علم البكتريولوجي

البكتريولوجيا

علم يدرس كائنات حية ذات خلية واحدة تسمَّى البكتيريا. تسبب بعض أنواع البكتيريا أمراضًا خطيرة مثل الجذام والدرن (السل)، وبعضها الآخر مفيد وغير ضار. فمثلاً تساعد بعض البكتيريا على بقاء البيئة نقية ونظيفة بمساعدة الكائنات الميتة على التحلل. ويقوم علماء البكتيريا بدراسة البكتيريا الضارة ليحددوا الطريقة التي تسبب الأمراض وكيف تكون الوقاية منها. كما يقومون بدراسة البكتيريا النافعة ليتوصلوا إلى كيفية الاستفادة منها والسيطرة عليها.

دراسة البكتيريا. من أجل إثبات أن نوعًا معينًا من البكتيريا يسبب نوعًا معينًا من الأمراض، يقوم علماء البكتيريا باتباع أربع خطوات رئيسية. وتسمَّى هذه الخطوات مسلمات كوخ، على اسم الطبيب الألماني روبرت كوخ الذي صاغها في أواخر القرن التاسع عشر وهذه الخطوات كما يلي: 1- تؤخذ البكتيريا الممرضة من حيوانات مريضة. 2- تُعزل البكتيريا الممرضة وتُنَمَّى في المختبر. 3- تُحقن البكتيريا التي نُمِّيت في المختبر في أجسام حيوانات اختبارية. 4- تفصل البكتيريا عن أجسام الحيوانات الاختبارية وتثبت على أنها من نوع البكتيريا الأصلية نفسها.

يجب أن تحصل البكتيريا التي تُنمى في المختبرات على الغذاء باستمرار ليساعدها على النمو. ويجب على علماء البكتيريا أن يتمكنوا من زراعة سلالة معيّنة من البكتيريا في المرة الواحدة. وتسمى الوسائل المستخدمة في تنمية البكتيريا في المختبر وسائط الاستنبات. والعنصر العام لوسائط الاستنبات هو الأغرة (الأجار)، وهي مادة هلامية لتجميد المستنبتات، تستخلص من سيقان بعض الطحالب البحرية. تذوب الأغرة في الماء المغلي وتتحوَّل إلى مادة غروية عندما تبرد تحت درجة حرارة 40°م. وتضاف مواد غذائية مثل الدم وخلاصة اللحم والبيتونات والأملاح والسكر إلى الأغرة لاستنبات البكتيريا. ويوضع أفراد نوع معيَّن من البكتيريا على الأغرة المتصلبة بتشريطها بمواد تحتوي على البكتيريا. ويؤدي هذا إلى نمو ملايين البكتيريا من نوع واحد من كل كائن بكتيري.

بعد أن يتم عزل سلالة معينة من البكتيريا واستنباتها يقوم علماء البكتيريا بوضع عدد من البكتيريا على شريحة من الزجاج ودراستها تحت المجهر. وقد يقومون بوضع مسحة من مادة ما على البكتيريا الموجودة على الشريحة الزجاجية ليسهل رؤيتها والتعرف على نوعها. ومن أجل دراسة داخل البكتيريا يقوم علماء دراسة البكتيريا بتحضير عينة من البكتيريا المستنبتة لفحصها ودراستها تحت مجهر إلكتروني.

السيطرة على الأمراض البكتيرية. يمكن منع الإصابة بالعديد من الأمراض البكتيرية عن طريق الحقن باللقاحات. تصنع اللقاحات بطرق مختلفة اعتمادًا على نوع البكتيريا المسببة للمرض. وهناك ثلاثة أنواع من اللقاحات. يُحضّر النوع الأول منها من البكتيريا الحية والثاني من البكتيريا المقتولة. أما النوع الثالث فيحضَّر من سموم معطلة أفرزتها البكتيريا.

وبعض البكتيريا الممرضة تصبح غير ضارة بعد استنباتها لفترة في المختبر. وعندما تحقن هذه البكتيريا غير الضارة في أجسام الحيوانات، تكسبها مناعة ضد الأمراض، التي يسببها هذا الصنف من البكتيريا. وخلال الثمانينيات من القرن العشرين تمكّن بعض العُلماء في الهند من إنتاج لقاح ضد الجذام. ويحتوي هذا اللقاح على بكتيريا حية ولكنها غير ضارة. وبالإمكان استخدام البكتيريا المقتولة لتحضير اللقاحات. فلقاحات السُعَال الديكي مثلاً، تحضر من بكتيريا تم قتلها بالحرارة أو المواد الكيميائية.

تسبب بعض أنواع البكتيريا أمراضًا خطيرة بسبب الذيفانات (السموم) القوية التي تفرزها. ويمكن تحضير اللقاحات التي تمنع الإصابة بهذه الأمراض باستنبات البكتيريا في المختبر وعزل الذيفانات التي تفرزها وتعطيل مفعولها عن طريق تعريضها للحرارة أو المواد الكيميائية. تحضر لقاحات مرض الخناق (الديفتيريا) والكزاز من ذيفانات معطلة المفعول. وبإمكان العلماء أن يحضروا لقاحات عن طريق تغيير بعض البكتيريا بتقنيات الهندسة الوراثية

ويمكن السيطرة على بعض الأمراض الناتجة عن البكتيريا بطرق أخرى غير اللقاحات. وقد ساهمت الطرق الحديثة لمعالجة مياه الصرف الصحي، وحفظ الأطعمة وتطهير المياه وتنقيتها بدرجة كبيرة في التقليل من انتشار بعض الأمراض. فقد أمكن القضاء مثلاً على حمى التيفوئيد التي تنتقل عن طريق المياه الملوثة، في الدول المتقدمة. ومن الطرق الأخرى المفيدة في السيطرة على الأمراض البكتيرية استخدام عقاقير تسمى المضادات الحيوية.

نبذة تاريخية. عُرفت البكتيريا أول الأمر في أواسط السبعينيات من القرن السابع عشر عن طريق العالم الهولندي أنطون فان ليفنهوك. وعلى الرغم من أن المجاهر التي استخدمها لم تكن جيدة الصنع، إلا أنه استطاع أن يصف أنواعًا مختلفة من البكتيريا بدقة. وغالبًا مايطلق عليه اسم أبو علم البكتيريا.

ساعدت بعض الأعمال التي قام بها كل من لويس باستير وروبرت كوخ، على تطوير علم البكتريولوجيا إلى علم من العلوم المهمة في أواخر القرن التاسع عشر الميلادي. وأوضح العالم الفرنسي باستير أن البكتيريا تتسبب في عملية التخمر (تغييرات كيميائية)، مثل عملية تحمُّض الحليب أو تحوُّل الخمر إلى خل. وتعرف أيضًا على أنواع من البكتيريا تسبب بعض أنواع التخمر. وكان كوخ أول عالم يتوصَّل إلى معرفة بعض أنواع البكتيريا التي تسبب عددًا من الأمراض. فقد توصَّـل إلى أن البكـتيريا العصوية الجمرية تسبب مرض الجمرة في الماشية والبشر، وتوصل أيضًا إلى أن بكتيريا المتفطرة الدرنية تسبب مرض الدرن (السل).

وساعد اختراع المجهر الإلكتروني في الثلاثينيات من هذا القرن على دراسة التركيب الداخلي للخلايا البكتيرية. ومازال علماء البكتيريا إلى اليوم يحاولون معرفة كيف تسبب البكتيريا الأمراض. وهم يدرسون طرقا لاستخدام البكتيريا للسيطرة على تلوّث الماء ومعالجة مياه المجاري والنفايات الصناعية.