباق من أوساط غذائية. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

على الرغم من معرفة أن البكتيريا تُسبب العديد من الأمراض منذ القرن التاسع عشر، لم تتوفر علاجات فعالة مضادة للبكتيريا حتى القرن العشرين. ^{[ 22 ]} في عام 1910، طوّر بول إرليخ أول مضاد حيوي، وذلك بتغيير الأصباغ التي كانت تُلوّن بشكل انتقائي بكتيريا اللولبية الشاحبة (Treponema pallidum) - وهي البكتيريا الحلزونية التي تُسبب مرض الزهري - إلى مركبات تقتل هذا العامل الممرض بشكل انتقائي. ^{[ 23 ]} مُنح إرليخ جائزة نوبل عام 1908 لأبحاثه في علم المناعة ، وكان رائدًا في استخدام الأصباغ للكشف عن البكتيريا وتحديدها، حيث شكّل عمله أساسًا لصبغة غرام وصبغة زيل-نيلسن . ^{[ 24 ]}

في أوائل القرن العشرين، دار جدلٌ حول تصنيف البكتيريا. ففي عام ١٩٠٤، كانت البكتيريا الزرقاء تُصنَّف عادةً ضمن فئة الطحالب، وهي كائنات حقيقية النواة. إلا أن هايكل في ذلك الوقت صنّف البكتيريا الزرقاء ضمن البكتيريا لافتقارها إلى النواة. وفي عام ١٩٣٨، اقترح هربرت فولكنر كوبلاند منح بدائيات النوى مملكةً مستقلة. وقد أتاح تطوير المجهر الإلكتروني النافذ رؤيةً أفضل لبنية الخلية، وساعد في توضيح المسائل. وفي عام ١٩٦٢، نشر ستانير وفان نيل ^{[ ٢٥ ]} تعريفًا مؤثرًا للبكتيريا، مقترحين تعريفها بأنها كيانات خلوية بدائية النواة؛ كما حددا ثلاثة فروق بين بدائيات النوى وحقيقيات النوى: وجود أو غياب الأغشية الداخلية، والانقسام بالانشطار أو الانقسام المتساوي، ووجود أو غياب جدار خلوي. ^{[ ٢٦ ]}

شهد عام 1977 تقدماً كبيراً في دراسة البكتيريا، عندما أدرك كارل ووز أن العتائق تنحدر من سلالة تطورية منفصلة عن البكتيريا. ^{[ 27 ]} وقد انبثق هذا التصنيف الوراثي الجديد من تسلسل الحمض النووي الريبوزي 16S ، وقسم بدائيات النوى إلى نطاقين تطوريين ضمن نظام النطاقات الثلاثة . ^{[ 28 ]}

• مندلسون، جون أندرو. "مزارع علم البكتيريا: تكوين وتحول علم في فرنسا وألمانيا، 1870-1914" (أطروحة دكتوراه، أطروحات ورسائل ProQuest لجامعة برينستون، 1996. 9701218).