البكتيريا الرمية

البكتيريا الرمية هي بكتيريا تعيش عادةً في التربة وتستخدم التغذية الرمية كمصدر رئيسي للطاقة. وغالبًا ما ترتبط هذه البكتيريا بفطريات التربة التي تستخدم أيضًا التغذية الرمية ، وكلاهما يُصنف ضمن البكتيريا الرمية. ^{[ 1 ]}

الكائنات الرمية هي نوع من الكائنات المحللة التي تتغذى حصراً على المواد النباتية الميتة والمتحللة. ^{[ 2 ]} تشمل الكائنات الرمية الفطريات والبكتيريا والعفن المائي، وهي ضرورية للتحلل ودورة المغذيات ، إذ توفر الغذاء للمستهلكين في المستويات الغذائية الأعلى. تحصل هذه الكائنات على المغذيات عن طريق التغذية الامتصاصية، حيث تُهضم المغذيات خارجياً بواسطة مجموعة متنوعة من الإنزيمات، ثم يمتصها الكائن الرمي. ^{[ 1 ]}

غالباً ما يعتبر تكوين المجتمع ومعدلات تكاثر البكتيريا المؤشرة المتغذية على المواد العضوية الميتة مؤشرات على صحة المجتمع في التربة، والأنظمة المائية، ^{[ 3 ]} والجسم. ^{[ 4 ]}

جميع البكتيريا الرمية كائنات بدائية النواة وحيدة الخلية ، وتتكاثر لا جنسيًا عن طريق الانشطار الثنائي . ^{[ 2 ]} قد يُعزى التباين في معدلات دوران العناصر الغذائية (معدل استهلاك العناصر الغذائية واستبدالها في مخزون غذائي معين) لدى البكتيريا جزئيًا إلى التباين في العوامل البيئية، بما في ذلك درجة الحرارة، ورطوبة التربة، ودرجة حموضة التربة، ونوع الركيزة وتركيزها، والنمط الوراثي للنبات، والسموم. ^{[ 5 ]} يمكن لهذه العوامل بدورها أن تُغير معدلات التحلل ودوران المادة العضوية في التربة ، مما يؤثر على إنتاجية النظام البيئي . ^{[ 6 ]}

عند استيطان بيئة جديدة، ينخفض ​​عدد سلالة البكتيريا الرمية في البداية ثم يصل إلى مرحلة استقرار. ^{[ 7 ] [ 8 ]} ورغم شيوعها في التربة، إلا أنها قادرة على البقاء في أي مكان تتوفر فيه موارد غذائية، كالبيئات المائية أو في البراز . ^{[ 8 ]} ولذلك، فهي كائنات شائعة في النفايات، حيث تقوم بتحليل مركبات مختلفة للحصول على الغذاء. ^{[ 2 ]}

يُعدّ معدل نمو البكتيريا الرمية شديد الحساسية للتغيرات في الظروف البيئية، مما يجعله مؤشرًا جيدًا لرصد التغيرات السريعة والدقيقة في المجتمعات الميكروبية. كما تُستخدم معدلات النمو لقياس التفاعلات بين البكتيريا والفطريات، حيث تشير الأبحاث إلى تثبيط البكتيريا لنمو الفطريات، إذ قد تُمارس ضغطًا تنافسيًا عليها . في ظل ظروف التربة الطبيعية، يظل إنتاج الكتلة الحيوية البكتيرية ثابتًا نسبيًا، حيث يتوازن نمو الكائنات الدقيقة مع الافتراس وأنواع أخرى من موت الخلايا. تشير الدراسات التي أُجريت على معدلات نمو البكتيريا باستخدام دمج الليوسين أو الثيميدين إلى أن دورات حياة المجتمعات البكتيرية في التربة تتراوح بين أيام وأسابيع عند درجة حرارة حوالي 20  درجة مئوية. وقدّرت دراسات أخرى دورة حياة أطول تتراوح بين 107 و160 يومًا عند 25  درجة مئوية. قد يُعزى هذا التباين الكبير إلى الاختلافات في الطرق المستخدمة في هذه التقديرات، فضلًا عن الاختلافات في درجات حرارة الحضانة، والتي تُعدّ بالغة الأهمية في تحديد معدلات النمو. أظهرت الدراسات أن النمو البكتيري الأمثل يتحقق عند درجات حرارة تتراوح بين 25-30  درجة مئوية في التربة المعتدلة، وهي عادةً أعلى بكثير من متوسط ​​درجة الحرارة السنوية.

يمثل نمو البكتيريا في منطقة الجذور حالة خاصة، إذ يدعم تكاثرها السريع مقارنةً بالتربة المحيطة نتيجةً لإفرازات الجذور فيها. ويُقدّر معدل تجدد البكتيريا في هذه المنطقة بما يتراوح بين 12 و19 ساعة فقط، مع فترات أقصر في الجذور الصغيرة.

عموماً، لم تُجرَ أبحاث كافية حول معدلات نمو البكتيريا في التربة. وهذا يتناقض مع معرفتنا الواسعة نسبياً بقياسات معدلات نمو البكتيريا في البيئات المائية. وقد يُعزى هذا التباين إلى تعقيد مصفوفة التربة، التي تضم كلاً من البكتيريا والفطريات المحللة ذات استراتيجيات التغذية المختلفة. ^{[ 5 ]}

قد تؤثر عدة عوامل بيئية على نشاط الكائنات الحية الدقيقة الرمية، بما في ذلك رطوبة التربة، ودرجة الحموضة، ووجود الركائز. ترتبط رطوبة التربة، التي يُستدل عليها من تمعدن الكربون ، ارتباطًا إيجابيًا بنمو البكتيريا، حيث يزداد نمو البكتيريا مع زيادة محتوى رطوبة التربة.

فيما يتعلق بدرجة حموضة التربة، هناك نمط معروف لهيمنة البكتيريا في التربة المحايدة أو القلوية قليلاً، على الرغم من ندرة الأدلة الواضحة على النمو التفاضلي للبكتيريا في التربة ذات درجات الحموضة المختلفة.

بالمقارنة مع الفطريات، تُعتبر البكتيريا أكثر قدرة على تحليل المواد الغذائية المتاحة بسهولة. فبالإضافة إلى نوعية المادة الغذائية ونوعها، يُعد تركيزها عاملاً مهماً لنمو البكتيريا في التربة. على سبيل المثال، وجدت دراسة استخدمت تراكيز مختلفة من الجلوكوز أن نمو البكتيريا ازداد بشكل ملحوظ عند التراكيز المنخفضة، بينما تثبط عند التراكيز العالية جدًا. من جهة أخرى، أظهرت الدراسات أن زيادة تدفق المادة الغذائية في منطقة الجذور نتيجة إفرازات الجذور تزيد بشكل ملحوظ من معدلات نمو البكتيريا. وهنا، يظهر تأثير نوع النبات ونمطه الوراثي على النمو، ويُعزى ذلك على الأرجح إلى اختلاف معدلات الإفراز. ^{[ 5 ]}

تُعدّ بعض البكتيريا الرمية من مسببات الأمراض الشائعة في الطب والزراعة، إذ تنتقل بسهولة بين الأفراد عن طريق الاستهلاك أو غيره من طرق التعرض، مثل ملامسة البراز. ^{[ 8 ]} فعلى سبيل المثال، قد تكون بعض البكتيريا ناقلة للأمراض المنقولة بالغذاء، مثل الإشريكية القولونية . ^{[ 9 ]} بينما تمتلك أنواع أخرى القدرة على تحليل السليلوز ، وغالبًا ما توجد في كرش الأبقار، حيث تُساعد في عملية الهضم عن طريق تخمير السليلوز الموجود في العشب. ^{[ 9 ]}

من خلال التغذية الرمية، تُطلق البكتيريا الرمية إنزيمات ميكروبية خارج خلوية (MEEs) في البيئة لتحليل المادة العضوية في التربة (SOM). تُطلق هذه الإنزيمات عندما لا تُلبى احتياجات الكائن الحي من الطاقة والمغذيات. وهذا يسمح برصدها كمؤشر على توافر المغذيات في التربة. ^{[ 10 ]} ومن أهم هذه الإنزيمات:

• أوكسيدازات الفينول (PHO): تستطيع أوكسيدازات الفينول التحلل الحيوي أو إزالة سمية الملوثات العطرية وتحويلها إلى مصادر للكربون. إضافةً إلى ذلك، تعمل أوكسيدازات الفينول كهيدرولازات غير مباشرة في مستنقعات الخث ، مما يُسرّع تحلل المواد العضوية في التربة. تُحلل أوكسيدازات الفينول المركبات الفينولية، التي تُثبّط الهيدرولازات. وبالتالي، عندما تكون الكائنات الدقيقة محدودة، يكون التحلل محدودًا أيضًا. تُعرف هذه العملية باسم "القفل الإنزيمي". ^{[ 10 ] [ 11 ]}
• إنزيم بيتا-غلوكوزيداز (GLU): يساهم إنزيم بيتا-غلوكوزيداز في تأمين مصادر الطاقة والكربون القابل للاستخدام للكائنات الدقيقة. ويتم ذلك من خلال تحفيز إطلاق السكريات الأحادية وتحلل السكريات قليلة التعدد . ^{[ 12 ]}
• الفوسفاتاز الحمضي (القلوي ): يمكن استخدام الفوسفاتاز الحمضي كمؤشرات لإمكانية تمعدن الفوسفور وتوافره في التربة. ^{[ 13 ]}

في تربة الغابات، تلعب البكتيريا دورًا هامًا في تحلل الخيوط الفطرية وفي عمليات دورة النيتروجين ، بما في ذلك تثبيت النيتروجين . إضافةً إلى ذلك، تُساهم البكتيريا، جنبًا إلى جنب مع الفطريات، في تنظيم معظم العمليات البيوجيوكيميائية، وتحديد مدى توافر العناصر الغذائية المعدنية، وتحديد مصير الكربون في هذه التربة. مع ذلك، فإن احتياج البكتيريا العالي للنيتروجين وعدم قدرتها على نقل العناصر الغذائية يجعلها أقل كفاءة في التحلل من الفطريات.

يمكن أن تؤدي اضطرابات النظام البيئي، مثل الحرائق وغزو الحشرات وقطع الأشجار، إلى انخفاض طفيف في وفرة البكتيريا. علاوة على ذلك، قد يتغير تركيب مجتمع البكتيريا استجابةً للتغيرات في توافر العناصر الغذائية والتركيب الكيميائي العام. ^{[ 14 ]}