الثلاثاء، 15 نوفمبر، 2011

الكائنات الحيه الدقيقه حقيقية النواه: الفطريات (خصائص الفطريات)


الكائنات الحيه الدقيقه حقيقية النواه: الفطريات

في أغسطس 2005، ترك إعصار كاترينا خراب مستحيل التصور في كل مكان على طول الساحل الجنوبي الوسطي للولايات المتّحدة. في نيو أورليانز، آلاف البيوت أغرقت وبقي الجلوس في الأقدام على الماء لأسابيع. العديد من خبراء الصحة كانوا قلقون بشأن حالات تفشّي الأمراض المعدية مثل الكوليرا، حمّى النيل الغربية، والأمراض المعوية. البيوت المستقره في الماء الراكد يمكن أن تصبح أرضيات تناسل للكائنات الحيّة الدقيقة.
لحسن الحظ, أغلب هذه الأمراض المعدية لم تظهر. ومع ذلك، الذي إندلع في العديد من الأبرشيات في نيو أورليانز كان عفنا. كان هناك عفن على الحيطان، الأسقف، الخزانات، الملابس، وحول أيّ شئ مزوّد بمصدر للرطوبة والمواد المغذّية. تشكّل بساط من المستعمرات المكوّنه للجراثيم في كل مكان.
إذا شاهدت بقع صغيرة من العفن في بيتك, محلول مبيض يعمل عمل كبير لقتل وإزالة المشكلة. لكن ماذا لو أنّ كامل البيت ومحتوياته هو “ صحن مزرعة ” عملاقة؟ أكثر من محتمل، أغلب هذه البيوت هدّمت (أو عرّيت إلى قوالب) والأثاث ومحتويات البيت الأخرى حطّمت. العديد من مواد البيت، مثل الأسرّة، الأرائك، أو الخزانات التي كانت فوق مستوى الماء إحتوت عفناً بسبب الرطوبة المطوّلة، وكان لزاما عليها أن تستبدل. أخبر أكثر مسئولي الصحة السكّان لإتّباع نفس الشعار المستعمل للغذاء الفاسد فعلا: “ عندما نشكّ فيه، نرميه بعيداً. ”
في مستشفى تولين Tulane، الطابق الأول غطّى بالعفن، الذي جعل التنظيف وإعادة فتح العديد من الردهات عمل رتيب وصعب جداً. في البيوت بالإضافة إلى المكاتب والمستشفيات، أكتشف نمو الأعفان في أنظمة التهوية وقنوات التهوية. إذا أنصار التهوية شغلوها، بشكل حرفي مئات المليارات من الجراثيم ستنفخ وتنتشر إلى مناطق جديدة للإنبات والنمو. في الحقيقة، ستّة أسابيع بعد كاترينا، إحصاء جراثيم العفن في الهواء في مواقع مختلفة في نيو أورليانز كانت بارتفاع يصل الى 102,000 جراثيم لكلّ متر مكعّب — أعتبر مرّتين ضعف العدد الطبيعي لنيو أورليانز.
ماذا عن العلل والأمراض من تنفّس جراثيم العفن؟ بحلول شهر نوفمبر 2005، العديد من سكّان نيو أورليانز الذين عادوا كانوا يعانون من مشاكل بالمنطقه التنفسية العليا —  السكّان "عاطفيا" سموها “ سعال كاترينا. ” في الحقيقة، السكّان الذين يعانون الربو، إلتهاب القصبات الهوائية، الحساسيات والذين تركوا نيو أورليانز طلب منهم أن لا يعودوا. بالرغم من عدم حدوث حالات اوبئه تنفسية, في 2008 دراسة لخمسة سنوات بدأت بالتحرّي إذا العمّال في نيو أورليانز في خطر إستنشاق جراثيم العفن أو البكتيريا التي نجمت عن فيضانات إعصار كاترينا.
هذه المناقشة تشير إلى أن الأعفان تنمو في العديد من البيئات الطبيعية والمبنية. في أغلب الأحيان تنهار ميتة أو تتفسخ مادتها، مثل الحالات الموصوفه في نيو أورليانز. الكثير من الأعفان مع ذلك لها أهمية كبيرة لإعادة التدوير الطبيعي في المحيط الحيوي Biosphere (المحيط الحيوي: هو المنطقة الكاملة من سطح الأرض، الجوّ، والبحر الذي يتوطن بالأشياء الحيه). ما زال مجموعه يمكن أن تتصرف كممرضات وتسبّب بعض الأمراض الخطرة والمنهكة.
من وصف الحالة في نيو أورليانز، يمكن تقدير الفطريات كمنتجه لأعداد هائلة من الجراثيم، تمثّل خلايا مجهرية لنشر الكائنات الحية إلى أراضي وبيئات جديدة حيث تنبت، تنمو، تعيد الإنتاج.
الأعفان والخمائر هي فطريات، وهي تحتوي العديد من الأنواع والبعض منها سندرسه في هذا الفصل. سنصادف العديد من الفطريات المفيده مثل تلك المستعمله لانتاج المضادات الحيوية أو في العمليات التجارية والصناعية. أيضا سنميّز ونناقش عدّة أمراض بشرية واسعة الإنتشار تسببها الفطريات. الكثير منها تتعلق بالأفراد المتسامحين مناعيا Immunocompromised (التسامح المناعي: يشير إلى انخفاض الاستجابه المناعيه الكافيه الناتجه من المرض، التعرّض إلى الإشعاع، أو المعالجة بالأدويه المثبطه للمناعه).
الدراسه تبدأ بتركيز على التراكيب، أنماط النمو، ودورات حياة الفطريات —  حاله مميزه جدا عن المجموعات الأخرى من الكائنات الحيّة الدقيقة.

1. خصائص الفطريات
الفطريات Fungi (مفردها فطر Fungus) هي مجموعة متنوّعة من الكائنات الحيّة الدقيقة حقيقية النواه. حوالي 75,000 نوع تم وصفها، بالرغم من أنه قد يوجد حدود 1.5 مليون نوع. لعدّة عقود، الفطريات صنّفت كنباتات، لكن الدراسات المخبريه كشفت على الأقل أربع خصائص تميّز الفطريات من النباتات:
• الفطريات تفتقر للكلوروفيل، بينما النباتات توجد بها هذه الصبغة.
• جدران الخلايا الفطرية تحتوي كربوهيدرات يسمى الكايتين chitin؛ جدران خلايا النباتات بها السليلوز cellulose.
• أكثر الفطريات ليست متعددة الخلايا مثل النباتات.
• الفطريات متباينة التغذيه، بينما النباتات ذاتية التغذية.
بشكل رئيسي لهذه الأسباب، الفطريات وضعت في مملكتها الخاصه الفطريات، ضمن حقل الكائنات حقيقية النواه “ لشجرة الحياة ”. دراسة الفطريات تسمى علم الفطريات mycology (myco = "فطر") والشخص الذي يدرس الفطريات هو عالم فطريات mycologist.

الفطريات تتشارك مجموعة من الخصائص
مفهوم رئيسي
1.1. أكثر الفطريات تنمو كشبكة خيطية متفرعه.
الفطريات عموما لها دورات حياة تتضمّن مرحلتان: مرحلة (خضرية) نمو ومرحلة تكاثر. مجموعة رئيسية من الفطريات، الأعفان، تنمو كخيوط متشابكة طويلة من الخلايا التي تعطي مستعمرات مرئية. المجموعة الأخرى، الخمائر، كائنات حية وحيدة الخلايا التي تشبه مستعمراتها على الآجار المستعمرات البكتيرية بشكل بصري. أشكال أخرى لحد الآن هي ثنائية الشكل؛ عادة عند درجة حرارة البيئة (25 درجه مئويه) تنمو كأعفان خيطيه، لكن عند درجة حرارة الجسم (37 درجه مئويه) تتحوّل إلى أشكال تشبه الخميرة, ممرضه, وحيدة الخلايا.
الأعفان تتضمّن كتل من الخيوط المتشابكة تسمى الهيفات hyphae (مفردها هيفا hypha). الهيفات هي وحدة مورفولوجيه من الفطر الخيطي والهيفات الفرديه عادة ترى فقط بواسطة المجهر. الهيفات لها تنوع واسع من الأشكال ويمكن أن تتفرّع إلى حد كبير. كتلة سميكة  من الهيفات تسمى الغزل الفطري (الميسليوم) mycelium (جمعها الميسليا mycelia). هذه الكتلة كبيرة عادة بما فيه الكفاية لكي ترى بالعين المجردة، وعموما لها قوام قطني خشن. الميسليوم سويّةً مع أي تراكيب تكاثر تمثّل الكائن الحي الفطري.
لكونها كائنات حية حقيقية النواه، الفطريات لها نواه واحده أو أكثر بالإضافة إلى تشكيله من الأعضاء بما في ذلك الميتوكندريا، نظام الأغشيه الداخليه، الرايبوسومات، والهيكل الخلوي. جدار الخلايا يتكوّن من كميات كبيرة من الكايتين. الكايتين هو بوليمر كربوهيدراتي من وحدات اسيتيل جلوكوز أمين acetylglucosamine؛ ذلك لأن، جزيئات الجلوكوز تحتوي مجموعات الأسيتيل والأمين. يزوّد جدار الخلايا صلابة وقوّة، الذي، مثل جدار خلايا كلّ الكائنات الحيّة الدقيقة، يسمح للخلايا لمقاومة الإنفجار بسبب ضغط الماء الداخلي العالي.
في العديد من أنواع الفطريات, الجدران المتقاطعة للهيفا، تسمى حواجز او فواصل septa (مفردها حاجز أو فاصل septum)، تقسّم السيتوبلازم إلى خلايا منفصلة. مثل هذه الفطريات توصف كمفصوله septate. في العفن الأخضر المزرق Penicillium chrysogenum، الحواجز غير كامله، على أية حال، والمسامات في الجدران المتقاطعة تسمح للسيتوبلازم المجاور بالاختلاط. في الأنواع الفطريه الأخرى، مثل عفن الخبز الشائع الرايزوبس Rhizopus، الخيوط بدون حواجز. في كلا المثالين، مثل هذه الهيفات تعتبر مدمج خلوي coenocytic، مما يعني بأنّها تحتوي العديد من الأنويه في السيتوبلازم المشترك.
لأن الفطريات تمتصّ المادة العضوية المشكّلة، فهي توصف ككائنات متباينة التغذية heterotrophs. أكثرها مترممه، تتغذى على الماده العضويه الميتة أو المتفسخة. سوية مع العديد من الأنواع البكتيريه، هذه الفطريات تعمل كمحلّلات، تعيد تدوير كميات كبيرة من المادة العضوية. في الأماكن الصناعية، هذا التفسخ او التحلل يمكن أن يكون مربح. الفطر Trichoderma، على سبيل المثال، ينتج إنزيمات لتخفيض مستوى السليلوز ويعطي مظهر جينز "مغسول بالحجر".
الفطريات الأخرى هي ممرضات، تعتاش على النباتات أو الحيوانات، وتسبّب أمراض في أغلب الأحيان. أكثر هذه الفطريات إنتهازيه وفقط تسبّب أمراض خطيره في الأفراد المتسامحين مناعيا.

النمو الفطري يتأثر بعدة عوامل
مفهوم رئيسي
2.1. النمو الفطري يعتمد على الرطوبة، المواد المغذّية الكيميائية الكافية، والعوامل الطبيعية (الفيزيائيه).
تكتسب الفطريات موادها المغذّية من خلال الإمتصاص، أمّا كمترممات أو ممرضات. لكونها كائنات حية أرضية في الغالب، الأعفان والخمائر تفرز الإنزيمات إلى البيئة المحيطة التي تكسر (تحلل) مركّبات عضوية معقّدة إلى مركب بسيط. كنتيجة لهذا الهضم خارج الخلية، مركّبات أبسط، مثل الجلوكوز والأحماض الأمينيه، يمكن أن تمتصّ من قبل الهيفا.
الميسيليوم يشكّل من قبل العفن الممثّل “شبكة تغذيه” لهذه الفطريات. في بعض الحالات الميسيليوم يمكن أن يشكّل منطقة سطحيّة كبيرة جدا لإمتصاص المغذّيات. للخمائر، المواد المغذّية تمتص عبر سطح الخلية، مشابهه للطريقه التي تحصل بها الخلايا البكتيرية على موادها المغذّية.
يحدث إمتداد الميسليا بالإستطالة أو نمو الهيفات. تقسّم الأنويه بواسطة الانقسام غير المباشر mitosis ونمو هذه الميسليا الفطريه يتضمّن استطاله وتفرّع الهيفات عند رؤوس الهيفا. نمو الخمائر في العدد يحدث بانقسام الخلية بينما تمرّ الخلايا بالعديد من دورات الانقسام غير المباشر mitosis والانقسام الخلوي لتشكيل عشائر كبيره من الخلايا الفردية.
النمو الفطري يتأثّر بالعديد من العوامل في البيئة. إضافة إلى توفر المواد المغذّية الكيميائية، الأوكسجين، درجة الحرارة، والرقم الهيدروجيني pH تؤثر على النمو.
الأكسجين. أغلبية الفطريات كائنات حية هوائية، مع الإستثناء البارز للخمائر الإختيارية، التي يمكن أن تنمو في أمّا وجود الأوكسجين أو تحت ظروف التخمر.
درجة الحرارة. تنمو معظم الفطريات بشكل أفضل عند حوالي 23 درجه مئويه, درجة حرارة قريبة من درجة حرارة الغرفة الطبيعية. الإستثناءات البارزة هي الفطريات الممرضه، التي تنمو بشكل مثالي عند 37 درجه مئويه، التي هي درجة حرارة الجسم. كما سبق ذكره, الفطريات ثنائية الشكل تنمو كخلايا شبيهه بالخمائر عند 37 درجه مئويه والميسيليوم عند 23 درجه مئويه. تنمو الفطريات المحبه لدرجات الحراره المنخفضه Psychrophilic عند درجات حرارة منخفضه، مثل 5 درجات مئويه الموجوده في الثلاجة الطبيعية (المحبه لدرجات الحراره المنخفضه: تشير إلى الكائنات الحية التي تفضّل النمو في درجات الحرارة الباردة).
الرقم الهيدروجيني pH. تزدهر العديد من الفطريات تحت الظروف الحامضية المعتدله عند pH بين 5 و 6. التربة الحامضية لذلك قد تفضّل أمراض العشب الفطرية، في هذه الحالة الجير lime (كربونات الكالسيوم) يضاف لمعادلة التربة. تلوّث العفن أيضا شائع في الأطعمة الحامضية مثل القشطة الحامضة، ثمار الحمضيات، الزبادي، ومعظم الخضار. علاوة على ذلك، الحموضة في الخبز والجبن تشجّع النمو الفطري. جبن (روكويفورت Roquefort) الأزرق، على سبيل المثال، يشمل روائب الحليب الذي فيه العفن Penicillium roqueforti أضيف للنكهة والقوام.
عادة، تركيزات عالية من السكّر باعثة على النمو، وأوساط نمو الفطريات بالمختبر عادة تحتوي جلوكوز إضافي؛ الأمثلة تتضمّن آجار ديكستروز سابورود Sabouraud وآجار ديكستروز البطاطا.
النمو الفطري في الطبيعة يشكّل روابط مهمة في الدورات البيئيّة لأن الفطريات، سويّة مع الأنواع البكتيريه، تحلّل الماده الحيوانيه والنباتيه بسرعة. العمل في أعداد هائلة, الفطريات تطلق الكربون والمعادن إلى البيئة، تجعلها متوفرة لإعادة التدوير.
تعيش العديد من الفطريات أيضاً في علاقة مفيدة بشكل متبادل مع الأنواع الأخرى في الطبيعة من خلال علاقة تكافلية تسمى التعايش mutualism (التعايش: علاقة تكافلية بين إثنان من الكائنات الحية من انواع مختلفه التي تفيد كلاهما). الفطريات تسمى الميكورايزا (الجذر فطريات) mycorrhizae (rhiza = "جذر root") تعيش بانسجام مع النباتات حيث الهيفات لهذه الفطريات تغزو أو تغلّف جذور النباتات. تستهلك هذه الميكورايزا البعض من الكربوهيدرات المنتجه من قبل النباتات، لكن بالمقابل تتصرف كنظام جذري ثاني، تساهم بالمعادن الضرورية والماء لتشجيع نمو النبات. الميكورايزا وجدت في النباتات من المستنقعات المالحة، الصحاري، وغابات الصنوبر. في الحقيقة، تعيش هذه الفطريات المفيده في وحول جذور 95 % من أنواع النباتات المفحوصه.
إضافة إلى الميكورايزا، أكثر النباتات المفحوصه تحتوي أيضا فطريات داخلية التغذيه endophytes، والتي هي فطريات تعيش وتنمو كليّا داخل النباتات، خصوصا نسيج الأوراق. لا تسبّب أمراض لكن، إلى حدّ ما مثل الميكورايزا، تزود فرص نمو أفضل أو جديدة للنبات. في جنوب غرب جبال روكي، على سبيل المثال, يزدهر الفطر على أنصال أنواع من العشب، ينتج سمّ قوي يمكن أن تطرح الخيول والحيوانات الأخرى للنوم لمدة أسبوع تقريبا (العشب يدعى “ عشب ناعس ” من قبل الناس المحليين). هكذا، العشب ينجو بينما الأنواع الأخرى تؤكل على الأرض.

التكاثر في الفطريات يتضمّن تشكيل الجراثيم
مفهوم رئيسي
3.1. التكاثر الفطري قد يحدث لاجنسيا وكذلك عن طريق عمليات جنسية.
تكوين الجراثيم (Sporulation) هي عملية تشكيل الجرثومه. يحدث عادة في التراكيب المسماه أجسام ثمرية، التي تمثّل جزء من الفطر حيث الجراثيم تتشكّل ومنها تطلق. هذه التراكيب قد تكون لاجنسيه ومخفية إلى العين المجرّدة، أو تراكيب جنسية، مثل المشروم المرئي.
التكاثر اللاجنسي. تنمو تراكيب التكاثر اللاجنسي عند نهايات الهيفات المتخصّصة. كنتيجة للإنقسامات الغير مباشره، تنتج آلاف من الجراثيم، كلّها متماثله جينيا.
تنمو العديد من الجراثيم اللاجنسية داخل أكياس أو أوعيه تسمى حوافظ جرثوميه sporangia (مفردها حافظه جرثوميه, sporangium). بشكل ملائم، الجراثيم تسمى جراثيم حافظيه sporangiospores. تنتج الفطريات الأخرى جراثيم على تراكيب مساعدة تسمى حوامل كونيديه conidiophores. هذه الجراثيم الشبيهه بالغبار, الغير محمية تعرف بالكونيديا conidia (مفردها, conidium؛ conidio = "غبار dust"). الجراثيم الفطرية خفيفة جدا وتنسف في أعداد ضخمة بتيارات الرياح. في الفطريات الأخرى لحد الآن، الجراثيم قد تتشكّل ببساطة عن طريق التجزؤ المنتج للجراثيم المفصليه arthrospores (arthro = "مفصل joint"). الفطريات التي تسبب القدم الرياضي athlete’s foot تتضاعف بهذه الطريقه.
العديد من الخمائر تتكاثر بشكل لاجنسي بالتبرعم. في هذه العملية، تصبح الخلية منتفخة عند حافة واحدة، والخلية الجديدة تسمى جرثوم برعمي  blastospore،  (blasto = "برعم bud") تنمو (البراعم) من الخلية الأبويه. في النهاية، تفلت الجرثومة للعيش بشكل مستقل. الخلية الأبويه يمكن أن تواصل إنتاج جراثيم برعميه blastospores إضافية.
عندما تخلو من الجسم الثمري، الجراثيم تهبط في بيئة ملائمة لها قابلية إنبات لتكاثر خلايا خمائر وحيدة الخليه جديدة أو هيفا جديدة. النمو المستمر سيشكّل في النهاية غزل فطري (ميسيليوم) mycelium.
التكاثر الجنسي. العديد من الفطريات أيضا تنتج جراثيم بالتكاثر الجنسي. في هذه العملية، أشكال تزاوج متقابله تجيء معاً وتندمج (أشكال التزاوج: اغزله فطريه mycelia منفصله لنفس الفطر أو هيفات hyphae منفصله لنفس الغزل الفطري mycelium). لأن الأنويه مختلفة جينيا في كلّ شكل تزاوج، خلية الدمج تمثّل متباينة النواه heterokaryon (hetero = "مختلف differentkaryo = "نواة nucleus")؛ لذلك, خلية بنويه متباينة جينيا توجد لبعض الوقت في السيتوبلازم ثنائي النواه المشترك. في النهاية الأنويه تدمج والخليه ثنائية الصبغه diploid تتشكّل. عدد الكروموسومات قريبا يقسم عن طريق الانقسام الاختزالي meiosis، ويرجع الخلية أو الكائن الحي إلى الحاله أحادية الصبغه haploid.
الجسم الثمري المرئي ينتج في أغلب الأحيان أثناء التكاثر الجنسي وموقعه الجراثيم أحادية الصبغه. ربما الجسم الثمري الأكثر تمييزاً ينتج من الجراثيم هو فطريات عيش الغراب (المشروم).

‏ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق