آشنایی با باکتری ها

تاریخچهاولین باکتری‌ در سال 1676 توسط آنتون ون لیوونوئ (Anton van Leeuwenhoek) مشاهده شد و او این کار را با استفاده از میکروسکوپ تک لنزی که خودش طراحی کرده بود، انجام داد. نام باکتری، مدت‌های زیادی پس از اولین مشاهده آن‌ها، توسط «کریستین گوتفرید ارنبرگ (Christian Gottfried Ehrenberg) در سال 1828 مطرح شد که از کلمه یونانی (βακτηριον) به معنی «چوب کوچک» گرفته شده است. به دلیل دشواری در توصیف باکتری‌‌های منفرد و اهمیت کشف آن‌ها در زمینه‌‌هایی مانند پزشکی، بیوشیمی‌ و ژئوشیمی، تاریخچه باکتری‌ها به طور کلی به عنوان تاریخچه « میکروبیولوژی (Microbiology) » توصیف می شود.باکتری ها از اولین جانداران پدید آمده در زمین هستند که در بین ارگانیسم های پروکاریوتی، بزرگترین گروه محسوب می شوند، اندازه بسیار کوچکی دارند و مشاهده آنها بدون میکروسکوپ امکان پذیر نیست.برای اینکه متوجه شوید باکتری ها چقدر کوچک هستند، کافی است بدانید که در یک قاشق چای خوری، میلیارد ها باکتری وجود دارند. این به این معناست که باکتری ها حتی از یک دانه ی نمک یا نوک سوزن نیز کوچکتر هستند. آن ها هم در خاک و هم در آب و همچنین به عنوان همزیست در سایر جاندران زندگی می‌کنند.ساختمان واجزاء ساختمانی باکتری هاباکتری ها از نظر تکاملی قدیمی ترین گروه موجودات زنده هستند و قدمت آنها به سه بیلیون سال پیش می رسد. به همین دلیل از یک ساختار سلولی ساده برخوردارند که به آن پروکاریوت می گویند. در مقابل سلول های دیگر موجودات زنده تکامل یافته تر هستند و یوکاریوت نام دارند. اندامک هایی که در سلول های یوکاریوتیک موجود است و عمدتا شامل شبکه آندوپلاسمیک، دستگاه گلژی، میتوکندری، لیزوزوم، کلروپلاست (در گیاهان) و واکوئول می باشد که در باکتری ها دیده نمی شود.طبقه‌بندی و شناسایی باکتری‌هااز نظر تاریخی، باکتری‌ها، همان طور که در ابتدا توسط گیاه شناسان مورد مطالعه قرار گرفته بودند، به همان روش گیا‌هان یعنی عمدتاً از نظر شکل طبقه ‌بندی می‌شدند. بر طبق اولین دسته بندی بر اساس ریخت شناسی باکتریها به چهار دسته زیر تقسیم می شوند:باکتری‌ باسیلی (میله مانند)باکتری کوکوسی (کروی)باکتری اسپریلوم (مارپیچی)باکتری ویبریو (میله‌ای خمیده)باكتري ها پس از تكثير با تجمع در كنار هم الگوهاي پيچيده اي مثل کوکسی های دوتايي(ديپلوكوك)، کوکسی های زنجیره ای، (استرپتوکوک)، کوکسی های خوشه اي (استافیلوکوک)، باسیل های زنجیره ای (استرپتو باسیل)، رشته اي (فیلامنتوس) و یا باكتري هاي منفرد را ايجاد مي كنند.باکتری‌ها را همچنین می‌توان براساس تفاوت در ساختار دیواره سلولی که توسط رنگ آمیزی گرم(Gram Staining) آشکار می‌شود، به دو گروه (گرم مثبت و گرم منفی) تقسیم کرد.در رنگ آمیزی گرم، یک سری از رنگ‌ها به طور اختصاصی برای دیواره ‌‌های سلول استفاده می‌شود. باکتری ‌های گرم منفی دارای غشایی حاوی لیپوپلی ساکارید هستند و با رنگ آمیزی گرم، به رنگ صورتی در می‌ آید. آن ‌ها همچنین دارای یک لایه نازک پپتیدوگلیکان هستند که در قسمت پری‌پلاسم قرار دارد (ناحیه بین غشای خارجی و سیتوپلاسمی). باکتری‌ های گرم مثبت فاقد این پوشش هستند، اما دیواره سلولی دارند که حاوی یک پپتیدوگلیکان ضخیم (به نام مورین) و اسید‌های تیکوئیک هستند.دیواره سلولی باکتری‌ های گرم مثبت، در رنگ آمیزی گرم، به رنگ بنفش در می‌آید. علاوه بر نوع رنگ پذیری و دیواره سلولی در باکتری‌ های گرم مثبت و گرم منفی، این باکتری ‌ها تفاوت ‌های دیگری نیز با هم دارند، به عنوان مثال، باکتری‌ های گرم مثبت نسبت به آنتی بیوتیک‌ ها حساس‌تر هستند، در حالی که باکتری‌‌ های گرم منفی، نسبت به درمان با آنتی بیوتیک ‌ها بسیار مقاوم عمل می‌کنند.باکتری ‌‌های مضر و مفیدهمانطور که گفته شد باکتری‌ ها فراوان ‌ترین ارگانیسم ‌‌های روی زمین هستند و به طور گسترده در زمین و آب ‌های آن توزیع شده ‌اند و همچنین توسط جریان ‌های هوایی از مکانی به مکان دیگر منتقل می ‌شوند. در حالی که باکتری ‌ها همه جا فراگیر هستند، آن‌ها در جایی که مواد غذایی، رطوبت و دمای مناسب برای تکثیر و رشد آن‌ ها فراوان باشد، تجمع می‌ یابند. عملکرد اصلی باکتری ‌ها در اکوسیستم ‌ها تجزیه مواد مختلف است. باکتری‌ ها به عنوان تجزیه کننده از بافت موجودات مرده تغذیه کرده و با تجزیه، آن ‌ها را به مولکول‌‌ هایی که حاوی نیتروژن و کربن هستند، تبدیل می‌کنند. مواد حاصل از تجزیه باکتری‌ ها، می‌توانند به عنوان مواد غذایی توسط گیاهان مورد استفاده قرار بگیرند. در واقع، می‌توان باکتری‌ها را به عنوان مهره کلیدی در ابتدا و انتهای زنجیره غذایی دانست، زیرا آن‌ها مواد مغذی لازم را برای شروع زنجیره غذایی را فراهم می‌کنند و همچنین باعث تجزیه مواد آلی در انتهای زنجیره غذایی می‌شوند. نشخوارکنندگان مانند گاو و گوسفند، در دستگاه گوارش خود حاوی تعداد زیادی باکتری هستند که این باکتری‌ ها برای هضم سلولزهای گیاهی که توسط این حیوانات مصرف می ‌شوند، به آن‌ ها کمک می‌کنند. نشخوارکنندگان فاقد آنزیمی برای تجزیه سلولز هستند، به همین دلیل به باکتری‌ ها برای هضم این مواد وابستگی دارند.با وجود اینکه بیشتر باکتری ها باعث ایجاد بیماری می شوند، ولی بسیاری از آن ها دارای نقش های ارزشمد و مفید در طبیعت هستند. به عنوان مثال باکتری ها در فرآیند تثبیت نیتروژن، تبدیل نیتروژن اتمسفر به شکلی که مورد نیاز گیاهان است، دخالت می کنند. در موردی دیگر، برخی از باکتریها در زندگی همزیستی با دیگر ارگانیسم ها هستند و در این نوع زندگی هر دو طرف از وجود هم بهره می گیرند. از طرفی مواد دفعی موجودات زنده می تواند توسط باکتریها بازیافت شود. یک سری باکتریهایی هستند که در هضم غذا، یا برخی در تصفیه فاضلاب، برخی در تولید مواد غذایی و مواد دارویی نقش دارند و در تولید دارو و واکسن مورد استفاده قرار می گیرند. باکتری های مفید دستگاه گوارش توسط مکانیزم های منحصر به فردی موجب محدود کردن یا حذف باکتری های مضر و پاتوژن می شوند. از جمله این مکانیزم ها می توان به تولید ترکیباتی با خاصیت آنتی بیوتیکی، رقابت در اخذ مواد غذایی، رقابت در اتصال به جایگاه های فعال روده و رقابت در تعداد و فراوانی باکتری های مفید نسبت به باکتری های مضر اشاره کرد. از دست رفتن تعادل میکروبی روده به نفع باکتری های مضر می تواند موجب تغییرات جدی در عملکرد دستگاه گوارش و کاهش راندمان آن شود که معمولا این تغییرات گوارشی در طیور بصورت دفع دان هضم نشده و تغییرات در شکل ظاهری مدفوع خودش را نمایان می سازد.تفاوت ویروس ها و باکتری هاویروس ها و باکتری ها از لحاظ بیولوژیکی باهم تفاوت دارند. باکتری ها جزء موجودات زنده بوده و دارای سلول هستند و تمام مواد مورد نیاز برای حیاتشان را خودشان به طور مستقل دارند. برخی از باکتری ها همان طور که در بالا نیز گفته شد، مضر و برخی دیگر مفید هستند. اما ویروس ها در مقایسه با باکتری ها، اول این که جزء موجودات زنده دسته بندی نمی شوند و دارای هسته و اندامک نیستند، به عبارتی سلول نیستند و برای ادامه حیات و رشد خود به سلول های دیگر محتاج هستند. ویروس ها از باکتریها خیلی کوچکتر هستند و عامل بیماری زا و عفونی می باشند و هیچ وجود مفیدی ندارند.پروبیوتیک هاعملکرد طیور و راندمان غذایی رابطه نزدیکی با میزان بار میکروبی حیوان دارد. پرندگان دارای مقاومت طبیعی و ایمنی محدودی در برابر تشکیل کلنی و یا عفونت ناشی از میکروارگانیسم های بالقوه بیماری زا هستند، افزودنی های غذایی ضد میکروبی، سهم زیادی در حصول موفقیت در پرورش متراکم طیور و تأمین محصولات مغذی و سالم برای جامعه دارند. با افزایش نگرانی در مورد امکان ایجاد سویه های باکتریایی مقاوم به آنتی بیوتیک ها، کمیسیون اروپا در سال ۱۹۹۹ در طی یک تصمیم پیشگیرانه، استفاده از ۴ آنتی بیوتیک خوراکی رایج (ویرجینامایسین، اسپیرامایسین، تایلوزین و زینک باکتریسین) را ممنوع کرد. اگر جایگزین مناسبی برای آنتی بیوتیکهای محرک رشد منظور نشود، به دلیل مشکلات ناشی از بیماری های حاصله و در پی آن ناچاری در استفاده از آنتی بیوتیک های درمانی، پرورش مطلوب طیور میسر نخواهد شد. نقش اصلی دامپروری، تأمین مداوم حیوانات سالم می باشد که وارد زنجیره غذایی انسان می شوند. عفونت های باکتریایی با منشأ غذایی تأثیر مهمی بر بهداشت عمومی و اقتصاد یک کشور دارند. با توجه به مطالب فوق، لزوم یافتن جایگزین های مناسبی برای آنتی بیوتیک ها کاملا مشخص می شود. برخی از جایگزین های غیر درمانی آنتی بیوتیک ها عبارتند از آنزیم های اسیدهای آلی، پروبیوتیک ها، گیاهان و روغن های اتری، که ما در این مقاله به بررسی یک جایگزین مهم آنتی بیوتیک ها یعنی پروبیوتیک ها پرداخته ایم.تعاریف مختلفی برای پروبیوتیک ارائه شده است. رایج ترین تعریف پروبیوتیک توسط فولر (۱۹۸۹) ارائه شد. او اظهار داشت که “پروبیوتیک ها عبارتند از مکمل میکروبی زنده که از طریق بهبود تعادل میکروبی روده، اثرات مفیدی را بر میزبان اعمال می کنند.” در تعریف فولر بر اهمیت زنده بودن ارگانیسم های پروبیوتیک تأکید شده است.هاونار و هویس اینت ولر (۱۹۹۲) این تعریف را به صورت ذیل بسط داد، “کشت میکروارگانیسم های تک یا مخلوط که از طریق بهبود ویژگیهای میکروفلور بومی اثرات سودمندی را بر انسان و حیوان اعمال می کنند.”سویه های پروبیوتیکبه طور کلی پروبیوتیک ها از لحاظ سویه میکروبی مؤثرشان به سه گروه باکتریایی، قارچی و مخمری تقسیم می شوند. پروبیوتیک های باکتریایی عمدتا شامل لاکتوباسیل ها، بیفیدو باکترها و استرپتوکوک ها می باشند. از بین قارچهایی که به عنوان پروبیوتیک استفاده می شوند، می توان به دو گونه آسپرژیلوس اوریزا و آسپرژیلوس نیجر اشاره کرد. ساکارومایسس سرویزیه نیز از جمله پروبیوتیک های مخمری می باشد. پروبیوتیک ها ممکن است حاوی یک یا تعداد بیشتری سویه میکروارگانیسمی (تا ۹ سویه) باشند. محصول نهایی عمدتا به شکل پودر می باشد که یا به صورت محلول در آب آشامیدنی یا مخلوط در خوراک مورد مصرف قرار می‌گیرد.استفاده از پروبیوتیک ها در تغذیه حیوانات چه تاثیراتی دارند؟با استفاده از پروبیوتیک ها، تجزیه پروتئین ها به آمونیاک و فعالیت آنزیم اوره آز در روده کاهش می یابد و در نتیجه کارایی مصرف پروتئین ها در حیوان افزایش می یابد. آمونیاک محیط و دیگر ترکیبات فرار (به خصوص ترکیبات گوگرددار) نقش مهمی را در ایجاد بوهای نامطبوع و زننده مزارع پرورش طیور دارد. همانطور که می دانیم، رطوبت بالای مدفوع منجر به مرطوب شدن بستر خواهد شد و تسهیل فعالیت میکروارگانیسم ها جهت تخمیر بستر و آزاد شدن گاز آمونیاک و سایر ترکیبات فرار را به همراه خواهد داشت.اخیرا، در تحقیقی مشاهده شد که استفاده از پروبیوتیک های لاکتوباسیلوس باعث کاهش میزان رطوبت مدفوع شده و در نتیجه کاهش غلظت آمونیاک و سایر ترکیبات فرار را در مدفوع و در نهایت در مرغداری به همراه خواهد داشت (چنگ و چن، ۲۰۳۳).در مطالعات علمی مختلف گزارش شده است که این باکتریها در جلوگیری از فعالیت عوامل بیماریزا، تعدیل میکروفلور روده و هماهنگ کردن سیستم ایمنی اثر مطلوبی دارند. تغذیه حیوانات با محصولات پروبیوتیکی به عنوان یک ابزار مناسب جهت مدیریت جمعیت میکروبی دستگاه گوارش و بهبود وضعیت سلامتی و کارایی موثر حیوان محسوب می شود. وجود جمعیت مناسب از میکروفلور دستگاه گوارش برای سلامت حیوانات مخصوصا در زمانی که بهره وری و تولید بالا است، بسیار حائز اهمیت است. وجود باکتری های مفید اولین گام دفاعی در مقابله با عوامل بیماریزا محسوب می شود که این عامل منجر به افزایش توان حیوان در مقابله با عوامل بیماری زای روده ایی اهمیت زیادی پیدا میکند. روده به عنوان بخشی از سیستم دفاعی، سدی در مقابل عوامل بیماری زای به شمار می آید. علاوه بر این روده به سیستم ایمنی بدن با عملکرد اختصاصی و غیراختصاصی به مقابله با میکروارگانیسمهای بیماریزا کمک میکند. از طرفی میکروفلور روده، عوامل بیماریزا را تضعیف میکنند.“استفاده از پروبیوتیک ها در زمان تنش ها بیشتر توصیه می شود. چرا که در چنین شرایطی ، آزاد شدن کورتیکوستروئید ها افزایش می یابد و این امر موجب کاهش تولید ماده موسین در سطح پرزهای روده کوچک می شود. موسین ماده ای است که بسیاری از میکروارگانیسم های روده از آن استفاده می کنند و با کاهش مقدار آن، تعداد میکروارگانیسم های مفید مانند لاکتوباسیل ها نیز کاهش یافته، تعداد میکروارگانیسم های مضر مانند کلی فرم ها افزایش می یابد. با استفاده از پروبیوتیکها می توان این مشکل را برطرف نمود و میکروارگانیسم های مطلوب را دوباره در روده جایگزین کرد. به این ترتیب علاوه بر بهبود سرعت رشد و ضریب تبدیل خوراک، می توان میزان تلفات گله را کاهش داد. “یک پروبیوتیک توانمند همانگونه که توضیح داده شد مشخصا می تواند در آیتم هایی چون کمک به افزایش وزن، کاهش ضریب تبدیل خوراک، کاهش گاز آمونیاک بستر و کاهش فراوانی بیماری های گوارشی و آیتم های به مراتب مهم و کارآمد دیگر موثر واقع شود.