ما هو المجتمع الميكروبي التكافلي؟

التعايش الميكروبي – نظرة عامة

بشكل عام ، العلاقات التكافلية هي ترتيبات تعود بالفائدة على كلا الكائنات الحية. أحد الأمثلة على العلاقة التكافلية النموذجية بين الحيوان والحيوان هو العلاقة بين أسماك القرش وريموراس. يميل التعايش الميكروبي إلى أن يكون أوسع من العلاقات التكافلية بين الأنواع الأخرى من الكائنات الحية.

من الناحية التطورية ، فإن التعايش الميكروبي هو آلية للبقاء. خذ على سبيل المثال الميتوكوندريا ، وهي مصنع الطاقة في الخلايا حقيقية النواة. في الأصل جرثومة تعيش بحرية ، في مرحلة ما في الماضي البعيد ، شكل سلف الميتوكوندريا علاقة تكافلية مع خلية حقيقية النواة. بمرور الوقت ، أصبحت العلاقة التكافلية دائمة لأنها كانت مفيدة للطرفين. يمكن تصنيف التكافل على أنه نمط من التعايش.

توجد أنماط مختلفة من التعايش في الطبيعة. هذه هي التبادلية والتعايش والتطفل. في التبادلية ، يستفيد كل من الكائنات الحية والبكتيريا والمضيف. التعايش مفيد لكائن حي ولكنه لا يسبب ضررًا للآخر. يفيد التطفل كائنًا حيًا بينما يؤذي الآخر ، وعلى هذا النحو لا يعتبر علاقة تكافلية بين المضيف والكائن الحي الدقيق.

أمثلة على العلاقات التكافلية الميكروبية والمجتمعات الميكروبية التكافلية

توجد المجتمعات الميكروبية التكافلية في جميع البيئات على الأرض. كلاهما معقد وديناميكي ويمكن أن يشمل العديد من الأنواع الميكروبية المختلفة بالإضافة إلى المضيف. تتضمن بعض الأمثلة على المجتمعات الميكروبية التكافلية الموجودة في الطبيعة ما يلي:

المجتمعات الميكروبية المعوية

أحد الأمثلة الشائعة هو وجود العديد من المستعمرات البكتيرية في الأمعاء للإنسان والحيوانات الأخرى ذوات الدم الحار. في الواقع ، عدد البكتيريا في هذه المجتمعات المعقدة كبير جدًا لدرجة أن 10٪ من الوزن الجاف لجسم الإنسان يتكون من البكتيريا.

تقوم هذه المجتمعات البكتيرية بمجموعة متنوعة من الأدوار داخل المضيف. يشاركون في عملية الهضم مباشرة عن طريق تكسير المواد الغذائية وتصنيع المنتجات الحيوية للصحة مثل فيتامين ك وفيتامين ب 12 والريبوفلافين ، والتي لا يمكن تصنيعها من قبل المضيف. كما أنها تساعد على حماية العائل من استعمار الميكروبات المسببة للأمراض. تستفيد البكتيريا نفسها بدورها من البيئة المضيافة التي تعيش فيها.

إن المجتمعات الميكروبية في الأمعاء متوازنة بدقة ، ويمكن أن تتشوش الطبيعة التكافلية بينها وبين المضيف بسهولة شديدة. يتضح هذا بشكل صارخ عند وصف المضادات الحيوية لعلاج عدوى بكتيرية. ما يحدث هو أن البكتيريا “الصديقة” يتم إلقاؤها في حالة اختلال ويمكن أن تسبب مشاكل طبية خاصة بها. لذلك يجب تجديدها باستخدام البروبيوتيك ، وبالتالي استعادة التوازن الطبيعي الصحي داخل الأمعاء.

المجتمعات التكافلية في العقيدات الجذرية

مثال آخر على التكافؤ التكافلي هو بكتيريا جنس Rhizobium الذي يستعمر العقيدات الجذرية للنباتات البقولية. مرة أخرى ، تستفيد البكتيريا من بيئة النمو المضيافة ، وتنتج النترات من غاز النيتروجين الذي يمكن للمصنع استخدامه (لا يمكنه استخدام الشكل الغازي للنيتروجين.) هذه العلاقة التكافلية مفيدة للغاية لكل من الميكروب والمضيف.

استعمار الجلد بالبكتيريا المفيدة

البكتيريا من جنس Staphylococcus و Streptococcus تستعمر جلد الإنسان والحيوانات الأخرى. هذه العلاقة مفيدة للبكتيريا لأنها تمتلك مخزونًا جاهزًا من العناصر الغذائية ، وبالتالي فهي تحمي سطح الجلد من استعمار مسببات الأمراض والكائنات الدقيقة الأخرى غير المرغوب فيها.

الديدان الخيطية

تعيش بكتيريا Xenorhabdus nematophilus في الديدان الخيطية Steinernema carpocapsae . العلاقة واجبة: فلا يمكن لأحد أن يعيش دون الآخر. تستخدم الديدان الخيطية السموم التي تنتجها البكتيريا لقتل الحشرات التي تصيبها.

فتحات حرارية

ربما يكون أحد أكثر الأمثلة انتشارًا على التعايش البكتيري في الطبيعة هو حول الفتحات الحرارية في قاع المحيط. تم اكتشاف الفتحات الحرارية في سبعينيات القرن الماضي ، غيرت بشكل جذري فهمنا للمكان الذي يمكن أن تتكاثر فيه الحياة على الأرض.

في الواقع ، أساس النظم البيئية الغنية والمتنوعة حول هذه الفتحات هو جرثومي. تعيش نسبة كبيرة من البكتيريا الموجودة في علاقة تكافلية مع الكائنات الشبيهة بالديدان الأنبوبية التي تنمو على الفتحات الحرارية. تتطلب الديدان الأنبوبية من البكتيريا الاستفادة من العناصر الغذائية من بيئتها وبالتالي النمو والتكاثر.

توجد العديد من الأمثلة الأخرى للتعايش الميكروبي في الطبيعة بما في ذلك بين الفطريات والشعاب المرجانية والطيور والحشرات والأسماك.