علم البكتيريا وعلم الفيروسات:
يُعدّ كل من علم البكتيريا (Bacteriology) وعلم الفيروسات (Virology) من الفروع الأساسية في علم الأحياء الدقيقة، حيث يختصّان بدراسة كائنات دقيقة لا تُرى بالعين المجردة. يهدف هذان العلمان إلى فهم بنية هذه الكائنات، وآليات عملها، وتأثيراتها المختلفة على الكائنات الحية الأخرى، سواء كانت إيجابية أو سلبية.
1. البنية والتركيب: كيف تتكيف مع الوظيفة
تُعدّ دراسة التركيب الداخلي والخارجي لكل من البكتيريا والفيروسات خطوة أساسية لفهم وظائفها.
- البكتيريا: كائنات حية دقيقة وحيدة الخلية، تتميز بتركيب خلوي بسيط (بدائية النواة). لديها جدار خلوي قوي يمنحها شكلاً محددًا، وغشاء بلازمي، وسيتوبلازم يحتوي على كروموسوم واحد. تتكيف هذه البصمة الوراثية الفريدة مع وظائفها الحيوية الأساسية، مثل التكاثر السريع والمقاومة للظروف البيئية القاسية.
- الفيروسات: تُعتبر الفيروسات كائنات غير خلوية، وهي أصغر حجمًا من البكتيريا بكثير. تتكون من مادة وراثية (حمض نووي DNA أو RNA) محاطة بغلاف بروتيني يُسمى "المحفظة" (Capsid). يتيح لها هذا التركيب البسيط التطفل على الخلايا الحية، حيث تفتقر إلى القدرة على التكاثر الذاتي.
2. طرق العزل والتعريف في المختبرات:
تُستخدم تقنيات متطورة في مختبرات التحاليل لعزل هذه الكائنات وتحديد هويتها، وهو أمر بالغ الأهمية في التشخيص الطبي والبحث العلمي.
- البكتيريا: يتم عزل البكتيريا عن طريق زراعتها على أوساط غذائية خاصة (مثل أطباق آجار). يُمكن التعرف عليها لاحقًا من خلال خصائصها الشكلية تحت المجهر (شكل الخلايا، التجمعات)، أو من خلال اختبارات كيميائية حيوية، أو باستخدام تقنيات أكثر تقدمًا مثل تلوين جرام (Gram staining).
- الفيروسات: نظرًا لكونها كائنات متطفلة إجبارًا، لا يُمكن زراعة الفيروسات على الأوساط الغذائية العادية. يتطلب عزلها استخدام مزارع الخلايا الحية (Cell cultures)، أو الأجنة، أو حيوانات المختبر. يتم الكشف عنها باستخدام تقنيات متخصصة مثل تقنية تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR)، أو تقنية الإليزا (ELISA) التي تكشف عن وجود الفيروس أو الأجسام المضادة له.
3. آليات الإصابة والمقاومة:
تسبب العديد من أنواع البكتيريا والفيروسات أمراضًا للإنسان والحيوان والنبات، ويُعدّ فهم طرق انتقالها ومقاومتها ضروريًا.
- الأمراض البكتيرية: تنتقل البكتيريا الممرضة عبر عدة طرق، مثل الهواء، أو الماء والغذاء الملوثين، أو التلامس المباشر. يُمكن مقاومتها باستخدام المضادات الحيوية، ولكن بعض السلالات تُظهر مقاومة متزايدة.
- الأمراض الفيروسية: تُصيب الفيروسات الخلايا الحية عن طريق حقن مادتها الوراثية فيها، مما يُجبرها على إنتاج المزيد من الفيروسات. يمكن أن تنتقل عبر قطرات الرذاذ (الإنفلونزا)، أو سوائل الجسم (الفيروسات الكبدية)، أو الحشرات (حمى الضنك). تتطلب مقاومة الأمراض الفيروسية استخدام الأدوية المضادة للفيروسات أو اللقاحات.
4. الأهمية الاقتصادية والتطبيقات العملية:
على الرغم من ارتباطها بالأمراض، تلعب البكتيريا والفيروسات أدوارًا اقتصادية مهمة.
- الأهمية الإيجابية: تُستخدم البكتيريا في صناعة الغذاء (الأجبان والزبادي)، وفي التكنولوجيا الحيوية (إنتاج الأنسولين)، وفي معالجة النفايات. أما الفيروسات، فيُمكن الاستفادة منها في "العلاج بالفاج" (Phage therapy)، حيث تُستخدم فيروسات البكتيريا (Bacteriophages) لمكافحة الالتهابات البكتيرية المقاومة للمضادات الحيوية.
- الأهمية السلبية: تُسبّب الفيروسات والبكتيريا خسائر اقتصادية كبيرة في الزراعة من خلال تدمير المحاصيل، وفي الثروة الحيوانية عبر انتشار الأوبئة.
5. الأمان في المعامل وتقنيات الكشف المتقدمة:
تُعدّ سلامة العاملين في المختبرات الميكروبية أولوية قصوى.
- الأمان: يجب اتباع إجراءات صارمة لضمان السلامة، مثل ارتداء معدات الحماية الشخصية (القفازات، النظارات)، والتعامل الآمن مع العينات، والتخلص من النفايات البيولوجية بشكل صحيح.
- التقنيات المتقدمة: أصبح الكشف عن الفيروسات أكثر دقة بفضل تقنيات مثل تقنية ELISA للكشف عن الأجسام المضادة للفيروسات الكبدية B وC، و PCR للتعرف على المادة الوراثية للفيروس بشكل نوعي وكمي، مما يتيح تشخيصًا دقيقًا وسريعًا.
6. تطبيقات عملية إضافية:
- عزل البكتيريوفاج: يُمكن عزل البكتيريوفاج (الفيروسات المتطفلة على البكتيريا) من البيئة، مثل مياه الصرف الصحي، ثم زراعتها على بكتيريا معينة مثل الإشريكية القولونية (E. coli) لدراسة قدرتها على القضاء عليها.
- مزارع الأنسجة: تُعدّ تقنية مزارع الأنسجة (Tissue culture) أداة حيوية لإنتاج نباتات كاملة خالية من الأمراض الفيروسية، مما يساهم في تحسين المحاصيل الزراعية.