العلاقات المتبادلة بين الميكروبات , Microbial interrelationships

توجد الكائنات الحية الدقيقة في بيئاتها الطبيعية مختلطة مع غيرها من الكائنات الحية مما يؤدي إلى نشوء علاقات معيشية بين الكائنات الحية الدقيقة نفسها ومع غيرها من الكائنات الحية مثل العلاقات التنافسية وتشمل : التضاد Antagonism حيث ينتج أحد الكائنات المكونة لهذه العلاقة مواد سامة لنوع أو أكثر من الميكروبات , وعلاقة التطفل Parasitism بحيث يعيش أحد الأنواع ويتغذى على عائل آخر و علاقة الإمراض Pathogenicity يسبب فيها الطفيل الضرر للعائل و علاقة الإفتراس Predation يقوم أفراد أحد الأنواع بمهاجمة والتهام وتحطيم أنواع أخرى .
و العلاقات المشجعة mutulism و تشمل العلاقات التالية : التكافل Symbiosis والتي فيها يرتبط نوعان أو أكثر مع بعضهما بصورة قوية بحيث يعتمد كل منها على الآخر وعلاقة التعاون Syntrophism التي يوجد فيها ارتباط قوي بين النوعين ولكنه ليس إجبارياً , والتعايش Commensalism وفيها يستفيد أحد النوعين دون أن يتأثر الآخر, وغيرها من العلاقات , وهي ما تعرف بالعلاقات المتبادلة بين الميكروبات Microbial interrelationships.
وبالإستفادة من مثل هذه الدراسات يمكن الحصول على أنواع من الكائنات الدقيقة المهمة في بعض مجالات الحياة للإنسان مثل إنتاج الأدوية والمكافحة الحيوية لبعض أمراض النبات والحيوان أو استغلالها بطريق مباشر في بعض المجالات الأخرى .
تتعامل أغلب الدراسات الميكروبية المعملية مع مزارع ميكروبية نقية ومع التغيرات التي قد تنشأ بين الأنواع المختلفة من الكائنات الحية الدقيقة وهذه العلاقات هي محور الدراسات الميكروبية .

التضاد الطبيعي بين الكائنات الحية الدقيقة
Natural antibiosis between microorganisms

وسنقوم بدراسة علاقة التضاد بين أنواع من البكتيريا نفسها وبين البكتيريا والفطريات من جهة أخرى .
والتضاد ينشأ من محاولة الكائن الدقيق الحفاظ على بقائه وذلك من خلال إنتاج مواد أيضية تغير ظروف البيئة التي يعيش فيها لكي تلائمه مثل العمل على زيادة حموضة الوسط أو تغيير الضغط الأسموزي وتؤدي لمنع نمو الكائن الآخر الموجود في نفس البيئة أو يقوم الكائن بإنتاج مواد تمنع نمو الكائنات الدقيقة الأخرى وهذه المواد التضادية تسمى بالمضادات الحيوية Antibiotic .

أولا: التضاد بين نوعين من البكتيريا :
وهناك عدة طرق للدراسة
الطريقة الأولى :

خطوات العمل :
1- أسل بيئة آجار مغذي وصبها في أطباق ثم اتركها لتتصلب .
2- لقح سطح أحد الأطباق ببكتيريا Sarcina sp. وذلك بنشرها باستخدام مرود قطني معقم ولقح الآخر ببكتيريا E.coli .
3- لقح كل طبق من الخطوة السابقة ببكتيريا Bacillus subtilis بطريقة التخطيط البسيط .
4- ضع الأطباق مقلوبة في الحضان عند 30 ْم لمدة 48 ساعة ثم افحصها باحثاً عن مناطق خالية من النمو البكتيري حول خطوط نمو بكتيريا Bacillus subtilid .

الطريقة الثانية :
خطوات العمل :
1- أسل بيئة آجار مغذي في أنابيب اختبار ثم اتركها لتبرد لدرجة 45 ْم .
2- لقح انبوبتين منها باضافة 0.1 ملل من مزرعة Sarcina sp. نامية في بيئة المرق المغذي لمدة 24 ساعة .
3- لقح الأنبوبتين الأخريين باضافة 0.1 مل من مزرعة E.coli نامية في بيئة المرق المغذي لمدة 24 ساعة .
4- صب كل من الأنابيب الأربعة بعد التلقيح في طبق بتري معقم واترك البيئة الملقحة لتتصلب واكتب اسم البكتيريا على كل طبق .
5- خطط سطح الآجار بطبق واحد من الطبقين الملقحين بواحد من البكتيريتين المذكورتين بلقاح من مزرعة البكتيريا Bacillus subtilis نامية على بيئة المرق المغذي لمدة 24 ساعة .
6- اترك الطبقين الآخرين دون اعادة تلقيحهما بالبكتيريا Bacillus subtilis .
7- حضن الأطباق مقلوبة عند 30 ْم لمدة 24 ساعة ثم افحص وابحث عن مناطق خالية من النمو البكتيري حول خطوط نمو البكتيريا Bacillus subtilis .

ثانيا: التضاد بين البكتيريا والفطر :

الطريقة الأولى :
خطوات العمل :
1- صب بيئة دكستروز آجار البطاطس أو بيئة الآجار المغذي في 4 أطباق بتري واتركها تتصلب .
2- اغمس إبرة تلقيح ذات العقدة في مزرعة لبكتيريا Bacillus subtilis ثم خطط سطح الآجار في طبقين وذلك بعمل خطاً مستعرضاً بكل طبق يبعد حوالي 2 سم عن حافة الطبق .
3- كرر ما سبق باستخدام معلق من جراثيم فطر البنسيليوم Penicillium chrysogenum يخطط به سطح الآجار قرب حافة طبقين آخرين .
4- حضن الأطباق عند 30 ْم لمدة 48 ساعة .
5- بعد انتهاء فترة التحضين خطط سطح الآجار بخطوط متعامدة على النمو البكتيري أو الفطري الناتج بعد التحضين وذلك بابرة تلقيح سبق غمسها في مزرعة من النوع البكتيري المراد اختباره مثل بكتيريا E.coli وأخرى من بكتيريا Pseudomonas .
6- حضن مرة أخرى كما في خطوة 4 .
7- افحص الأطباق بعد التحضين باحثاً عن مناطق خالية من النمو على طول خطوط تلقيح الكائن المختبر .

https://lh5.googleusercontent.com/-6wS-tC5E-oY/T_CV1rOyNYI/AAAAAAAAAw4/ZiB6GqQ0vh8/s407/%25D8%25B5%25D9%2588%25D8%25B1%2520%25D8%25AA%25D8 %25B7%25D8%25A8%25D9%258A%25D9%2582%25D9%258A%25D8 %25A9%2520020.jpg

الطريقة الثانية :

خطوات العمل :
1- صب طبق من بيئة آجار اللبن واتركها حتى تتصلب ثم لقحها في وسط الطبق بغمسة إبرة من معلق جراثيم فطر chrysogenum Penicillium وحضن الأطباق مقلوبة لمدة خمسة أيام عند 25 ْم .
2- اصهر أنبوبة آجار مغذي وبردها حتى 45 ْم ثم لقحها بغزارة ببكتيريا Staphylococcus aureus وصبها في طبق بتري معقم وبعد تصلب الآجار ضع على سطحها قطع صغيرة من الآجار تؤخذ بالثاقب الفليني من مزرعة الفطر الذي سبق زراعته .
3- حضن الطبق دون أن تقلبه عند 25 ْم لمدة 48 ساعة ثم لاحظ مناطق التضاد .

عزل الميكروبات المنتجة للمضادات الحيوية Isolation of antibiotic producer :
تستمر الأبحاث للحصول على مضادات أكثر كفاءة وأشد تأثيراً لأنه لا يوجد مضاد معين يؤثر على جميع الميكروبات , ومن المعروف أن البكتيريا الخيطية التابعة لجنس Streptomyces تنتج معظم الأنواع المعروفة من المضادات الحيوية .
ويمكن عزل هذه البكتيريا بسهولة من التربة وهي قادرة على إنتاج أنواع مختلفة من المضادات الحيوية .

خطوات العمل :

** يتم أولاً عزل أحد أنواع جنس Streptomyces من التربة بالزراعة على بيئة آجار
الجلوكوز والأملاح glocose-salt agar ( تستخدم كبيئة انتقائية للبكتيريا الخيطية )
والتي تضاف فيها النترات كمصدر وحيد للنيتروجين ومضافاً لها مضاد لتثبيط الفطريات.
وبعد العزل تتم تغطية الأطباق التي أظهرت مستعمرات سطحية من الإستربتوميسيس بطبقة من الآجار المغذي ملقحة بمزرعة Staphylococcus aureus . وبعد التحضين تظهر الطبقة العليا الملقحة معقمة نتيجة لنمو البكتيريا فيما عدا المناطق التي تعلو المستعمرات Streptomyces التي تنتج مضادات حيوية تؤثر على Staphylococcus aureus وهذه المستعمرات المنتجة للمضادات الحيوية يتم عزلها وتقدر كفاءة المضاد بمدى تأثيره على مجموعة من الميكروبات لتقدير مدى فاعلية المضاد .
ويمكن تلخيص هذه الخطوات بما يلي :
1- صب ثلاثة أطباق من بيئة آجار الجلوكوز والنترات والأملاح .
2- ضع على سطح الأطباق 1× 10 -5 و 1 × 10 -4 و 5 × 10 -4 من تخفيفات عينة تربة , ثم حضن الأطباق عند 30 ْم لمدة 2 – 4 أيام .
3- عند تكون المستعمرات بشكل واضح لقح 3 مل من آجار مغذي بعد إسالته بمزرعة من Staphylococcus aureus ثم صبها بحرص فوق طبق الإستربتوميسيس وحضن على 37 ْم .
4- لاحظ ظهور مناطق رائقة من نمو S.aureus حول بعض المستعمرات في أطباق الإستربتوميسيس التي أظهرت مناطق التضاد .
5- خطط أطباقاً من آجار الجلوكوز ومستخلص الخميرة في جانب واحد من الأطباق من مستعمرات الإستربتوميسيس التي أظهرت مناطق التضاد , ثم حضن الأطباق عند 30 ْم .
6- لتقدير التثبيط النسبي للنمو للميكروب المنتج للمضاد الحيوي ضد عدد من البكتيريا ولتقدير المدى المؤثر له على مختلف الميكروبات , خطط الأربع مزارع البكتيرية المختلفة التي أمامك تخطيطاً عمودياً على نمو الإستربتوميسيس .
مع بدء كل عملية تلقيح من جهة نمو سلالات الإستربتوميسيس ثم التخطيط للخارج ثم حضن الأطباق على 37 ْم لمدة يومين . سنلاحظ أن ميكروبات اختبار الحساسية للمضاد الحيوي لا تستطيع النمو في مناطق نمو الإستربتوميسيس ولاحظ أياً من المزارع البكتيرية تم تثبيطها وطول المنطقة الخالية من نمو المزارع الحساسية كدليل لمعرفة حساسيتها للمضاد الحيوي .

علاقة التكافل :
من أوضح الأمثلة على العلاقة التكافلية هي العلاقة بين الفطريات والطحالب فكلا الميكروبين ينموان مع بعضهما ليكونا معاً تركيباً بنائياً واحداً وهو ما يسمى بالأشن Lichen و قد يكوِِِن الأشن تركيباً تكاثرياً خاصاً لا يشابه صفات كلا المتكافلين عندما ينمو منفرداً . بحيث يقوم الطحلب بتصنيع الغذاء الذي يمتصه الفطر ويقوم الفطر بحماية الطحلب من الجفاف بقيامه بامتصاص الماء من عدة مصادر والرطوبة من الهواء , و باستخدام طرق خاصة يمكن فصل المتكافلين عن بعضهما .

عمود فينوجراديسكي :
لكي تفهم بوضوح دور الإنتخاب والإكثار في البيئة الميكروبية عليك أن تدرس الفعل المعقد المتداخل بين الظروف البيئية والنشاط الميكروبي .
وتجدر الإشارة إلى أن أي تغير في الظروف يؤدي إلى انتخاب نوع معين من الميكروبات .
و يعتبر عمود فينوجراديسكي نظاماً بيئياً صغيراً يمكننا فيه أن نشجع العمليات الميكروبيولوجية .
وهذا العمود عبارة عن وعاء شفاف أو أسطوانة مملوءة بالطين أو بالورق المطحون أو ببودرة السليولوز كمصدر للطاقة والكربوهيدرات وأملاح الكبريتات والكربونات والفوسفات والماء وعندما يتم إغلاقه وتعريضه للضوء يحدث فيه تتابع ميكروبي طبقاً لكميتي الأكسجين والضوء المتوفرين في المناطق المختلفة من العمود .

http://www.woodrow.org/teachers/esi/1999/princeton/projects/microbe/gfx/winograd_columns.jpg

خطوات العمل :
1- اجمع عينة من الطين والماء من بركة أو بحيرة ( تخلص من الحبيبات الكبيرة ) .
2- املأ أنبوبة اختبار ذات غطاء 25 × 200 مم بكمية 75 مم من معجون ورق التواليت أو ورق الترشيح المطحون .
3- اخلط في كأس حوالي 100 جرام من الطين مع 1 جم من كبريتات الكالسيوم وكربونات الكالسيوم وفوسفات ثنائي البوتاسيوم وبعد الخلط صب حوالي 100 مم من هذا المعجون في أنبوبة الإختبار .
4- باستخدام قضيب زجاجي سميك اضغط العمود للتخلص من الفراغات الهوائية أثناء ملء العمود أضف ماء بكميات قليلة ( يفضل من نفس العينة ) ليحل مكان الهواء المحبوس داخل الطين , وبعد ملء العمود أضف حوالي 20 مم من ماء البركة ليغطي محتوى العمود ثم أحكم الغطاء على الأنبوبة لمنع البخر .
5- غط العمود بورق الألمنيوم لمنع نمو الطحالب وحضنه عند درجة حرارة الغرفة لمدة 2-3 أسابيع .
6- قم بإزالة ورق الألمنيوم ثم حضن العمود قرب مصدر ضوئي لعدة أسابيع .
7- افحص على فترات التغيرات التي تحدث في العمود أثناء فترة التحضين . ابحث عن ظهور بقع خضراء أو بنية أو حمراء وحدد موقعها في العمود .
8- عند انتهاء التحضين استخدم ماصة باستير للحصول على عينات من العمود على مستويات مختلفة وبعد أخذ العينات ضع نقطة من العينة على شريحة وافحصها بالمجهر في تحضير رطب .
من الأنواع التي يمكن أن تشاهد في العمود ما يلي :
أ ) بكتيريا هوائية مؤكسدة للكبريت مثل Thiothrix beggiatoa .
ب ) ميكروبات مختزلة للكبريتات مثل Desulfovibrio .
ج ) بكتيريا مؤكسدة للكبريت ومنتجة لحامض الكبريتيك والثيوكبريتات مثل Thiobacillus .
د ) بكتيريا حمراء مؤكسدة للكبريتيدات لا هوائية تنمو في وجود الضوء مثل Chromatium .
هـ) بكتيريا لا هوائية مؤكسدة للكبريتيدات ممثلة للضوء مثل Chlorobium .
ويمكن بالفحص الميكروسكوبي تمييز بكتيريا الكبريت داخل خلاياها . أما البكتيريا غير الكبريتية والبكتيريا الخضراء فإنها تشبه في شكلها البكتيريا الحلزونية وبكتيريا الزيدوموناس .
9- بعد الفحص المجهري وبالعين المجردة يمكن عزل البكتيريا الممثلة للضوء ويمكن في هذه الحالة استخدام بيئة الأساس بعد إمدادها بالمواد الغذائية العضوية أو غير العضوية التي تحتاجها الميكروبات المراد عزلها .