מיקרואורגניזמים (מיקרובים) נחשבים לאורגניזמים חד-תאיים, שגודלם אינו עולה על 0.1 מ"מ. לנציגים של קבוצה גדולה זו עשוי להיות ארגון תאי שונה, תכונות מורפולוגיות ויכולות מטבוליות, כלומר התכונה העיקרית המאחדת אותם היא הגודל. המונח "מיקרואורגניזם" עצמו אינו ניחן במובן טקסונומי. חיידקים שייכים למגוון רחב של יחידות טקסונומיות, ונציגים אחרים של יחידות אלו יכולים להיות רב-תאיים ולהגיע לגדלים גדולים.
גישות כלליות לסיווג מיקרואורגניזמים
כתוצאה מהצטברות הדרגתית של חומר עובדתי על חיידקים, נוצר צורך להציג כללים לתיאורם ולשיטתיותם.
הסיווג של מיקרואורגניזמים מאופיין בנוכחותם של הטקסים הבאים: תחום, פילום, מחלקה, סדר, משפחה, סוג, מינים. במיקרוביולוגיה, מדענים משתמשים במערכת הבינומית של מאפייני אובייקט, כלומר, המינוח כולל את שמות הסוג והמינים.
לרוב המיקרואורגניזמיםמבנה פרימיטיבי ואוניברסלי במיוחד הוא אופייני, ולכן לא ניתן לבצע את חלוקתם לטקסיות רק על פי מאפיינים מורפולוגיים. תכונות פונקציונליות, נתונים ביולוגיים מולקולריים, דפוסים של תהליכים ביוכימיים וכו' משמשים כקריטריונים.
תכונות זיהוי
כדי לזהות מיקרואורגניזם לא ידוע, מתבצע מחקר לחקור את המאפיינים הבאים:
- ציטולוגיה של התא (שייך בעיקר לאורגניזמים פרו או איקריוטיים).
- מורפולוגיה של תאים ומושבות (בתנאים ספציפיים).
- מאפיינים תרבותיים (מאפייני צמיחה במדיות שונות).
- מכלול התכונות הפיזיולוגיות שעליו מבוסס סיווג המיקרואורגניזמים לפי סוג הנשימה (אירובי, אנאירובי)
- סימנים ביוכימיים (נוכחות או היעדר מסלולים מטבוליים מסוימים).
- סט של תכונות ביולוגיות מולקולריות, כולל התחשבות ברצף הנוקלאוטידים, אפשרות של הכלאה של חומצות גרעין עם החומר של זנים מסוג.
- אינדיקטורים כימוטקסונומיים, הלוקחים בחשבון את ההרכב הכימי של תרכובות ומבנים שונים.
- מאפיינים סרולוגיים (תגובות "אנטיגן - נוגדן"; במיוחד עבור מיקרואורגניזמים פתוגניים).
- נוכחות ואופי הרגישות לפאג'ים ספציפיים.
שיטתיות וסיווג מיקרואורגניזמים הקשורים לפרוקריוטים מתבצעת באמצעות "מדריך בורג'י לשיטתיות של חיידקים". הזיהוי מתבצע באמצעותהקובע של בורגי.
דרכים שונות לסיווג חיידקים
כדי לקבוע את השיוך הטקסונומי של אורגניזם, נעשה שימוש במספר שיטות לסיווג מיקרואורגניזמים.
עם סיווג מספרי פורמלי, כל התכונות נחשבות למשמעותיות באותה מידה. כלומר, נוכחות או היעדר של תכונה מסוימת נלקחת בחשבון.
סיווג מורפופיזיולוגי כולל מחקר של מכלול התכונות והתכונות המורפולוגיות של זרימת תהליכים מטבוליים. במקרה זה, הוא ניחן במשמעות ומשמעות של תכונה מסוימת של אובייקט. מיקומו של מיקרואורגניזם בקבוצה טקסונומית מסוימת והקצאת שם תלויים בעיקר בסוג הארגון הסלולרי, במורפולוגיה של התא והמושבה ובדפוסי הצמיחה.
התחשבות במאפיינים תפקודיים מספקת אפשרות של שימוש בחומרי הזנה שונים על ידי מיקרואורגניזמים. חשובה גם התלות בגורמים פיזיים וכימיים מסוימים של הסביבה, ובפרט בדרכי השגת אנרגיה. ישנם חיידקים שדורשים מחקרים כימוטקסונומיים כדי לזהות אותם. מיקרואורגניזמים פתוגניים דורשים serodiagnosis. המוקדמות משמשות לפירוש התוצאות של המבחנים לעיל.
בסיווג גנטי מולקולרי מנתחים את מבנה המולקולות של הביופולימרים החשובים ביותר.
נוהל לזיהוי מיקרואורגניזמים
היום, הזיהוי של אורגניזם מיקרוסקופי מסוים מתחיל בבידוד התרבות הטהורה שלו וניתוח רצף הנוקלאוטידים של 16S rRNA. לפיכך, מקומו של החיידק על העץ הפילוגנטי נקבע, והמפרט הבא לפי סוג ומינים מתבצע בשיטות מיקרוביולוגיות מסורתיות. ערך צירוף מקרים של 90% מאפשר לקבוע את הסוג, ו-97% - מינים.
התמיינות ברורה עוד יותר של מיקרואורגניזמים לפי סוגים ומינים אפשריים באמצעות טקסונומיה פוליפילטית (פוליפאזית), כאשר קביעת רצפי נוקלאוטידים משולבת עם שימוש במידע ברמות שונות, עד אקולוגית. כלומר, חיפוש אחר קבוצות של זנים דומים מתבצע תחילה, ולאחר מכן קביעת המיקומים הפילוגנטיים של קבוצות אלו, תיקון ההבדלים בין הקבוצות לשכנותיהן הקרובות ביותר, ואיסוף נתונים להבדיל בין הקבוצות.
קבוצות עיקריות של מיקרואורגניזמים אוקריוטיים: אצות
תחום זה כולל שלוש קבוצות שבהן יש אורגניזמים מיקרוסקופיים. אנחנו מדברים על אצות, פרוטוזואה ופטריות.
אצות הן פוטוטרופים חד-תאיים, קולוניאליים או רב-תאיים המבצעים פוטוסינתזה חמצן. פיתוח סיווג גנטי מולקולרי של מיקרואורגניזמים השייכים לקבוצה זו טרם הושלם. לכן, נכון לעכשיו, בפועל, נעשה שימוש בסיווג של אצות לפי הרכב הפיגמנטים וחומרי המילואים, מבנה דופן התא, נוכחות ניידות ושיטת הרבייה.
נציגים טיפוסיים של הקבוצה הזו הםאורגניזמים חד-תאיים השייכים לדינופלגלטים, דיאטומים, אוגלנואידים ואצות ירוקות. כל האצות מאופיינות ביצירת כלורופיל וצורות שונות של קרוטנואידים, אך היכולת לסנתז צורות אחרות של כלורופילים ופיקובילינים אצל נציגי הקבוצה באה לידי ביטוי בדרכים שונות.
השילוב של פיגמנטים אלה או אלה קובע את הצביעה של תאים בצבעים שונים. הם יכולים להיות ירוקים, חומים, אדומים, זהובים. פיגמנטציה של תאים היא מאפיין מין.
דיאטומים הם צורות פלנקטוניות חד-תאיות, שבהן דופן התא נראה כמו מעטפת דו-סתמית של סיליקון. חלק מהנציגים מסוגלים לנוע לפי סוג ההחלקה. רבייה היא גם א-מינית וגם מינית.
בתי הגידול של אצות יוגלנה חד-תאיות הם מאגרי מים מתוקים. הם נעים בעזרת דגלים. אין דופן תא. מסוגל לגדול בחושך עקב תהליך החמצון של חומרים אורגניים.
לדינופלגללטים יש מבנה מיוחד של דופן התא, הוא מורכב מתאית. לאצות החד-תאיות הפלנקטוניות הללו יש שתי דגלים לרוחב.
לנציגים מיקרוסקופיים של אצות ירוקות, בתי הגידול הם גופי מים מתוקים וימיים, אדמה ושטח של עצמים יבשתיים שונים. ישנם מינים שאינם תנועתיים, וחלקם מסוגלים לנוע באמצעות דגלים. בדיוק כמו דינופלגלטים, למיקרו-אצות ירוקות יש דופן תאי תאית. אחסון העמילן בתאים אופייני. רבייה היא גם א-מינית וגם מיניתדרך.
אורגניזמים איקריוטיים: פרוטוזואה
עקרונות הסיווג הבסיסיים של מיקרואורגניזמים השייכים לפרוטוזואה מבוססים על מאפיינים מורפולוגיים המשתנים מאוד בין נציגי קבוצה זו.
ההפצה בכל מקום, השמירה על אורח חיים ספרותי או טפילי קובעת במידה רבה את המגוון שלהם. פרוטוזואים חיים חופשיים במזון הם חיידקים, אצות, שמרים, פרוטוזאות אחרות ואפילו פרוקי רגליים קטנים, כמו גם שרידים מתים של צמחים, בעלי חיים ומיקרואורגניזמים. לרוב הנציגים אין דופן תא.
הם יכולים לנהל חיים נייחים או להסתובב בעזרת מכשירים שונים: דגלים, ריסים ופרוגים. ישנן מספר קבוצות נוספות בתוך הקבוצה הטקסונומית של פרוטוזואה.
נציגי הפשוטים
האמבות ניזונות מאנדוציטוזיס, נעות בעזרת פסאודופודים, מהות הרבייה טמונה בחלוקה פרימיטיבית של התא לשניים. רוב האמבות הן צורות מים חיות חופשיות, אבל יש כאלה שגורמות למחלות בבני אדם ובבעלי חיים.
לתאי אינפוזוריה יש שני גרעינים שונים, רבייה א-מינית מורכבת מחלוקה רוחבית. ישנם נציגים שרבייה מינית אופיינית להם. מערכת מתואמת של cilia לוקחת חלק בתנועה. אנדוציטוזה מתבצעת על ידי לכידת מזון בחלל פה מיוחד, והשאריות מופרשות דרךחור בקצה האחורי. בטבע, ריסיות חיות במקווי מים מזוהמים בחומרים אורגניים, וכן ברחם של מעלי גירה.
דגלונים מאופיינים בנוכחות של דגלים. הספיגה של חומרים מזינים מומסים מתבצעת על ידי כל פני השטח של ה-CPM. החלוקה מתרחשת רק בכיוון האורך. בין הדגלים, ישנם מינים בעלי חיים חופשיים וגם מינים סימביוטיים. הסימביונטים העיקריים של בני אדם ובעלי חיים הם טריפנוזומים (גורמים למחלת שינה), לישמניה (גורם לכיבים קשים לריפוי), גיארדיה (מובילים להפרעות במעיים).
לספורוזואים יש את מחזור החיים המורכב ביותר מבין כל הפרוטוזואים. הנציג המפורסם ביותר של ספורוזאים הוא הפלסמודיום המלריה.
מיקרואורגניזמים אוקריוטיים: פטריות
סיווג מיקרואורגניזמים לפי סוג התזונה מפנה את נציגי קבוצה זו להטרוטרופים. רובם מאופיינים ביצירת תפטיר. הנשימה היא בדרך כלל אירובית. אבל יש גם אנאירובים פקולטטיביים שיכולים לעבור לתסיסה אלכוהולית. שיטות הרבייה הן וגטטיביות, א-מיניות ומיניות. תכונה זו היא המשמשת קריטריון לסיווג נוסף של פטריות.
אם אנחנו מדברים על המשמעות של נציגים של קבוצה זו, אז המעניין ביותר כאן הוא קבוצת השמרים המשולבת הלא טקסונומית. זה כולל פטריות שאין להן שלב צמיחת תפטיר. ישנם אנאירובים פקולטטיביים רבים בין שמרים. עם זאת, ישנם גם מינים פתוגניים.
קבוצות עיקריות של מיקרואורגניזמים פרוקריוטיים:archaea
מורפולוגיה וסיווג של מיקרואורגניזמים פרוקריוטיים משלבים אותם לשני תחומים: חיידקים וארכיאה, שלנציגיהם יש הבדלים משמעותיים רבים. לארכיאה אין דפנות תאי פפטידוגליקן (מורין) האופייניות לחיידקים. הם מאופיינים בנוכחות של הטרופוליסכריד אחר - פסאודומוראין, שאינו מכיל חומצה N-אצטילמורמית.
Archaea מחולקים לשלוש פילות.
תכונות של מבנה החיידקים
עקרונות הסיווג של מיקרואורגניזמים המאחדים חיידקים בתחום זה מבוססים על המאפיינים המבניים של קרום התא, ובפרט על תכולת הפפטידוגליקן שבו. כרגע יש 23 פילות בדומיין.
חיידקים הם חוליה חשובה במעגל החומרים בטבע. תמצית משמעותם בתהליך גלובלי זה היא פירוק שאריות צמחים ובעלי חיים, טיהור של גופי מים מזוהמים בחומר אורגני ושינוי תרכובות אנאורגניות. בלעדיהם, קיומם של חיים על פני כדור הארץ יהיה בלתי אפשרי. מיקרואורגניזמים אלה חיים בכל מקום, בית הגידול שלהם יכול להיות אדמה, מים, אוויר, גוף אדם, בעלי חיים וצמחים.
לפי צורת התאים, נוכחותם של מכשירים לתנועה, ניסוח התאים בינם לבין עצמם, תחום זה מתבצע במסגרת הסיווג הבא של מיקרואורגניזמים. המיקרוביולוגיה מחשיבה את סוגי החיידקים הבאים על סמך צורת התאים: עגול, בצורת מוט, חוט, מפותל, ספירלה. בהתאם לסוג התנועה, חיידקים יכולים להיות חסרי תנועה, דגלים או לזוז עקב הפרשה.רִיר. בהתבסס על האופן שבו תאים מתבטאים זה עם זה, ניתן לבודד חיידקים, לקשר אותם בצורה של זוגות, גרגירים וצורות מסתעפות.
מיקרואורגניזמים פתוגניים: סיווג
מיקרואורגניזמים פתוגניים הם רבים בקרב חיידקים בצורת מוט (גורמים של דיפתריה, שחפת, טיפוס הבטן, אנתרקס); פרוטוזואה (מלריה פלסמודיום, טוקסופלזמה, לישמניה, גיארדיה, טריכומונאס, כמה אמבה פתוגנית), אקטינומיציטים, מיקובקטריות (סוכנים סיבתיים של שחפת, צרעת), עובשים ופטריות דמויי שמרים (גורמים סיבתיים של מיקוזה, קנדידה). פטריות עלולות לגרום לכל מיני נגעים בעור, למשל סוגים שונים של חזזיות (למעט הרפס זוסטר, בו מעורב הנגיף). לחלק מהשמרים, בהיותם תושבים קבועים של העור, אין השפעה מזיקה בתנאים רגילים של מערכת החיסון. עם זאת, אם הפעילות של מערכת החיסון מופחתת, אז הם גורמים להופעת דלקת עור סבוריאה.
קבוצות פתוגניות
הסכנה האפידמיולוגית של מיקרואורגניזמים היא הקריטריון לקיבוץ כל החיידקים הפתוגניים לארבע קבוצות המתאימות לארבע קטגוריות סיכון. לפיכך, קבוצות הפתוגניות של מיקרואורגניזמים, שהסיווג שלהן ניתן להלן, מעוררות עניין רב במיקרוביולוגים, שכן הן משפיעות ישירות על החיים והבריאות של האוכלוסייה.
הקבוצה הבטוחה ביותר, קבוצת הפתוגניות הרביעית, כוללת חיידקים שאינם מהווים איום על בריאותו של אדם (או שהסיכון לאיום זה זניחקָטָן). כלומר, הסיכון לזיהום קטן מאוד.
הקבוצה השלישית מאופיינת בסיכון בינוני לזיהום עבור אדם, סיכון נמוך עבור החברה כולה. פתוגנים כאלה עלולים באופן תיאורטי לגרום למחלות, וגם אם כן, ישנם טיפולים יעילים מוכחים, כמו גם מערכת של אמצעי מניעה שיכולים למנוע את התפשטות הזיהום.
קבוצת הפתוגניות השנייה כוללת מיקרואורגניזמים המהווים סיכון גבוה עבור הפרט, אך נמוך עבור החברה כולה. במקרה זה, הפתוגן עלול לגרום למחלה קשה בבני אדם, אך הוא אינו מתפשט מאדם נגוע אחד למשנהו. זמינות שיטות יעילות לטיפול ומניעה.
קבוצת הפתוגניות הראשונה מאופיינת בסיכון גבוה הן לפרט והן לחברה כולה. פתוגן הגורם למחלה קשה באדם או בחיה יכול להיות מועבר בקלות במגוון דרכים. טיפולים יעילים ואמצעי מניעה אינם זמינים בדרך כלל.
מיקרואורגניזמים פתוגניים, שסיווגם קובע את השתייכותם לקבוצת פתוגניות כזו או אחרת, גורמים נזק רב לבריאות הציבור רק אם הם משתייכים לקבוצה 1 או 2.
