תוֹכֶן
- סוגי מיקרואורגניזמים
- סיווג מיקרואורגניזמים במיקרוביולוגיה
- היסטוריה של מיקרוביולוגיה
- מיקרואורגניזמים מדבקים
- מיקרואורגניזמים שמועילים לבני אדם
- תחומי המיקרוביולוגיה
- עתיד המיקרוביולוגיה
תחום המיקרוביולוגיה הוא קריטי לבני אדם, לא רק בגלל המחלות הזיהומיות הנגרמות על ידי חיידקים אלה אלא משום שמיקרואורגניזמים "טובים" נחוצים לנו בכדי לחיות על פני כדור הארץ. בהתחשב בכך שהחיידקים בגופנו ובגופם רבים מתאינו, תחום מחקר זה יכול להיחשב לאחד מתחומי הידע והמחקר החשובים ביותר.
סוגי מיקרואורגניזמים
מיקרואורגניזמים, או "מיקרובים" הם יצורים חיים קטנים. את רוב האורגניזמים הללו אי אפשר לראות בעין בלתי מזוינת, ועד להמצאת המיקרוסקופ ותורת הנבטים, לא היה לנו מושג כמה הם רבים.
חיידקים נמצאים כמעט בכל מקום על פני האדמה. הם נמצאים בבריכות מים רותחות בילוסטון ובפתחי וולקני בעומק הים הנמוך ביותר. הם יכולים לחיות בדירות מלח וחלקם פורחים במי מלח (כל כך הרבה שימוש במלח כחומר משמר.) חלקם זקוקים לחמצן כדי לגדול ואחרים לא.
המיקרואורגניזם "הקשה ביותר" בעולם הוא חיידק הנקרא דינוקוקוס רדיו טרנס, חיידק אשר יכול לעמוד בקרינה במידה פנומנלית כשמו כן הוא, אך יכול גם לשרוד ללא מים, חשיפה לחומצות חזקות, ואפילו כשהוא ממוקם בחלל ריק.
סיווג מיקרואורגניזמים במיקרוביולוגיה
ישנן דרכים רבות ושונות בהן מדענים סיווגו, ובכך ניסו להבין, את מיליוני החיידקים בקרבנו.
רב תאיים לעומת תאיים לעומת תאיים
אחת הדרכים שמסווגים חיידקים היא אם יש להם תאים או לא, ואם כן, כמה. מיקרואורגניזמים עשויים להיות:
- רב תאי - בעל יותר מתא אחד.
- חד תאיים - בעל תא בודד.
- תאיים - חסרים תאים, כמו נגיפים ופריונים. (פריונים מכונים בדרך כלל "חלבונים מדבקים" ולא חיידקים).
אקריוטים לעומת פרוקריוטים
דרך נוספת לסיווג מיקרואורגניזמים קשורה לסוג התא. אלה כוללים אוקריוטים ופרוקריוטים:
- האוקריוטים הם חיידקים עם "תאים מורכבים" שיש להם אברונים קשורים לגרעין אמיתי. דוגמאות לאיקריוטים כוללות חלימות (תולעים), פרוטוזואה, אצות, פטריות ושמרים.
- פרוקריוטים הם חיידקים עם "תאים פשוטים" שאין להם גרעין אמיתי וחסרים אברונים הקשורים לקרום. דוגמאות כוללות חיידקים.
הכיתות העיקריות של מיקרואורגניזמים
ניתן לחלק את סוגי החיידקים השונים ל:
- טפילים: טפילים לפעמים מפחידים יותר ממיקרואורגניזמים אחרים, לפחות כאשר ניתן לצפות בהם בעין בלתי מזוינת. טפילים כוללים חצב זריעה (תולעים), גזים, פרוטוזואה ואחרים. דוגמאות לזיהומים טפיליים כוללים מלריה, ג'יארדיה ומחלת שינה אפריקאית. ידוע כי אסקריאזיס (תולעים עגולות) מדביק מיליארד אנשים ברחבי העולם.
- פטריות ושמרים: פטריות הן מיקרואורגניזמים הדומים במובנים מסוימים לצמחים. שמרים הם סוג של פטרייה. דוגמאות לכך כוללות כף רגל של אתלט או סוגים אחרים של זיהומים בשמרים, אשר כולם נמנים עם המעמד של זיהומים פטרייתיים. קטגוריה זו כוללת גם פטריות ותבניות. כמו חיידקים, יש לנו גם "פטריות טובות" רבות שחיות על גופנו ואינן גורמות למחלות.
- בַּקטֶרִיָה: בגופנו ובגופנו יש יותר חיידקים מאשר תאים אנושיים, אך הרוב המכריע של החיידקים הללו הם "חיידקים בריאים". הם מגנים עלינו מפני זיהום מפני חיידקים רעים או פתולוגיים וממלאים תפקיד בעיכול המזון שלנו. דוגמאות לזיהומים הנגרמים על ידי חיידקים כוללים שחפת ודלקת גרון.
- וירוסים: הנגיפים קיימים בשפע בטבעם, אם כי אלה שרוב האנשים מכירים הם אלה הגורמים למחלות אנושיות. נגיפים יכולים להדביק גם מיקרואורגניזמים אחרים כמו חיידקים, כמו גם צמחים. חיסונים הפחיתו את הסיכון למחלות מפחידות מסוימות, אך אחרות, כמו אבולה ונגיף זיקה, מזכירות לנו שלא התחלנו לכבוש את האיומים הזעירים הללו.
- פריונים: רוב המדענים בשלב זה אינם מסווגים פריונים כמיקרואורגניזמים, אלא כ"חלבונים מדבקים ". עם זאת, לעתים קרובות הם נחקרים על ידי וירולוגים. פריונים הם למעשה חתיכת חלבון מקופל בצורה חריגה, וייתכן שהם לא נראים מפחידים בהתחלה. אולם מחלות פריון כמו מחלת פרה מטורפת הן מהמחלות הזיהומיות החששות ביותר.
היסטוריה של מיקרוביולוגיה
מה שאנו יודעים כעת על מיקרואורגניזמים ואשר נדון בהמשך הוא חדש יחסית בהיסטוריה. בואו נסתכל בקצרה על ההיסטוריה של המיקרוביולוגיה:
מיקרוסקופ ראשון / מיקרואורגניזמים ראשונים דמיינו: הצעד הגדול הראשון במיקרוביולוגיה התחיל כאשר ואן ליוונהוק (1632-1723) יצר את המיקרוסקופ הראשון של עדשות יחיד. דרך עדשה שהגדלה אותה בערך 300X, הוא הצליח לדמיין חיידקים בפעם הראשונה (מגריטות משיניו).
פיתוח תורת הנבטים: גוף האדם הוכר כמקור לזיהום על ידי שלושה מדענים:
- ד"ר אוליבר וונדל הולמס גילו שנשים שילדו בבית נוטות פחות לחלות בזיהומים מאשר אלו שילדו בבית חולים.
- ד"ר איגנז סמווייווייס קשר זיהומים עם רופאים שהלכו ישירות מחדר הנתיחה למחלקת היולדות מבלי לשטוף ידיים.
- ג'וזף ליסטר הציג טכניקות אספטיות, כולל שטיפת ידיים ושימוש בחום לעיקור.
תורת הנבטים: שני האנשים שזוכים ביותר לקבלת תיאוריית הנבט היו לואי פסטר ורוברט קוך:
- לואי פסטר (1822-1895): לזכותו של פסטר תורת הביוגנזה, וציינה כי כל היצורים החיים נובעים ממשהו ולא מההשקפה הרווחת בזמן הדור הספונטני. הוא טען כי מחלות רבות נגרמות על ידי חיידקים (ולא על ידי חטא, כעס של אלוהים וסיבות פוטנציאליות אחרות.) הוא הראה כי מיקרואורגניזמים אחראים לתסיסה ולקלקול ופיתח את השיטה הנקראת פסטוריזציה הנהוגה עד היום. הוא גם פיתח חיסונים נגד כלבת ואנתרקס.
- רוברט קוך (1843-1910): קוך הוא מחברם של "ההנחות של קוך", סדרת הצעדים המדעית שהוכיחה את תורת הנבטים ושמשמשה במחקרים מדעיים מאז (עם כמה תיקונים.) הוא זיהה את הגורם לשחפת, אנתרקס וכלירה.
מאז אותה תקופה, כמה נקודות ציון כוללות:
- 1892 - דמיטרי יוסיפוביץ 'איבנוסקי גילה את הנגיף הראשון.
- 1928 - אלכסנדר פלמינג גילה פניצילין.
- 1995 - פורסם הרצף הגנומי המיקרוביאלי הראשון.
מיקרואורגניזמים מדבקים
כשאנחנו חושבים על מיקרואורגניזמים, רובנו חושבים על מחלות, אם כי בסך הכל "חרקים" קטנים אלה יעזרו לנו יותר מאשר לפגוע בנו. (הקפד לקרוא על "חיידקים טובים" בהמשך.)
עד לפני פחות ממאה שנה, וכיום, במקומות רבים בעולם, זיהומים במיקרואורגניזמים היו גורם המוות העיקרי. תוחלת החיים בארצות הברית השתפרה באופן דרמטי במאה האחרונה לא רק בגלל שאנחנו חיים יותר, אלא בעיקר בגלל שפחות ילדים מתים בילדותם.
בארצות הברית מחלות לב וסרטן הם כיום הגורמים הראשונים והשניים למוות. על פי נתוני ארגון הבריאות העולמי, במדינות בעלות הכנסה נמוכה ברחבי העולם, גורם המוות העיקרי הוא זיהומים בדרכי הנשימה התחתונות, ואחריהם מחלות שלשול.
הופעתם של חיסונים ואנטיביוטיקה, ועוד יותר מכך מים נקיים, הורידו את דאגתנו מפני אורגניזמים מדבקים, אך יהיה זה היה יהיר. בזמן הנוכחי אנו מתמודדים לא רק עם מחלות זיהומיות מתעוררות, אלא גם עם עמידות לאנטיביוטיקה.
מיקרואורגניזמים שמועילים לבני אדם
למרות שאנו מדברים על זה לעיתים רחוקות, מיקרואורגניזמים אינם רק מועילים אלא נחוצים כמעט בכל היבט בחיינו. חיידקים חשובים ב:
- מגן על גופנו מפני חיידקים "רעים".
- הכנת אוכל: מיוגורט ועד משקאות אלכוהוליים, התסיסה היא שיטה בה משתמשים בצמיחת חיידקים ליצירת מזון. זו דוגמה אחת, עם זאת, חיידקים הם החלק התחתון של שרשרת המזון במשך רוב החיים.
- פירוק פסולת על הקרקע ומיחזור גזים אטמוספריים מעל. חיידקים יכולים אפילו לעזור בפסולת קשה כמו דליפות נפט ופסולת גרעינית.
- הפקת ויטמינים כגון ויטמין K וכמה ויטמיני B. חיידקים חשובים מאוד גם לעיכול.
- אחסון מידע: תחום ההצפנה בודק אפילו דרכים בהן חיידקים יכולים לשמש ככונן קשיח לאחסון מידע.
לא רק חיידקים מבצעים פונקציות רבות ל אותנו הם חלק מאיתנו. חושבים שהחיידקים בגופנו ובגופנו עולים על מספר התאים שלנו בגורם 10 לאחד.
בטח שמעתם את האחרונה באכילה בריאה. בנוסף לאכילת ברוקולי ואוכמניות, רוב מומחי הבריאות ממליצים לאכול מזון מותסס מדי יום, או לפחות בתדירות האפשרית. ללא חיידקים, לא תהיה תסיסה.
בלידה אין לגופם חיידקים. הם רוכשים את החיידקים הראשונים שלהם כשעוברים בתעלת הלידה. (היעדר חשיפה לחיידקים דרך תעלת הלידה נחשב על ידי חלק מהסיבות לכך שהשמנת יתר ואלרגיות שכיחות יותר אצל תינוקות המועברים על ידי חתך C).
אם קראת את החדשות לאחרונה, אפילו הניחו כי החיידקים במעיים שלנו אחראים למצב הרוח היומיומי שלנו. מחקר המיקרוביום משמש כעת להסברת דברים רבים, כגון מדוע אנטיביוטיקה עלולה להוביל לעלייה במשקל.
תחומי המיקרוביולוגיה
ישנם מספר תחומים שונים בתחום המיקרוביולוגיה. דוגמה לכמה משדות אלה המחולקים לפי סוג אורגניזם כוללים:
- טפילים: חקר הטפילים
- מיקולוגיה: חקר הפטריות
- בַּקטֶרִיוֹלוֹגִיָה: חקר החיידקים
- וירולוגיה: חקר וירוסים
- פרוטוזואולוגיה: חקר הפרוטוזואה
- פיקולוגיה: חקר האצות
תחומי המיקרוביולוגיה ניתנים גם לפירוט לפי היקף כך שיכללו מגוון רחב של נושאים. כמה דוגמאות בקרב רבות כוללות:
- פיזיולוגיה מיקרוביאלית (גדילה, חילוף חומרים ומבנה חיידקים)
- גנטיקה מיקרוביאלית
- התפתחות מיקרוביאלית
- מיקרוביולוגיה סביבתית
- מיקרוביולוגיה תעשייתית (למשל, טיפול בשפכים)
- מיקרוביולוגיה של מזון (תסיסה)
- ביוטכנולוגיה
- Bioremediation
עתיד המיקרוביולוגיה
תחום המיקרוביולוגיה מרתק ויש עוד דברים שאיננו מכירים. מה שצברנו אולי בידע הכי הרבה בתחום הוא שיש עוד כל כך הרבה מה ללמוד.
לא רק חיידקים יכולים לגרום למחלות, אלא באמצעותם ניתן לפתח תרופות להילחם בחיידקים אחרים (למשל פניצילין.) נראה כי נגיפים מסוימים גורמים לסרטן, בעוד שאחרים מוערכים כדרך להילחם בסרטן.
אחת הסיבות החשובות ביותר לאנשים ללמוד על מיקרוביולוגיה היא לכבד את "היצורים" האלה שמספרנו הרבה יותר. חושבים שהתנגדות לאנטיביוטיקה מוגברת עקב שימוש לא נכון באנטיביוטיקה אלא גם בסבונים אנטיבקטריאליים. וזה רק כאשר מסתכלים על החיידקים שאנחנו מכירים כרגע. עם הופעת מחלות זיהומיות ועם היכולת שלנו לנסוע כמעט לכל מקום בעולם בשלוש טיסות, יש צורך גדול בהשכלה ומוכנות של מיקרוביולוגים.