A سلالة الجراثيم هو مجموعة من أحفاد من عزل الميكروبات واحد، الذي يزرع في وسط نقية وعادة ما يتكون من سلسلة من الكائنات التي تستمد من نفس مستعمرة الأولية.
تمثل السلالة أيضًا مجموعة من الأفراد من مجموعة من الأنواع الميكروبية تشترك في بعض الخصائص المظهرية و / أو الوراثية التي تميزها قليلاً عن الآخرين من نفس النوع ، ولكن اختلافاتهم لا تكفي لتصنيفهم كأنواع مختلفة.
صورة طبق بتري مع وسط استزراع صلب مكمل بالمضادات الحيوية حيث تنمو الميكروبات المقاومة (المصدر: Microrao / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) عبر ويكيميديا كومنز)
السلالة هي "الأساس" لأي دراسة ميكروبيولوجية ، لأنها تضمن للعلماء أن المعلمات والخصائص التي يتم فحصها حول نوع من الميكروبات خاصة فقط بهذا النوع. بالإضافة إلى ذلك ، يسمح لهم بضمان ، بطريقة معينة ، استنساخ التحقيقات.
على سبيل المثال ، بالنسبة للدراسات التصنيفية في علم الأحياء الدقيقة ، فإن الهدف الأول هو الحصول على "سلالة" الكائن الحي المراد تصنيفها ، لأنه بهذه الطريقة يمكن تحديد كل من الخصائص التصنيفية التي تميز هذه المجموعة الفرعية بدقة داخل من عشيرة نوع واحد من أي نوع آخر من الميكروبات.
تسمح هذه السلالة بإبقاء نوع من الميكروبات على قيد الحياة وعزله في المختبر لفترات طويلة من الزمن ، أي بعيدًا عن بيئته الطبيعية. يمكن الحصول على سلالات من العديد من الكائنات الحية الدقيقة من أنواع مختلفة ، مثل البكتيريا والفطريات والفيروسات والبروتوزوا والطحالب وغيرها.
لصيانة السلالات ، يجب أن تبقى في عزلة صارمة ، مما يجنب السلالة التي تلامس أي عامل ملوث مثل الجراثيم الفطرية أو أي عامل خارجي للكائنات الحية الدقيقة.
خصائص السلالة
يجب أن تفي جميع السلالات ، بغض النظر عن نوع الكائنات الحية الدقيقة (الأنواع) التي تمثلها ، ببعض المعايير الأساسية ، من بينها:
- يجب أن تكون سلالات وراثية مستقرة أو ذات دقة وراثية عالية
من المهم أن يكون جميع الأفراد الذين يبقون داخل الوسط الثقافي قريبين قدر الإمكان من بعضهم البعض ، من الناحية الجينية. أي أنها مشتقة من نفس الفرد أو على الأقل من نفس السكان.
- يجب أن تكون سهلة الصيانة أو النمو
يجب أن يكون من السهل الحفاظ على الأفراد الذين ينتمون إلى سلالة في بيئة مختبرية. بمعنى آخر ، ليست كل الميكروبات قادرة على عزل نفسها عن بيئتها الطبيعية. إذا كان من الصعب نموها في الوسائط الخارجية ، فيمكن بسهولة تغيير بيولوجيتها بأقل قدر من التغييرات في البيئة التي يتم عزلها فيها في المختبر.
- يحتاجون إلى النمو السريع والتنمية في ظل الظروف المثلى
إذا لم تتطور الميكروبات المعزولة بسرعة داخل وسط الاستزراع المستخدم لهذا الغرض ، فقد يكون من الصعب حفظها للدراسة ، حيث يمكن أن تستنفد العناصر الغذائية من بيئتها ، أو تغير طورها ، أو تعرض بقائها للخطر في ظل هذه الظروف..
- يجب أن تقدم خصائص ومعايير محددة
سلالة من الكائنات الحية الدقيقة المعزولة يجب أن يكون لها خصائص مشتركة تربطها بشكل مماثل وعلى وجه التحديد بأفراد مطابقين لها. يجب أن تكون هذه الخصائص ثابتة بمرور الوقت.
- سهل التحكم
بشكل عام ، لا تتطلب السلالات المستخدمة في التحقيقات الروتينية أدوات أو بروتوكولات شديدة الصرامة أو معقدة. وهذا يضمن أن كلاً من الطلاب والباحثين الجدد يمكنهم الحفاظ على استمرارية الدراسات بمرور الوقت.
هوية شخصية
التعريف الجزيئي
هناك طرق مختلفة لتحديد سلالة معزولة حديثًا. ومع ذلك ، فإن الأسلوب الأكثر دقة وسرعة وبساطة في الوقت الحالي لتحديد هوية أي نوع تقريبًا هو تحليل مناطق قليلة من التسلسلات الجينية التي تشكل جينوم الفرد.
عادة ما يتم إجراء هذه التحليلات عن طريق تضخيم مناطق معينة من الحمض النووي باستخدام تقنية PCR (تفاعل البلمرة المتسلسل). تختلف هذه التقنيات حسب الحافة والأسرة ونوع الكائن الدقيق الذي ترغب في هويته. هذه المناطق بشكل عام هي:
- المناطق التي ترمز إلى الحمض النووي الريبوزي
- الجينات التي ترمز لوحدات البروتين الفرعية التي تشارك في التنفس (خاصة إذا كان الكائن الحي هوائيًا)
- المنطقة الجينية التي ترمز لخيوط الأكتين الدقيقة (جزء من الهيكل الخلوي)
- بعض المناطق الجينية للبلاستيدات الخضراء أو الوحدات الفرعية البروتينية التي تشارك في التمثيل الضوئي (لبعض الطحالب والبكتيريا الزرقاء وجميع النباتات)
بمجرد أن يتم تضخيم أجزاء الجينوم هذه بنجاح ، يتم ترتيبها لتحديد ترتيب النيوكليوتيدات التي تشكل هذه المناطق من الجينوم. يتم ذلك من خلال تقنيات NGS (تسلسل الجيل التالي) باستخدام معدات متخصصة تُعرف باسم التسلسل.
تتم مقارنة المناطق المتسلسلة بتسلسلات الكائنات الحية الدقيقة من هذا النوع التي تم الإبلاغ عنها مسبقًا ، وهو أمر ممكن باستخدام ، على سبيل المثال ، قاعدة البيانات المودعة على موقع GenBank على الويب (https: // www. ncbi.nlm.nih.gov/genbank/).
تحديد مورفولوجي
في المختبرات التي لا تحتوي على أدوات البيولوجيا الجزيئية لتحليل الخصائص الجينية ، تُستخدم معاملات النمط الظاهري الأخرى لتحديد سلالات العديد من الكائنات الحية الدقيقة. مرة أخرى ، تختلف الخصائص المظهرية التي تمت دراستها اعتمادًا على الكائن الحي ، والشعبة ، والعائلة ، والأنواع التي يتم النظر فيها. من بين هذه المعلمات تمت دراستها:
- الخصائص المورفولوجية للميكروب في وسط الاستزراع. يتم ملاحظة ميزات مثل: اللون والشكل والملمس ونوع النمو ، من بين جوانب أخرى.
- تحليل منتجات التمثيل الغذائي باستخدام الأدوات البيوكيميائية. يتم دراسة إنتاج المستقلبات الثانوية والمركبات الكيميائية المفرزة ، من بين أمور أخرى.
- توصيف وتبلور البروتينات. يتم استخراج البروتينات الداخلية للكائنات الحية الدقيقة ودراستها بشكل مستقل.
الشيء النموذجي في الدراسات الميكروبيولوجية هو إجراء توصيف السلالات بكلا النوعين من التعريف ، أي من خلال الملاحظات المورفولوجية والتحليل الجزيئي.
عزل السلالات
ينطوي عزل السلالات على عدة تقنيات تُستخدم أيضًا لفصل نوع واحد من الميكروبات عن نوع آخر. تعد القدرة على عزل سلالة الأنواع محل الاهتمام أمرًا ضروريًا لتحديد خصائصه المحددة بدقة.
تم إنشاء معظم تقنيات عزل الإجهاد خلال القرن التاسع عشر من قبل آباء علم الأحياء الدقيقة لويس باستير وروبرت كوخ. كان كلاهما يسعى بقلق شديد للحصول على مزارع الخلايا النقية (سلالات) من الكائنات الحية الدقيقة التي درسوها.
المصدر: Sentebrinka / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) عبر ويكيميديا كومنز
للحصول على مزارع الخلايا هذه ، استكشفوا مجموعة متنوعة من التقنيات والأدوات ، من استخدام أعواد الأسنان المعقمة إلى الاختلافات في تكوين وسط الاستزراع حيث تم تحضير الميكروبات التي درسوها للنمو.
تقنيات عزل السلالة
في الوقت الحاضر ، تم جمع جميع التقنيات التي طورها الباحثون واستخدموها وبعض التقنيات الحديثة في 6 أنواع مختلفة ، وهي:
- الخدوش أو الخدوش أو الخدوش: باستخدام أداة دقيقة ومدببة ، يتم لمس المكان الذي توجد فيه الكائنات الحية الدقيقة (خاصة للمزارع التي تزرع في المختبر في وسط صلب). يتم خدش الوسط الصلب المعقم الغني بالمغذيات بالنهاية التي تم لمس الكائن الدقيق بها.
- الغمر أو الاندماج في الوسط: يتم أخذ عينة صغيرة من الميكروبات (يمكن أن تكون مثل تلك المأخوذة في التقنية السابقة) وتوضع داخل وسط النمو في الحالة السائلة ، ويضاف أجار لتصلب و انتظر حتى يبرد. لن تُرى المستعمرات إلا عندما يكون الكائن الدقيق شديد التطور.
- التخفيفات المتسلسلة: يتم تخفيف عينة من المكان الأصلي حيث تم جمع الأنواع على التوالي في وسط معقم خالي من الكائنات الحية الدقيقة الأخرى. التخفيفات "بذر" على وسائط صلبة ومن المتوقع أن تظهر المستعمرات.
- وسائط الثقافة الحصرية: وهي وسائط ثقافية تسمح بنمو نوع الميكروب الذي يثير الاهتمام فقط ؛ أي أنه يحتوي على مكونات أو عناصر غذائية تسمح فقط بعزل نمو السلالة.
- الفصل اليدوي أو الميكانيكي: يتم وضع عينة صغيرة من الميكروب المراد عزله ومن خلال المجهر يتم إجراء محاولة لفصل فرد واحد من الأنواع عن بقية الأفراد المحيطين به.
بعض هذه التقنيات أسهل في الاستخدام من غيرها. ومع ذلك ، يستخدمها الباحثون وفقًا للخصائص البيولوجية لأنواع الدراسة.
المراجع
- دي كريف ، ب. (1996). صيادو الميكروبات. هوتون ميفلين هاركورت.
- Dijkshoorn، L.، Ursing، BM، & Ursing، JB (2000). السلالة والاستنساخ والأنواع: تعليقات على ثلاثة مفاهيم أساسية لعلم الجراثيم. مجلة علم الأحياء الدقيقة الطبية، 49 (5) ، 397-401.
- ماركس ، ف. (2016). علم الأحياء الدقيقة: الطريق إلى تحديد مستوى الإجهاد. طرق الطبيعة، 13 (5) ، 401-404.
- Willey ، JM ، Sherwood ، L. ، & Woolverton ، CJ (2009). مبادئ بريسكوت لعلم الأحياء الدقيقة. بوسطن (ماجستير): ماكجرو هيل للتعليم العالي.
- ويليامز ، جا (محرر). (2011). هندسة السلالات: الأساليب والبروتوكولات (المجلد 765 ، ص 389-407). نيويورك: هيومانا برس.