معلومة

ما هي هذه الأنواع من البكتيريا؟

ما هي هذه الأنواع من البكتيريا؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

هل يمكنني أن أسأل ما هو نوع هذه البكتيريا؟ هناك تعليق يقول أنه من المحتمل أن يكون بكتيريا الإشريكية القولونية.

إخلاء المسؤولية: ليس لدي فكرة عن الفيديو المحدد للبكتيريا حيث يُطلب منا حلها بعد 24 ساعة.


ما هي الأنواع البكتيرية؟

النظاميات البكتيرية لم تتوصل بعد إلى توافق في الآراء لتحديد الوحدة الأساسية للتنوع البيولوجي ، الأنواع. تميز نصف القرن الماضي من النظاميات البكتيرية بالتحسينات في طرق تحديد الأنواع كمجموعات نمطية وراثية ، لكن ترسيم الأنواع لم يسترشد بمفهوم قائم على النظرية للأنواع. طور منظمو حقيقيات النوى مفهومًا عالميًا للأنواع: النوع هو مجموعة من الكائنات الحية التي توج تباعدها بقوة التماسك بين الأنواع المختلفة لا رجعة فيه والأنواع المختلفة متميزة بيئيًا. في حالة البكتيريا ، لا يتم الاحتفاظ بهذه الخصائص الشاملة من قبل الأنواع المسماة من علم اللاهوت النظامي ولكن من خلال الأنماط البيئية. هذه مجموعات من الكائنات الحية تحتل نفس المكانة البيئية ، والتي يتم تطهير تباعدها بشكل متكرر عن طريق الانتقاء الطبيعي. يمكن اكتشاف هذه الأنماط البيئية من خلال العديد من الأساليب العالمية القائمة على التسلسل. تشير هذه الأساليب الجزيئية إلى أن الأنواع المسماة النموذجية تحتوي على العديد من الأنماط البيئية ، ولكل منها السمات العالمية للأنواع. وبالتالي ، فإن الأنواع البكتيرية المسماة تشبه جنسًا أكثر من كونها نوعًا.


التصنيف البكتيري: المعنى والأهمية والمستويات

يسمى علم تصنيف البكتيريا بالتصنيف البكتيري. التصنيف البكتيري (G: سيارات الأجرة = الترتيب أو الترتيب ، nomos = القانون أو nemein = التوزيع أو الحكم) ، بمعنى أوسع ، يتكون من ثلاثة تخصصات منفصلة ولكنها مترابطة: التصنيف ، والتسمية ، والتعريف.

يشير التصنيف إلى ترتيب البكتيريا في مجموعات أو تصنيفات (غناء ، أصنوفة) على أساس التشابه المتبادل أو الارتباط التطوري.

التسمية هي النظام المعني بإسناد الأسماء إلى المجموعات التصنيفية وفقًا للقواعد المنشورة. يمثل التعريف الجانب العملي للتصنيف ، وهو عملية تحديد أن عزلة معينة تنتمي إلى تصنيف معترف به. نذكر هنا أن مصطلح النظاميات البكتيرية غالبًا ما يستخدم في التصنيف البكتيري.

لكن علم اللاهوت النظامي يحمل معنى أوسع من التصنيف ويعرفه الكثيرون على أنه الدراسة العلمية للكائنات الحية ذات الهدف النهائي المتمثل في توصيفها وترتيبها بطريقة منظمة. ومن ثم فإن علم اللاهوت النظامي يشمل تخصصات مثل علم التشكل ، وعلم البيئة ، وعلم الأوبئة ، والكيمياء الحيوية ، والبيولوجيا الجزيئية ، وعلم وظائف الأعضاء للبكتيريا.

أهمية التصنيف البكتيري:

ومع ذلك ، فإن التصنيف البكتيري مهم للأسباب التالية:

1. يستشعر التصنيف البكتيري أنه فهرس مكتبة يساعد في الوصول بسهولة إلى عدد كبير من الكتب. ولذلك فإن التصنيف يساعد في تصنيف وترتيب التنوع المحير للبكتيريا في مجموعات أو أصناف على أساس التشابه المتبادل أو الارتباط التطوري.

2. علم الجراثيم غير ممكن بدون التصنيف لأن الأخير يضع البكتيريا في مجموعات مفيدة وذات مغزى بأسماء دقيقة حتى يتمكن علماء البكتيريا من العمل معهم والتواصل بكفاءة.

3. يساعد التصنيف البكتيري علماء البكتيريا على عمل تنبؤات وإطار فرضيات لمزيد من البحث بناءً على معرفة البكتيريا المتطابقة. للراحة ، يمكن لعالم البكتريولوجيا أن يتنبأ بأن البكتيريا المعنية ستمتلك خصائص مشابهة لبكتيريا نسبتها التي تُعرف خصائصها بالفعل.

4. مساهمة التصنيف البكتيري في التحديد الدقيق للبكتيريا لها أهمية عملية. للراحة ، يساهم التصنيف البكتيري بشكل خاص في مجال علم الأحياء الدقيقة السريرية. غالبًا ما يصبح علاج المرض البكتيري صعبًا للغاية إذا لم يتم التعرف على العامل الممرض بشكل صحيح.

رتب أو مستويات التصنيف البكتيري:

في التصنيف البكتيري ، يتم وضع البكتيريا ضمن مجموعة صغيرة ولكنها متجانسة في رتبة أو مستوى. تتحد مجموعات من هذا الرتبة أو المستوى لإنشاء مجموعة من الرتبة أو المستوى الأعلى. في التصنيف البكتيري ، فإن الرتب أو المستويات الأكثر استخدامًا بترتيبها التصاعدي هي: الأنواع ، والأجناس ، والعائلات ، والأوامر ، والفئات ، والشعب ، والمجال (الجدول 3.1).

الأنواع هي المجموعة التصنيفية الأساسية في التصنيف البكتيري. ثم يتم جمع مجموعات الأنواع في الأجناس (الغناء ، الجنس). يتم جمع مجموعات الأجناس في عائلات (غناء ، عائلة) ، عائلات في أوامر ، أوامر إلى فئات ، فئات إلى شعب (غناء ، شعبة) ، والشعبة في مجال (أعلى رتبة أو مستوى). مجموعات البكتيريا في كل رتبة أو مستوى لها أسماء بنهايات أو لاحقات مميزة لتلك المرتبة أو المستوى.

الخصائص المستخدمة في التصنيف البكتيري:

1. الخصائص الكلاسيكية (التصنيف الكلاسيكي):

تم استخدام العديد من الخصائص المظهرية (على سبيل المثال ، المورفولوجية والفسيولوجية والاستقلابية والبيئية) والتحليل الجيني في التصنيف البكتيري (الميكروبي) لسنوات عديدة.

يتم تقييم هذه الخصائص وتستخدم البيانات لتجميع البكتيريا حتى السلم التصنيفي من الأنواع إلى المجال. الخصائص الكلاسيكية مفيدة جدًا في التعرف الروتيني على البكتيريا وتوفر أيضًا أدلة على العلاقات التطورية فيما بينها وكذلك مع الكائنات الحية الأخرى.

الخصائص المورفولوجية:

يتم استخدام السمات المورفولوجية المختلفة ، على سبيل المثال ، شكل الخلية ، وحجم الخلية ، والتشكل الاستعماري ، وترتيب الأسواط ، وآلية حركة الخلية ، والخصائص الهيكلية الفائقة ، وسلوك التلوين ، وتشكيل البوغ ، ومورفولوجيا الجراثيم والموقع ، واللون لتصنيف وتحديد الكائنات الحية الدقيقة.

تلعب الخصائص المورفولوجية دورًا مهمًا في تصنيف وتحديد الميكروبات للأسباب التالية:

(ط) يتم دراستها وتحليلها بسهولة خاصة في الكائنات الحية الدقيقة حقيقية النواة وبدائيات النوى المعقدة نسبيًا.

(2) عادة لا تختلف اختلافا كبيرا مع التغيرات البيئية لأنها تنتج عن التعبير عن العديد من الجينات ، وبالتالي ، عادة ما تكون مستقرة وراثيا.

(3) غالبًا ما يكون التشابه المورفولوجي بين الكائنات الحية الدقيقة مؤشرًا جيدًا على الارتباط بالتطور.

بعض الخصائص المورفولوجية المفيدة تصنيفياً وتنوعاتها موضحة في الجدول 3.2.

الخصائص الفسيولوجية والاستقلابية:

بعض الخصائص الفسيولوجية والاستقلابية مفيدة جدًا في تصنيف وتحديد الكائنات الحية الدقيقة لأنها ترتبط ارتباطًا مباشرًا بطبيعة ونشاط الإنزيمات الميكروبية وبروتينات النقل.

بعض الخصائص الفسيولوجية والاستقلابية الأكثر أهمية المستخدمة في التصنيف الميكروبي هي الأنواع الغذائية ، ومكونات جدار الخلية ، ومصادر الكربون والنيتروجين ، واستقلاب الطاقة ، والتسامح التناضحي ، وعلاقات الأكسجين ، وعلاقات درجة الحرارة ، ومتطلبات الملح والتسامح ، والمستقلبات الثانوية ، ومحتويات التخزين ، إلخ.

ويرد في الجدول 3.3 بعض الخصائص الفسيولوجية والتمثيل الغذائي المفيدة تصنيفيا وتنوعاتها.

الخصائص البيئية:

الخصائص البيئية ، أي خصائص العلاقة بين الكائنات الحية الدقيقة وبيئتها تساهم بشكل كبير في التصنيف الميكروبي. وذلك لأنه حتى الكائنات الدقيقة شديدة الارتباط قد تختلف اختلافًا كبيرًا فيما يتعلق بخصائصها البيئية.

للراحة ، تختلف الكائنات الحية الدقيقة التي تعيش في بيئات المياه العذبة والبحرية والبرية وجسم الإنسان عن بعضها البعض وعن تلك التي تعيش في بيئات مختلفة.

ومع ذلك ، فإن بعض أهم الخصائص البيئية المستخدمة في التصنيف الميكروبي هي & # 8211 أنماط دورة الحياة ، وطبيعة العلاقة التكافلية ، والطبيعة المسببة للأمراض ، والاختلافات في متطلبات درجة الحرارة ، ودرجة الحموضة ، والأكسجين ، والتركيزات التناضحية.

التحليل الجيني:

يستخدم التحليل الجيني في الغالب في تصنيف الكائنات الحية الدقيقة حقيقية النواة لأن الأنواع يتم تعريفها في هذه الكائنات من حيث التكاثر الجنسي الذي يحدث فيها. يستخدم هذا التحليل أحيانًا في تصنيف الكائنات الحية الدقيقة بدائية النواة خاصة تلك التي تستخدم عمليات الاقتران والتحويل لتبادل الجينات.

على سبيل المثال ، قد يتحد أعضاء جنس Escherichia مع أعضاء أجناس Shigella و Salmonella ولكن ليس مع تلك من جنس Enterobacter و Proteus. هذا يدل على أن أعضاء الأجناس الثلاثة الأولى أكثر ارتباطًا ببعضهم البعض من Enterobacter و Proteus.

تكشف دراسات التحول مع أجناس مثل Bacillus و Haemophilus Micrococcus و Rhizobium وما إلى ذلك أن التحول يحدث بين الأنواع البكتيرية المختلفة ولكن نادرًا ما يحدث بين الأجناس.

يقدم هذا دليلًا على وجود علاقة وثيقة بين الأنواع منذ أن تحدث ذيول التحول ما لم تكن الجينومات متشابهة جدًا. لا شك أن البلازميدات البكتيرية التي تحمل الجينات المشفرة للصفات المظهرية تساهم في التصنيف الميكروبي كما يحدث في معظم الأجناس.

2. الخصائص الجزيئية:

أصبحت بعض الأساليب الجزيئية الحديثة مثل نسب الحمض النووي الجيني الجيني ، وتهجين الحمض النووي ، وتسلسل الحمض النووي ، والتنميط الريبي ، ومقارنة البروتينات ذات أهمية متزايدة وتستخدم بشكل روتيني لتحديد خصائص الكائنات الحية الدقيقة لاستخدامها في التصنيف الميكروبي.

نسب الجينوم DNA GC (محتوى G + C):

نسبة الحمض النووي الجينومي GC (G + C) هي أول ، وربما أبسط ، نهج جزيئي يتم استخدامه في تصنيف الميكروبات. يتم تعريف نسبة GC على أنها النسبة المئوية للجوانين بالإضافة إلى السيتوزين في الكائن الحي & # 8217s DNA.

نسبة GC إلى التسلسل الأساسي وتختلف مع تغييرات التسلسل على النحو التالي:

تبلغ نسبة GC للحمض النووي من الحيوانات والنباتات الأعلى حوالي 40٪ وتتراوح بين 30 و 50٪. على عكس ذلك ، فإن نسبة GC لكل من الكائنات الحية الدقيقة حقيقية النواة وبدائية النواة تختلف اختلافًا كبيرًا. على الرغم من هذا النطاق الواسع من التباين ، فإن نسبة GC من السلالات داخل نوع معين ثابتة.

تم تحديد نسب الحمض النووي الجينومي لمجموعة متنوعة من الكائنات الحية الدقيقة ، ويمكن أن تكون معرفة هذه النسبة مفيدة في تصنيف الميكروبات ، اعتمادًا على الموقف. للراحة ، يمكن أن تمتلك كائنان دقيقتان نسب GC متطابقة ومع ذلك يتبين أنهما غير مرتبطين تمامًا من الناحية التصنيفية والتطور الوراثي لأن مجموعة متنوعة من المتواليات الأساسية ممكنة مع الحمض النووي لتكوين قاعدة واحدة.

في هذه الحالة ، لا فائدة من نسب GC المطابقة مع وجهة نظر التصنيف الميكروبي. في المقابل ، إذا اختلفت كائنان من الكائنات الحية الدقيقة & # 8217 GC بنسبة أكبر من حوالي 10 ٪ ، فسيشتركان في عدد قليل من متواليات الحمض النووي وبالتالي من غير المحتمل أن يكونا مرتبطين ارتباطًا وثيقًا.

تعد بيانات نسبة GC ذات قيمة في التصنيف الميكروبي بطريقتين على الأقل:

(ط) يمكنهم تأكيد مخطط تصنيف الكائنات الحية الدقيقة التي تم تطويرها باستخدام بيانات أخرى. إذا كانت الكائنات الحية الدقيقة في نفس التصنيف تختلف اختلافًا كبيرًا في نسب GC ، فإن التصنيف يستحق أن يتم تقسيمه.

(2) يبدو أن نسبة GC مفيدة في توصيف الأجناس البكتيرية لأن الاختلاف داخل الجنس عادة ما يكون أقل من 10 ٪ على الرغم من أن المحتوى قد يختلف اختلافًا كبيرًا بين الأجناس.

للراحة ، المكورات العنقودية والمكورات الدقيقة هي أجناس مكورات موجبة الجرام لها العديد من السمات المشتركة ولكنها تختلف في نسبة GC بأكثر من 10 ٪. الأول لديه نسبة GC من 30 إلى 38٪ ، في حين أن الأخير لديه 64-75٪.

تهجين الحمض النووي (التهجين الجيني):

يقيس تهجين الحمض النووي أو التهجين الجيني درجة التشابه بين جينومين (الأحماض النووية) ويفيد في تمييز نوعين من البكتيريا (الكائنات الحية الدقيقة). تهجين الحمض النووي DNA مفيد لدراسة البكتيريا وثيقة الصلة فقط ، بينما يساعد تهجين DNA-RNA في مقارنة البكتيريا ذات الصلة البعيدة.

1. تهجين الحمض النووي DNA:

يتم فصل الحمض النووي المزدوج الذي تقطعت به السبل والمعزول من بكتيريا واحدة إلى خيوط مفردة عند درجة حرارة مناسبة والتي تصبح مشعة بـ 32 P أو 3 H أو 14 درجة مئوية.

وبالمثل ، يتم فصل الحمض النووي مزدوج الشريطة المعزول عن بكتيريا أخرى إلى خيوط مفردة لا تصبح مشعة. يُسمح أولاً لجزيئات الدنا غير المشعة أحادية السلسلة بالارتباط بفلتر النيتروسليلوز وتتم إزالة الخيوط غير المقيدة عن طريق الغسيل.

الآن يتم تحضين المرشح ذي الخيوط المربوطة من الحمض النووي مع الحمض النووي المشع أحادي السلسلة في ظل الظروف المثلى للتليين. التلدين هو سمة مثيرة للاهتمام للحمض النووي أحادي السلسلة حيث تميل الخيوط ، عند التبريد ، إلى إعادة الارتباط لتشكيل بنية حلزونية مزدوجة تلقائيًا.

يحدث التلدين على النحو الأمثل عندما تصل درجة الحرارة إلى حوالي 25 درجة مئوية تحت درجة حرارة الانصهار (Tm) في محلول عالي التركيز الأيوني.

ومع ذلك ، أثناء فترة الحضانة ، تتهجين خيوط الحمض النووي المفردة المشعة مع خيوط مفردة غير مشعة من الحمض النووي اعتمادًا على تماثلها في التسلسل الأساسي. ثم يتم غسل الحشو لإزالة جزيئات الحمض النووي المشعة غير المقيدة ويتم قياس النشاط الإشعاعي لجزيئات الحمض النووي المشعة المهجنة.

بعد ذلك ، تتم مقارنة كمية النشاط الإشعاعي في جزيئات الحمض النووي المشعة المهجنة مع التحكم الذي يؤخذ بنسبة 100٪ ، وتعطي هذه المقارنة مقياسًا كميًا لدرجة تكامل نوعي الحمض النووي ، أي التماثل بين الاثنين. الحمض النووي. يتم عرض الإجراء بشكل تخطيطي في الشكل 3.1.

على الرغم من عدم وجود اتفاقية ثابتة بشأن مقدار التهجين بين اثنين من الحمض النووي الضروري لتعيين نوعين من البكتيريا في نفس التصنيف التصنيفي ، إلا أنه يوصى بنسبة 70 ٪ أو أكثر من درجة تكامل الحمضين النوويين للنظر في نوعين من البكتيريا ينتميان إلى نفس النوع.

على النقيض من ذلك ، فإن الدرجة التي لا تقل عن 25٪ مطلوبة للقول بأن البكتريا يجب أن تتواجد في نفس الجنس. تشير درجة التكامل مع نطاق 10٪ أو أقل إلى أن البكتريا أكثر ارتباطًا من الناحية التصنيفية.

تهجين الحمض النووي DNA طريقة حساسة للكشف عن الاختلافات الدقيقة في جينات اثنين من البكتيريا (الميكروبات الأخرى أيضًا) وبالتالي فهي مفيدة للتمييز بين البكتيريا وثيقة الصلة.

أجريت دراسات تماثل الحمض النووي على أكثر من 10000 بكتيريا تنتمي إلى حوالي 2000 نوع وعدة مئات من الأجناس. لقد ثبت أنه أداة قوية في حل العديد من مشاكل التصنيف البكتيري ، خاصة على مستوى الأنواع.

2. تهجين DNA-RNA:

يساعد تهجين DNA-RNA في المقارنة ، على عكس تهجين DNA-DNA ، بين البكتيريا ذات الصلة البعيدة (الكائنات الحية الدقيقة) باستخدام RNA الريبوسومي المشع (rRNA) أو نقل RNA (tRNA).

يصبح ذلك ممكنًا لأن مقاطع الحمض النووي (الجينات) التي تنسخ الرنا الريباسي و الحمض النووي الريبي تمثل جزءًا صغيرًا فقط من إجمالي جينوم الحمض النووي ولم تتطور بالسرعة التي تتطور بها معظم الجينات الأخرى التي تشفر البروتينات (على سبيل المثال ، يتم حفظها أكثر مقارنة بالجينات التي تشفر البروتينات) .

من بين الرنا الريباسي المختلف ، تم العثور على الرنا الريباسي 16S من بدائيات النوى والمماثل 18S الرنا الريباسي للكائنات حقيقية النواة لتكون أكثر ملاءمة لمقارنة تسلسلها هي الدراسات التصنيفية. أحد التأثيرات الرئيسية لدراسات الرنا الريباسي على التصنيف ، من أجل الملاءمة ، هو التعرف على ثلاثة مجالات رئيسية - العتائق ، والبكتيريا ، وحقيقيات النوى من قبل Woese وزملائه في عام 1990.

تقنية تهجين DNA-RNA مشابهة لتلك المستخدمة في تهجين DNA-DNA. يتم تحضين ssDNA غير المشع المرتبط بالمرشح باستخدام الرنا الريباسي المشع ، وغسله ، وحسابه.

يتم الحصول على قياس أكثر دقة للتكامل من خلال إيجاد درجة الحرارة المطلوبة لفصل وإزالة نصف الرنا الريباسي المشع من المرشح كلما ارتفعت درجة الحرارة هذه ، كلما كان مركب DNA-rRNA أقوى وأكثر تشابهًا في التسلسل الأساسي.

ومع ذلك ، تم إجراء تهجين DNA-RNA مع آلاف البكتيريا للتخفيف من علاقاتها التصنيفية. تم إجراء مثل هذه الدراسات باستخدام الثقافات النقية للبكتيريا حتى 1997-1998 ، ولكن منذ ذلك الحين ، تم تطوير تقنيات لاستعادة جينات الرنا الريباسي مباشرة من الموائل الطبيعية. وقد أصبح هذا يسمى تحليل المجتمع للرنا الريباسي من المجتمع البكتيري الطبيعي.

تسلسل الحمض النووي:

يعد تسلسل الحمض النووي (DNA و RNA) خاصية جزيئية أخرى تساعد بشكل مباشر في مقارنة الهياكل الجينية. تم إيلاء معظم الاهتمام لتسلسل الرنا الريباسي 5S و 16S المعزول من الوحدات الفرعية 50S و 30S من الريبوسوم بدائية النواة 70S ، على التوالي.

كما هو مذكور في تهجين DNA-RNA ، فإن الرنا الريباسي تكاد تكون مثالية لدراسات التطور البكتيري (الميكروبي) والارتباط بسبب:

(ط) إنها ضرورية للريبوسومات الموجودة في جميع البكتيريا ،

(2) وظائفهم هي نفسها في جميع الريبوسومات ، و

(3) يتغير هيكلها ببطء شديد مع مرور الوقت ، أي يتم الحفاظ عليها بشكل أكبر.

يتضمن إجراء تسلسل الرنا الريباسي الخطوات التالية:

(ط) يتم عزل الرنا الريباسي من الريبوسوم وتنقيته ،

(2) يتم استخدام إنزيم النسخ العكسي لصنع الحمض النووي التكميلي (cDNA) باستخدام بادئات مكملة لتسلسلات الرنا الريباسي المحفوظة ،

(3) يتم تضخيم (كدنا) باستخدام تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR) وأخيراً ،

(4) يتم تسلسل (كدنا) واستنتاج تسلسل الرنا الريباسي من النتائج.

أدى تسلسل البندقية وتقنيات تسلسل الجينوم الأخرى إلى توصيف العديد من الجينومات بدائية النواة (حوالي 100 جينوم) في وقت قصير جدًا والعديد منها في طور التسلسل. ستصبح المقارنة المباشرة لتسلسل الجينوم الكامل بلا شك أداة مهمة في تحديد الفئات التصنيفية لدائيات النوى.

Ribotyping هي تقنية تقيس النمط الفريد الذي يتم إنشاؤه عندما يتم هضم DNA من بكتيريا (جميع الكائنات الحية الأخرى أيضًا) بواسطة إنزيم تقييد ويتم فصل الأجزاء وفحصها باستخدام مسبار rRNA.

لا تتضمن هذه التقنية تسلسل الحمض النووي. أثبتت النماذج الريبية أنها مفيدة في تحديد البكتيريا ووجدت العديد من التطبيقات في التشخيص السريري والتحليلات الميكروبية للطعام والماء والمشروبات.

Ribotyping هي طريقة سريعة ومحددة لتحديد البكتيريا ، وهي محددة جدًا لدرجة أنها حصلت على لقب & # 8216 بصمات جزيئية & # 8217 لأن سلسلة فريدة من العصابات تظهر لأي بكتيريا تقريبًا (أي كائن حي).

في التنميط الريبي ، يتم أولاً عزل الحمض النووي من مستعمرة أو مزرعة سائلة للبكتيريا ليتم التعرف عليها. باستخدام تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR) ، يتم تضخيم جينات الحمض النووي للـ rRNA (يفضل 16S rRNA) والجزيئات ذات الصلة ، ومعالجتها بواحد أو أكثر من إنزيمات التقييد ، وفصلها عن طريق الرحلان الكهربائي ، ثم فحصها باستخدام جينات الرنا الريباسي.

يتم بعد ذلك رقمنة النمط المتولد من أجزاء الحمض النووي الموجودة على الهلام واستخدام الكمبيوتر لإجراء مقارنة بين هذا النمط وأنماط من بكتيريا أخرى متاحة من قاعدة بيانات.

مقارنة البروتينات:

تسلسل الأحماض الأمينية للبروتينات هي انعكاسات مباشرة لتسلسلات الرنا المرسال ، وبالتالي فهي مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بهياكل الجينات التي ترمز لتوليفها. في ضوء ذلك ، أثبتت مقارنات البروتينات من بكتيريا مختلفة أنها مفيدة جدًا من الناحية التصنيفية.

على الرغم من وجود العديد من الطرق لمقارنة البروتينات ، إلا أن الطريقة الأكثر مباشرة هي تحديد تسلسل الأحماض الأمينية للبروتينات التي لها نفس الوظيفة.

عندما تتشابه تسلسلات البروتينات التي لها نفس الوظائف في نوعين من البكتيريا ، فإن البكتيريا التي تمتلكها تعتبر مرتبطة ارتباطًا وثيقًا. ومع ذلك ، فقد تم استخدام تسلسل السيتوكرومات وبروتينات نقل الإلكترون الأخرى ، والهيستونات ، وبروتينات جورب الحرارة ، ومجموعة متنوعة من الإنزيمات في الدراسات التصنيفية.


ما هي البكتيريا وماذا تفعل؟

البكتيريا هي كائنات مجهرية وحيدة الخلية توجد بالملايين في كل بيئة ، داخل وخارج الكائنات الحية الأخرى.

بعض البكتيريا ضارة ، لكن معظمها يخدم غرضًا مفيدًا. إنها تدعم العديد من أشكال الحياة ، النباتية والحيوانية على حد سواء ، وتستخدم في العمليات الصناعية والطبية.

يُعتقد أن البكتيريا هي أول الكائنات الحية التي ظهرت على الأرض منذ حوالي 4 مليارات سنة. أقدم الأحافير المعروفة هي لكائنات شبيهة بالبكتيريا.

يمكن أن تستخدم البكتيريا معظم المركبات العضوية وبعض المركبات غير العضوية كغذاء ، ويمكن أن يتحمل بعضها الظروف القاسية.

الاهتمام المتزايد بوظيفة ميكروبيوم الأمعاء هو إلقاء ضوء جديد على الأدوار التي تلعبها البكتيريا في صحة الإنسان.

البكتيريا هي كائنات وحيدة الخلية.

البكتيريا هي كائنات وحيدة الخلية ليست نباتات ولا حيوانات.

عادة ما يقيس طولها بضعة ميكرومتر وتوجد معًا في مجتمعات الملايين.

يحتوي غرام التربة عادةً على حوالي 40 مليون خلية بكتيرية. عادة ما يحتوي المليلتر من الماء العذب على حوالي مليون خلية بكتيرية.

تشير التقديرات إلى أن الأرض تحتوي على ما لا يقل عن 5 نونليون بكتيريا ، ويُعتقد أن معظم الكتلة الحيوية للأرض تتكون من البكتيريا.

هناك العديد من أنواع البكتيريا المختلفة. طريقة واحدة لتصنيفها هي بالشكل. هناك ثلاثة أشكال أساسية.

  • كروية: تسمى البكتيريا التي على شكل كرة cocci ، والبكتيريا المفردة هي coccus. تشمل الأمثلة مجموعة المكورات العقدية ، المسؤولة عن "التهاب الحلق".
  • على شكل قضيب: تُعرف باسم العصيات (عصية المفرد). بعض البكتيريا على شكل قضيب منحنية. تُعرف هذه باسم vibrio. تشمل أمثلة البكتيريا على شكل قضيب عصيات الجمرة الخبيثة (الجمرة الخبيثة) ، أو الجمرة الخبيثة.
  • لولبية: تُعرف باسم spirilla (المفرد spirillus). إذا كان ملفهم ضيقًا جدًا ، فيُعرفون باسم اللولبيات. داء اللولبية النحيفة ومرض لايم والزهري تسببها بكتيريا من هذا الشكل.

هناك العديد من الاختلافات داخل كل مجموعة شكل.

تختلف الخلايا البكتيرية عن الخلايا النباتية والحيوانية. البكتيريا هي بدائيات النوى ، مما يعني أنه ليس لديها نواة.

تشمل الخلية البكتيرية:

  • الكبسولة: طبقة موجودة على السطح الخارجي لجدار الخلية في بعض البكتيريا.
  • جدار الخلية: طبقة مكونة من بوليمر يسمى ببتيدوجليكان. يعطي جدار الخلية البكتيريا شكلها. يقع خارج غشاء البلازما. يكون جدار الخلية أكثر سمكًا في بعض البكتيريا ، وتسمى البكتيريا موجبة الجرام.
  • غشاء البلازما: يوجد داخل جدار الخلية ، وهو يولد الطاقة وينقل المواد الكيميائية. الغشاء قابل للاختراق ، مما يعني أن المواد يمكن أن تمر من خلاله.
  • السيتوبلازم: مادة هلامية داخل غشاء البلازما تحتوي على مادة وراثية وريبوزومات.
  • الحمض النووي: يحتوي على جميع التعليمات الجينية المستخدمة في تطوير ووظيفة البكتيريا. يقع داخل السيتوبلازم.
  • الريبوسومات: هذا هو المكان الذي يتم فيه تصنيع البروتينات أو تصنيعها. الريبوسومات هي جسيمات معقدة تتكون من حبيبات غنية بالـ RNA.
  • السوط: يستخدم للحركة لدفع بعض أنواع البكتيريا. هناك بعض البكتيريا التي يمكن أن تحتوي على أكثر من نوع واحد.
  • بيلي: هذه الزوائد الشبيهة بالشعر الموجودة على السطح الخارجي للخلية تسمح لها بالالتصاق بالأسطح ونقل المادة الوراثية إلى خلايا أخرى. هذا يمكن أن يساهم في انتشار المرض بين البشر.

تتغذى البكتيريا بطرق مختلفة.

تحصل البكتيريا غيرية التغذية أو غيرية التغذية على طاقتها من خلال استهلاك الكربون العضوي. يمتص معظمها المواد العضوية الميتة ، مثل اللحم المتحلل. بعض هذه البكتيريا الطفيلية تقتل مضيفها ، بينما يساعدها البعض الآخر.

تصنع البكتيريا ذاتية التغذية (أو مجرد ذاتية التغذية) طعامها ، إما من خلال:

  • التمثيل الضوئي ، باستخدام ضوء الشمس والماء وثاني أكسيد الكربون ، أو
  • التخليق الكيميائي ، باستخدام ثاني أكسيد الكربون والماء والمواد الكيميائية مثل الأمونيا والنيتروجين والكبريت وغيرها.

تسمى البكتيريا التي تستخدم التمثيل الضوئي بالتأثيرات الضوئية. بعض الأنواع ، على سبيل المثال البكتيريا الزرقاء ، تنتج الأكسجين. ربما لعبت هذه دورًا حيويًا في تكوين الأكسجين في الغلاف الجوي للأرض. والبعض الآخر ، مثل بكتيريا الهليوبكتريا ، لا ينتج الأكسجين.

تُعرف تلك التي تستخدم التخليق الكيميائي باسم chemoautotrophs. توجد هذه البكتيريا بشكل شائع في فتحات المحيط وفي جذور البقوليات ، مثل البرسيم والبرسيم والبازلاء والفول والعدس والفول السوداني.

يمكن العثور على البكتيريا في التربة ، والمياه ، والنباتات ، والحيوانات ، والنفايات المشعة ، وفي أعماق قشرة الأرض ، والجليد القطبي والأنهار الجليدية ، والينابيع الساخنة. توجد بكتيريا في طبقة الستراتوسفير ، على ارتفاع يتراوح بين 6 و 30 ميلاً في الغلاف الجوي ، وفي أعماق المحيط ، يصل عمقها إلى 32800 قدم أو 10000 متر.

يمكن أن تنمو البكتيريا الهوائية ، أو البكتيريا الهوائية ، فقط في الأماكن التي يوجد فيها أكسجين. يمكن لبعض الأنواع أن تسبب مشاكل للبيئة البشرية ، مثل التآكل ، والقاذورات ، ومشاكل نقاء المياه ، والروائح الكريهة.

يمكن أن تنمو البكتيريا اللاهوائية فقط في حالة عدم وجود أكسجين. في البشر ، يحدث هذا في الغالب في الجهاز الهضمي. يمكن أن تسبب أيضًا الغازات والغرغرينا والتيتانوس والتسمم الغذائي ومعظم التهابات الأسنان.

يمكن للكائنات اللاهوائية الاختيارية ، أو البكتيريا اللاهوائية الاختيارية ، أن تعيش إما مع الأكسجين أو بدونه ، لكنها تفضل البيئات التي يوجد فيها الأكسجين. توجد في الغالب في التربة والمياه والنباتات وبعض النباتات الطبيعية للإنسان والحيوان. الامثله تشمل السالمونيلا.

Mesophilic ، أو البكتيريا المتوسطة ، هي البكتيريا المسؤولة عن معظم الإصابات البشرية. تتكاثر في درجات حرارة معتدلة ، حوالي 37 درجة مئوية. هذه هي درجة حرارة جسم الإنسان.

الامثله تشمل الليسترية المستوحدة, Pesudomonas maltophilia, Thiobacillus novellus, المكورات العنقودية الذهبية, العقدية البيروجينية, العقدية الرئوية, الإشريكية القولونية، و كلوستريديوم كلويفيري.

تحتوي الفلورا المعوية البشرية ، أو ميكروبيوم الأمعاء ، على بكتيريا ميسوفيليك المفيدة ، مثل النظام الغذائي الملبنة الحمضة.

يمكن للبكتيريا المتطرفة ، أو البكتيريا شديدة التحمل ، تحمل الظروف التي تعتبر شديدة للغاية بالنسبة لمعظم أشكال الحياة.

يمكن لعشاق الحرارة العيش في درجات حرارة عالية ، تصل إلى 75 إلى 80 درجة مئوية ، ويمكن أن يعيش عشاق الحرارة في درجات حرارة تصل إلى 113 درجة مئوية.

تعيش البكتيريا في أعماق المحيط في ظلام دامس بواسطة فتحات حرارية ، حيث ترتفع درجة الحرارة والضغط. يصنعون طعامهم عن طريق أكسدة الكبريت الذي يأتي من أعماق الأرض.


قوائم البكتيريا

البكتيريا موجبة الجرام عند وضعها تحت & # 8216 تلوين غرام & # 8217 مصبوغة باللون البنفسجي / الأزرق. على عكس البكتيريا سالبة الجرام التي لا يمكنها الاحتفاظ بالبقع البنفسجية الكريستالية ، يمكن لهذه البكتيريا. تأخذ البكتيريا سالبة الجرام بدلاً من ذلك بقع الفوشين أو السافرانين ، التي تظهر باللون الوردي والأحمر.

لذلك عندما تمر البكتيريا الموجبة والسالبة بالجرام خلال عملية تلطيخ الجرام ، تم العثور على الإيجابية لتكون قادرة على الاحتفاظ بصبغة الكريستال البنفسجي بسبب الكمية العالية من محتوى ببتيدوغليكان في جدار الخلية. السلبيات مثل المذكورة ، لا يمكن أن تحتفظ بهذا اللون بعد غسلها في محلول إزالة اللون.

هذه هي الطريقة التي يتمكن بها العلماء من التمييز بين الاثنين بناءً على كيفية تفاعلهم مع ألوان البقع. فيما يلي قائمة بأسماء البكتيريا التي تغطي جميع أنواع البكتيريا ، والتي ربما لم تسمع عنها من قبل. ستجد تلك الموجودة في قائمة الأنواع المختلفة التالية من البكتيريا.

البكتيريا موجبة الجرام

• S. saprophyticus
• S. بوفيس
• C. urealyticum
• المكورات العنقودية الذهبية
• B. cereus
• المكورات الرئوية
• A. adiacens
• مجموعة S. mitis
• S. agalactiae
• S. lugdunensis
• سي جيلكينيوم
• Lactobacillus sp.
• المطهرات
• فيلونيلا
• Eubacterium
• المطثية sp.
• C. صعب
• C. perfringens
• الليستريا المستوحدة
• Erysipelothrix rhusiopathiae
• بكتيريا Arcanobacterium bemolyticum

البكتيريا سالبة الجرام

• Proteus spp.
• الإشريكية القولونية
• مورغانيلا
• N. السيلان
• الموراكسيلا النزلية
• N. السحائية
• الكلبسيلة الرئوية
• بكتيريا غازية قؤوبة
• بروفيدنسيا
• الأمعائية المذرقية
• جرثومة الإنسان Cariobacter hominis
• المستدمية النزلية
• القلويات
• Burkholderia cepacia
• المستدمية النزلية
• Pasturella multocida
• Kingella kingae
• Brucella sp.
• C. jejuni
• المستدمية aphrophilus
• Stenotrophomonas maltophilia

قائمة البكتيريا مع كبسولات

الهيكل الوقائي الذي يحيط بالفطريات أو البكتيريا هو بروتين يشكل جزءًا من الكبسولة. إنها مادة تسمى عديد السكاريد، التي يتم تثبيتها في مكانها عن طريق المرفقات التساهمية إما لجزيئات الدهن- A أو الفوسوليبيد. هذه الطبقة خارج جدار الخلية البكتيريا & # 8217s. تحمي هذه الطبقة خارج الخلية الخلية من العناصر الخارجية التي يمكن أن تكون خطيرة مثل الجفاف أو البلعمة. يمكن أن تكون هذه البكتيريا سببًا للعديد من الأمراض المعدية التي يمكن أن تتطور داخل نظام الشخص. تندرج هذه الأنواع من بكتيريا الكبسولة ضمن قوائم البكتيريا الموجبة والسالبة للجرام.

  • الكلبسيلة الرئوية
  • الإشريكية القولونية
  • الأبراج العقدية
  • المستدمية النزلية
  • Bacillus megaterium

قائمة الفيروسات

هل تود الكتابة لنا؟ حسنًا ، نحن نبحث عن كتاب جيدين يريدون نشر الكلمة. تواصل معنا وسنتحدث.

الفيروس الذي هو عامل معدي صغير ، قادر فقط على التكاثر داخل الكائن الحي ، داخل هيكل الخلية الخاص به. يشار إلى جسيم فيروسي واحد باسم & # 8216virion & # 8217. يمكن أن ينتقل من نبات إلى آخر ، ومن حيوان إلى آخر ، ومن نبات إلى حيوان ، وحتى إلى الإنسان. هناك طرق مختلفة يمكن أن يصاب بها المرء بعدوى فيروسية مثل الاتصال بشخص مصاب بالأنفلونزا أو الزكام أو بمرض ينتقل عن طريق الاتصال الجنسي.

البكتيريا في البول

أكثر أنواع البكتيريا شيوعًا التي توجد في البول ، هي ما تسبب أمراضًا مختلفة ، بما في ذلك الالتهابات البكتيرية في جسم الإنسان. تسبب هذه البكتيريا مشاكل مثل الأمراض المنقولة بالاتصال الجنسي والتهابات المسالك البولية وتشكيل حصوات المسالك البولية وما إلى ذلك.

  • الكلاميديا
  • اكتوباكيللوس
  • بروتيوس
  • الإشريكية القولونية (الإشريكية القولونية)
  • الميكوبلازما

تغطي القوائم المجمعة معظم أنواع البكتيريا الموجودة ، بما في ذلك الفيروسات التي تسبب أمراضًا معينة. آمل أن يكون هذا بمثابة مصدر مناسب لمعرفة نوع البكتيريا الموجودة بيننا.

المنشورات ذات الصلة

يمكن تصنيف البكتيريا على أنها بكتيريا سالبة الجرام وإيجابية الجرام. توفر لك المقالة التالية التفريق بينهما على أساس الخصائص المختلفة.

يتم تصنيف البكتيريا إلى مجموعتين - الهوائية واللاهوائية ، بناءً على متطلبات الأكسجين. يمكن للبكتيريا اللاهوائية البقاء على قيد الحياة دون وجود الأكسجين. سنناقش هذا hellip

تشير البكتيريا سالبة الجرام إلى فئة واسعة من البكتيريا غير قادرة على الاحتفاظ بصبغة الكريستال البنفسجي بسبب هيكل جدار الخلية المتميز. تعرف على المزيد عن هذه البكتيريا و hellip


أنواع البكتيريا المختلفة

التصنيف البكتيري أكثر تعقيدًا من التصنيف الذي يعتمد على عوامل أساسية مثل ما إذا كانت ضارة أو مفيدة للبشر أو البيئة التي توجد فيها. ستمنحك هذه المقالة تصنيفًا مفصلاً للبكتيريا.

التصنيف البكتيري أكثر تعقيدًا من التصنيف الذي يعتمد على عوامل أساسية مثل ما إذا كانت ضارة أو مفيدة للبشر أو البيئة التي توجد فيها. ستمنحك هذه المقالة تصنيفًا مفصلاً للبكتيريا.

ما هي البكتيريا؟

البكتيريا (المفرد: بكتيريا) هي كائنات وحيدة الخلية لا يمكن رؤيتها إلا من خلال المجهر. تأتي بأشكال وأحجام مختلفة ، وتُقاس أحجامها بالميكرومتر & # 8211 وهو جزء المليون من المتر. هناك عدة أنواع مختلفة من البكتيريا ، وهي موجودة في كل مكان وفي جميع أنواع البيئة.

هل تود الكتابة لنا؟ حسنًا ، نحن نبحث عن كتاب جيدين يريدون نشر الكلمة. تواصل معنا وسنتحدث.

هناك مجموعات مختلفة من البكتيريا التي تنتمي إلى نفس العائلة وتطورت من نفس البكتيريا (السلف). ومع ذلك ، يمتلك كل نوع من هذه الأنواع خصائصه الخاصة & # 8211 التي تطورت بعد الانفصال عن الأنواع الأصلية. يعتمد تصنيف البكتيريا على العديد من العوامل مثل التشكل ، وتسلسل الحمض النووي ، ومتطلبات الأكسجين وثاني أكسيد الكربون ، وطرق التلوين ، ووجود السوط ، وبنية الخلية ، وما إلى ذلك. ستمنحك هذه المقالة تصنيف هذه الكائنات الدقيقة بناءً على الكل هذه العوامل ، بالإضافة إلى بعض العوامل الأخرى.

تصنيف البكتيريا

قبل اختراع تقنية تسلسل الحمض النووي ، تم تصنيف البكتيريا أساسًا بناءً على أشكالها & # 8211 المعروف أيضًا باسم التشكل والكيمياء الحيوية والتلطيخ & # 8211 أي تلطيخ موجب الجرام أو سالب الجرام. في الوقت الحاضر ، جنبًا إلى جنب مع التشكل ، يتم استخدام تسلسل الحمض النووي أيضًا من أجل تصنيف البكتيريا. يساعد تسلسل الحمض النووي في فهم العلاقة بين نوعين من البكتيريا ، أي إذا كانا مرتبطين ببعضهما البعض على الرغم من أشكالهما المختلفة. إلى جانب الشكل وتسلسل الحمض النووي ، فإن أشياء أخرى مثل أنشطتها الأيضية والظروف المطلوبة لنموها والتفاعلات الكيميائية الحيوية (أي الكيمياء الحيوية كما هو مذكور أعلاه) وخصائص المستضدات وما إلى ذلك مفيدة أيضًا في تصنيف البكتيريا.

استنادًا إلى علم التشكل وتسلسل الحمض النووي والكيمياء الحيوية

استنادًا إلى التشكل وتسلسل الحمض النووي والظروف المطلوبة والكيمياء الحيوية ، توصل العلماء إلى التصنيف التالي بـ 28 شعبة بكتيرية مختلفة:

  1. الحمضية
  2. أكتينوباكتيريا
  3. المائي
  4. الجراثيم
  5. كالديسيريكا
  6. الكلاميديا
  7. كلوروبي
  8. كلوروفليكسي
  9. كريسيوجينيتيس
  10. البكتيريا الزرقاء
  11. Deferribacteres
  12. Deinococcus-Thermus
  13. ديكتيوجلومي
  14. Elusimicrobia
  15. ليفية
  16. الحزم
  17. فوسوباكتيريا
  18. Gemmatimonadetes
  19. Lentisphaerae
  20. نيتروسبيرا
  21. الكريات الحلقية
  22. بروتيوباكتيريا
  23. اللولبيات
  24. التآزر
  25. تينريكوتس
  26. البكتيريا الحرارية
  27. ثيرموتوجاي
  28. فيروكوميكروبيا

تتوافق كل شعبة أيضًا مع عدد الأنواع والأجناس من البكتيريا. بالمعنى الواسع ، يشمل هذا التصنيف البكتيري البكتيريا الموجودة في أنواع مختلفة من البيئة مثل بكتيريا المياه العذبة ، وبكتيريا المياه المالحة ، والبكتيريا التي يمكنها تحمل درجات الحرارة القصوى (كما هو الحال في بكتيريا الينابيع والمياه الكبريتية والبكتيريا الموجودة في القارة القطبية الجنوبية الجليد) ، والبكتيريا التي يمكن أن تعيش في بيئة شديدة الحموضة ، والبكتيريا التي يمكن أن تعيش في بيئة شديدة القلوية ، والبكتيريا التي يمكنها تحمل الإشعاعات العالية ، والبكتيريا الهوائية ، والبكتيريا اللاهوائية ، والبكتيريا ذاتية التغذية ، والبكتيريا غيرية التغذية ، وما إلى ذلك # 8230


تعريف العزلة البكتيرية

يتم تعريف العزلة البكتيرية على أنها تقنية الفصل نوع واحد البكتيريا من البكتيريا & # 8217s ثقافة مختلطة بطرق الطلاء المختلفة مثل الصب ، والتوزيع ، والتقطير ، والتخفيف التسلسلي. يمكن ملاحظة نمو البكتيريا على وسط المغذيات الصلبة ، في وسط المرق السائل وبعض وسط المزرعة السائلة الآلي. لتصور وعزل البكتيريا في وسائط صلبة، نحتاج إلى إضافة التعليق البكتيري إلى أو على الوسائط.

على العكس من ذلك ، فإن اللقاح البكتيري في مرق سائل يتميز بالوسائط المتقلبة. ال الثقافة السائلة الآلية يكتشف الوسيط أيضًا وجود البكتيريا من خلال خصائص مختلفة مثل إنتاج ثاني أكسيد الكربون. لذلك ، يوفر العزل البكتيري أداة مهمة لدراسة الخصائص المورفولوجية والفيزيوكيميائية والممرضة للبكتيريا التي تم عزلها.


خصائص البكتيريا

البكتيريا هي كائنات وحيدة الخلية. إنهم يفتقرون إلى عضيات مثل البلاستيدات الخضراء والميتوكوندريا ، وليس لديهم النواة الحقيقية الموجودة في الخلايا حقيقية النواة. بدلاً من ذلك ، يقع الحمض النووي الخاص بهم ، وهو خيط مزدوج مستمر ودائري ، في نوكليويد. النواة هي منطقة غير منتظمة الشكل لا تحتوي على غشاء نووي. تحتوي البكتيريا أيضًا على غشاء خلوي وجدار خلوي غالبًا ما يكون مصنوعًا من الببتيدوغليكان. يُشار إلى غشاء الخلية وجدار الخلية معًا باسم غلاف الخلية. تحتاج العديد من البكتيريا إلى جدار خلوي للبقاء على قيد الحياة.

Reproduction occurs through binary fission, which is the splitting of a bacterial cell after it reaches a certain size. Bacteria reproduce asexually, so the two daughter cells that result from binary fission have the same DNA as the parent cell. However, some bacteria can also exchange genetic material among one another in a process known as horizontal gene transfer. This method involves two already existing bacteria it is not a form of transmission from parent to child.


What is this species of bacteria? - مادة الاحياء

Biological species concept

The biological species concept defines a species as members of populations that actually or potentially interbreed in nature, not according to similarity of appearance. Although appearance is helpful in identifying species, it does not define species.

Appearance isn't everything
Organisms may appear to be alike and be different species. For example, Western meadowlarks (Sturnella neglecta) and Eastern meadowlarks (Sturnella magna) look almost identical to one another, yet do not interbreed with each other — thus, they are separate species according to this definition.

The Western meadowlark (left) and the Eastern meadowlark (right) appear to be identical, and their ranges overlap, but their distinct songs prevent interbreeding.

Adding to the problem
We already pointed out two of the difficulties with the biological species concept: what do you do with asexual organisms, and what do you do with organisms that occasionally form hybrids with one another? Other difficulties include:

    What is meant by "potentially interbreeding?" If a population of frogs were divided by a freeway, as shown below, that prevented the two groups of frogs from interbreeding, should we designate them as separate species? Probably not — but how distantly separated do they have to be before we draw the line?

are species with a geographic distribution that forms a ring and overlaps at the ends. The many subspecies of انساتينا salamanders in California exhibit subtle morphological and genetic differences all along their range. They all interbreed with their immediate neighbors with one exception: where the extreme ends of the range overlap in Southern California, E. klauberi و E. eschscholtzii do not interbreed. So where do we mark the point of speciation?

This trilobite lineage below evolved gradually over time:

Should we consider trilobite A as a separate species from trilobite D, and if so, where should we divide the lineage into separate species?


Scientists Created Bacteria With a Synthetic Genome. Is This Artificial Life?

In a milestone for synthetic biology, colonies of E. coli thrive with DNA constructed from scratch by humans, not nature.

Scientists have created a living organism whose DNA is entirely hu man-made — perhaps a new form of life, experts said, and a milestone in the field of synthetic biology.

Researchers at the Medical Research Council Laboratory of Molecular Biology in Britain reported on Wednesday that they had rewritten the DNA of the bacteria Escherichia coli, fashioning a synthetic genome four times larger and far more complex than any previously created.

The bacteria are alive, though unusually shaped and reproducing slowly. But their cells operate according to a new set of biological rules, producing familiar proteins with a reconstructed genetic code.

The achievement one day may lead to organisms that produce novel medicines or other valuable molecules, as living factories. These synthetic bacteria also may offer clues as to how the genetic code arose in the early history of life.

“It’s a landmark,” said Tom Ellis, director of the Center for Synthetic Biology at Imperial College London, who was not involved in the new study. “No one’s done anything like it in terms of size or in terms of number of changes before.”

Each gene in a living genome is detailed in an alphabet of four bases, molecules called adenine, thymine, guanine and cytosine (often described only by their first letters: A, T, G, C). A gene may be made of thousands of bases.

Genes direct cells to choose among 20 amino acids, the building blocks of proteins, the workhorses of every cell. Proteins carry out a vast number of jobs in the body, from ferrying oxygen in the blood to generating force in our muscles.

Nine years ago, researchers built a synthetic genome that was one million base pairs long. The new E. coli genome, reported in the journal Nature, is four million base pairs long and had to be constructed with entirely new methods.

The new study was led by Jason Chin, a molecular biologist at the M.R.C. laboratory, who wanted to understand why all living things encode genetic information in the same baffling way.

The production of each amino acid in the cell is directed by three bases arranged in the DNA strand. Each of these trios is known as a codon. The codon TCT, for example, ensures that an amino acid called serine is attached to the end of a new protein.

Since there are only 20 amino acids, you’d think the genome only needs 20 codons to make them. But the genetic code is full of redundancies, for reasons that no one understands.

Amino acids are encoded by 61 codons, not 20. Production of serine, for example, is governed by six different codons. (Another three codons are called stop codons they tell DNA where to stop construction of an amino acid.)

Like many scientists, Dr. Chin was intrigued by all this duplication. Were all these chunks of DNA essential to life?

“Because life universally uses 64 codons, we really didn’t have an answer,” Dr. Chin said. So he set out to create an organism that could shed some light on the question.

صورة

After some preliminary experiments, he and his colleagues designed a modified version of the E. coli genome on a computer that only required 61 codons to produce all of the amino acids the organism needs.

Instead of requiring six codons to make serine, this genome used just four. It had two stop codons, not three. In effect, the researchers treated E. coli DNA as if it were a gigantic text file, performing a search-and-replace function at over 18,000 spots.

Now the researchers had a blueprint for a new genome four million base pairs long. They could synthesize the DNA in a lab, but introducing it into the bacteria — essentially substituting synthetic genes for those made by evolution — was a daunting challenge.

The genome was too long and too complicated to force into a cell in one attempt. Instead, the researchers built small segments and swapped them piece by piece into E. coli genomes. By the time they were done, no natural segments remained.

Much to their relief, the altered E. coli did not die. The bacteria grow more slowly than regular E. coli and develop longer, rod-shaped cells. But they are very much alive.

Dr. Chin hopes to build on this experiment by removing more codons and compressing the genetic code even further. He wants to see just how streamlined the genetic code can be while still supporting life.

The Cambridge team is just one of many racing in recent years to build synthetic genomes. The list of potential uses is a long one. One attractive possibility: Viruses may not be able to invade recoded cells.

Many companies today use genetically engineered microbes to make medicines like insulin or useful chemicals like detergent enzymes. If a viral outbreak hits the fermentation tanks, the results can be catastrophic. A microbe with synthetic DNA might be made immune to such attacks.

Recoding DNA could also allow scientists to program engineered cells so that their genes won’t work if they escape into other species. “It creates a genetic firewall,” said Finn Stirling, a synthetic biologist at Harvard Medical School who was not involved in the new study.

Researchers are also interested in recoding life because it opens up the opportunity to make molecules with entirely new kinds of chemistry.

Beyond the 20 amino acids used by all living things, there are hundreds of other kinds. A compressed genetic code will free up codons that scientists can use to encode these new building blocks, making new proteins that carry out new tasks in the body.

James Kuo, a postdoctoral researcher at Harvard Medical School, offered a note of caution. Tacking bases together to make genomes remains enormously costly.

“It’s just way too expensive for academic groups to keep pursuing,” Dr. Kuo said.

But E. coli is a workhorse of laboratory research, and now it’s clear that its genome can be synthesized. It’s not hard to imagine that prices will fall as demands for custom, synthetic DNA rise. Researchers could apply Dr. Chin’s methods to yeast or other species.


الأبراج العقدية

BSIP/UIG/Universal Images Group/Getty Images

الأبراج العقدية bacteria typically colonize the skin and throat areas of the body. S. pyogenes reside in these areas without causing issues in most cases. However, S. pyogenes can become pathogenic in individuals with compromised immune systems. This species is responsible for a number of diseases that range from mild infections to life-threatening illnesses. Some of these diseases include strep throat, scarlet fever, impetigo, necrotizing fasciitis, toxic shock syndrome, septicemia, and acute rheumatic fever. S. pyogenes produce toxins that destroy body cells, specifically red blood cells and white blood cells. S. pyogenes are more popularly known as "flesh-eating bacteria" because they destroy infected tissue causing what is known as necrotizing fasciitis.



تعليقات:

  1. Seanan

    من يعرفها.

  2. Shermon

    لماذا ا؟

  3. Kagalar

    برافو ، هذه الفكرة الرائعة ضرورية بالمناسبة

  4. Galvarium

    أحسنت ، هذه الفكرة الرائعة هي فقط

  5. Leodegraunce

    موضوع لا مثيل له ....



اكتب رسالة