Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
חיידקים ופטריות הם שתי קבוצות מגוונות מאוד של אורגניזמים שיכולות להיות להן השפעות מועילות או מזיקות משמעותיות על בריאות האדם. מסיבה זו, חשוב להבין ולהבחין בין מינים בודדים של קבוצות אלה. כזכור, טקסונומים ביולוגיים מקבצים אורגניזמים בהתבסס על הקשר הפילוגנטי שלהם. שלושת תחומי החיים, חיידקים, ארכאה ואוקריוטה מפרידים את החיים לשלוש קבוצות נפרדות. בעוד שכל החיידקים נמצאים בתחום החיידקים, פטריות נמצאות בתחום Eukaryota (פטריות הממלכה). בנוסף לארכאה, תחום החיידקים כולל באופן בלעדי פרוקריוטים חד-תאיים, כלומר התאים שלהם חסרים גם קרום גרעיני וגם אברונים הקשורים לקרום. לעומת זאת, לפטריות של תחום אאוקריוטה יש אברונים הקשורים לקרום והן כוללות אורגניזמים חד-תאיים ורב-תאיים.
חיידקים נמצאים כמעט בכל מקום על פני כדור הארץ והם מותאמים מאוד לסביבות שבהן הם גדלים. כתוצאה מכך, תחום זה כולל כמות מדהימה של גיוון. ההשפעה של אורגניזמים אלה על בריאות האדם מגוונת באותה מידה. לדוגמה, מינים כמו סטרפטוקוקוס תרמופילוס יכולים לשמש לייצור מזונות מותססים כמו יוגורט, בעוד נבגים של החיידק Bacillus anthracis אחראים לאנתרקס המחלה שעלולה להיות קטלנית.
כדי לסייע בזיהוי של אורגניזם כזה, מיקרוביולוגים פיתחו מספר עצום של בדיקות כדי לאפיין הן תאים בודדים והן מושבות שלמות של חיידקים1. אחת השיטות הנפוצות ביותר לזיהוי חיידקים היא על ידי צביעת גרם. בדיקה זו משתמשת בצבעים צבעוניים כדי לקבוע את הרכב דופן התא של החיידק. חיידקים גראם-חיוביים, הנושאים דופן תא עבה המורכבת מחלבון הנקרא פפטידוגליקן, שומרים על צבע הנקרא סגול גבישי ולכן נראים סגולים. לעומת זאת, לחיידקים גראם-שליליים יש דופן תא דקה יותר ללא פפטידוגליקן והם אינם שומרים על הסגול הגבישי. במקום זאת, תאים אלה נראים ורודים בגלל כתם נגדי שנקרא ספרנין. השימוש בצביעת גרם משמש לעתים קרובות כשלב מקדים בזיהוי מין חיידקי. סיווג נוסף דורש זיהוי של מאפיינים נוספים. זה יכול לכלול את הצורה של חיידקים בודדים, אשר עשויים להיות cocci (עגול), spirillum (ספירלה), או bacilli (בצורת מוט). בנוסף, ניתן להשתמש בצבע, בצורה, בברק, במרקם ואפילו בריח של מושבות חיידקים כדי להבחין בין מינים.
פטריות של תחום אאוקריוטה הן גם מגוונות מאוד מבחינה אקולוגית ויכולות לנוע בגודלן משמרים מיקרוסקופיים ועד לאורגניזם הגדול ביותר על פני כדור הארץ, פטריית הדבש (Armillaria ostoyae). כל הפטריות הן הטרוטרופיות, כלומר עליהן לרכוש את מזונן מהסביבה. אורגניזמים אלה מפגינים גם גיוון בפעילויות הספציפיות שלהם, בנישות ובהשפעות פוטנציאליות על בריאות האדם. לדוגמה, פטריות מסוימות נצרכות או משמשות לייצור מזון על ידי בני אדם בעוד שאחרות יכולות לגרום לזיהומים חמורים או אפילו קטלניים2.
בתוך פטריות הממלכה קיימות שתי חלוקות טקסונומיות נפרדות המבוססות על אסטרטגיית הרבייה של המין. ראשית, אסקומיקוטה, הידועה בשם פטריות השק, יש מבנה רבייה שנקרא ascus. יחד, asci רבים יוצרים ascocarp, או "גוף הפרי" של הפטריות. פטריות אלה יכולות להתרבות מינית או א-מינית על ידי ניצנים. אסקומיקוטה מורכבת מכמה זנים חשובים מבחינה כלכלית כמו שמרים המשמשים לבישול בירה ואפיית לחם, וכמה מינים פופולריים במטבח, כגון מורלים וכמהין. הקבוצה השנייה, Basidiomycota, כוללת אורגניזמים הידועים בכינוי "פטריות מועדון" בשל נוכחותו של מבנה רבייה גדול בצורת מועדון שנקרא basidium. בניגוד לאסקומקוטה, רוב הבסידומוקוטה מתרבים אך ורק על ידי רבייה מינית. מצב זה מתרחש כאשר שני תפטירים הפלואידים מצטרפים ליצירת בזידיוקרפ. על פטריית כפתור, זהו מבנה הכובע. בחלק התחתון של הבזידיוקרפ, מבני רבייה הנקראים זימים המרופדים במבנים הנקראים בזידיה מייצרים גרעינים הפלואידים שבסופו של דבר יוצרים בזידיוספורים. לאחר מכן מתפזרים הבזידיוספורים על ידי הרוח. חלוקה טקסונומית זו כוללת פטריות כפתור נפוצות רבות, כמו גם פטריות בצק בר.
בסך הכל, ברור כי פונקציות מגוונות ומאפיינים של מיקרואורגניזמים להפוך את הזיהוי שלהם חשוב ביותר לבריאות האדם ולרווחתו. בעוד מספר עצום של מינים של פטריות וחיידקים זוהו עד כה, ההערכה היא כי מיליונים נוספים טרם זוהו וסווגו. בנוסף, הדיסציפלינות האנושיות החוקרות פטריות וחיידקים מגוונות כמו האורגניזמים עצמם וללא ספק ימשיכו לגדול. הרלוונטיות של מיקרואורגניזמים לתחומי הרפואה נפוצה כיום יותר מאי פעם, כאשר מינים עמידים לאנטיביוטיקה של חיידקים זיהומיים מאיימים על בריאות האדם. הבנת המבנה והמאפיינים הביולוגיים של מינים זיהומיים ולא זיהומיים מספקת תובנות מפתח הנחוצות ליצירת טיפולים אנטיביוטיים חדשים ואסטרטגיות מניעה3-4.
מיקרוביולוגיה היא גם קריטית לתעשיית המזון. מוצרים רבים, כולל יוגורט, גבינה, קומבוצ'ה, לחם ואלכוהול מיוצרים באמצעות קטגוריות או מינים ספציפיים של מיקרואורגניזמים. במקביל, מדעני מזון מתמקדים בהנדסת תרכובות כימיות וחומרים משמרים שיפחיתו את הצמיחה של מיקרובים לא רצויים על מזון. בכל התהליכים האלה נדרשת הבנה של האופן שבו מיקרובים שורדים, מתרבים ומשפיעים על סביבתם.
מיקרואורגניזמים מוגדרים כצורות חיים קטנות מכדי לראות בעין בלתי מזוינת. אבל בעוד שבדרך כלל איננו רואים אותם, מיקרובים נמצאים בכל מקום, ועושים דברים טובים כמו לעזור לעיכול שלנו או להכין יוגורטים ויין, ועד לדברים לא כל כך טובים כמו גרימת זיהום או מחלה.
אם כבר מדברים על זיהומים, עוד בשנת 1928, אלכסנדר פלמינג חזר למעבדה שלו מחופשה, והבחין בזיהום פטרייה מוזר על אחת מצלחות תרבית החיידקים שלו. מעניין שמושבות החיידקים סביב הזיהום נהרסו. תצפית זו הובילה למחקר נוסף, שבסופו של דבר הגיע לשיאו בפיתוח פניצילין ואנטיביוטיקות אחרות שיכולות לטפל בזיהומים חיידקיים. עם זאת, למרות שהם עשויים לחיות זה לצד זה בעולם המיקרוסקופי, אנו יודעים מחקר הצורות והפילוגנים שלהם שחיידקים ופטריות הם אורגניזמים שונים ומגוונים מאוד. בואו נעבור בקצרה על כמה מהמאפיינים המגדירים של שתי הקבוצות העיקריות הללו.
חיידקים הם פרוקריוטים חד-תאיים, כלומר הם אורגניזמים חד-תאיים ללא גרעין. לכל החיידקים יש דופן תא, אך הרכבם ועוביו משתנים. לחיידקים גראם חיוביים יש דופן תא עם שכבת פפטידוגליקן עבה, השומרת בקלות על מולקולות סגולות קריסטל בצביעה גרם. עם זאת, לחיידקים גראם שליליים יש דופן תא דקה המוקפת בקרום ליפופוליסכריד חיצוני, והם שומרים רק על הכתם הנגדי, הספרנין בצבע אדום. צביעת גרם מאפשרת התבוננות גם בצורות חיידקים. חיידקים עגולים נקראים קוקי. חיידקים בצורת מוט נקראים בצילים. וחיידקים בצורת ספירלה נקראים ספירילה. יתר על כן, ניתן לאפיין מושבות חיידקים גם בעין בלתי מזוינת, באמצעות תכונות כמו צבע, צורה וגודל המושבה.
כעת, בואו נסתכל על הפטריות. בניגוד לחיידקים, פטריות הן איקריוטים, ולכן לתאים שלהן יש אברונים הקשורים לממברנה וגרעין. הם מסווגים בדרך כלל לקבוצות על סמך אסטרטגיות הרבייה שלהם. לדוגמה, לאסקומיקוטה, או פטריות שק, הכוללות מורלים, פניציליום וכמהין, יש גופי פרי הנקראים אסקוקרפים. מורלים מלאים במבנים אלה. אם נסתכל עליהם מקרוב, הם מכילים מבנים קטנים יותר הנקראים asci, אשר בתורם מכילים אסקוספורים רבים שנוצרו במהלך רבייה מינית. עם זאת, אסקומיקוטה מתרבה לעתים קרובות בצורה א-מינית על ידי ניצנים, בדומה לחיידקים. קבוצת הפטריות העיקרית השנייה שנבחן היא Basidiomycota, או פטריות מועדון. רוב הפטריות האכילות והרעילות ביער הן למעשה מבני רבייה של Basidiomycota. בקבוצה זו, מה שהיינו מכנים כובע הפטרייה ידוע טכנית בשם basidiocarp. בפטריות זימים, זימים מתחת לבסיסיוקרף מרופדים במבנים זעירים המכונים בסידיה, ואלה מייצרים בסיסיוספורים, נבגי רבייה מיקרוסקופיים, במהלך רבייה מינית. נבגים אלה מופצים בדרך כלל על ידי רוח, בדומה לזרעי צמחים רבים. כאן, בחנו כמה קבוצות חיידקים ופטריות עיקריות, ואת המאפיינים שמגדירים אותם בצורה פשוטה מאוד. עם זאת, בשל המספר העצום של מיני מיקרוביאליים, למעלה מטריליון על פי הערכות רבות, מדענים לעתים קרובות מזהים ומקבצים אותם בשיטות נוספות, כולל בחינת הדנ"א שלהם.
במעבדה זו תזהו מיני חיידקים שונים באמצעות צביעה גרם, ותבחנו את מאפייני המושבה. תבחן גם מיני פטריות כדי לזהות את מבני הרבייה שלהם.
