قريبة العصيات الدوارة

قريبة العُصيَّات الدوَّارَة  وتكتب حرفيًا باينيباسيلس فورتكس، هي نوعٌ من البكتيريا مكونة الأنماط (أو الأشكال)، اكتشفت لأول مرة في أوائل تسعينات القرن العشرين من قبل فريق العالم  في جامعة تل أبيب. تُعد من الكائنات الحية الدقيقة الاجتماعية التي تكون مستعمرات ذات هيكلية ديناميكية معقدة. يشمل جنس  البكتيريا اللاهوائية الاختيارية المكونة للبكتيريا الداخلية والتي كانت مُدرجة أصلًا ضمن جنس العصويات ثم أُعيد تصنيفها لتكون جنسًا منفصلًا في عام 1993.Ash C, Priest FG, Collins MD: Molecular identification of rRNA group 3 bacilli (Ash, Farrow, Wallbanks and Collins) using a PCR probe test. Proposal for the creation of a new genus Paenibacillus. Antonie Van Leeuwenhoek 1993, 64:253-260.

اكتشفت البكتيريا التي تنتمي إلى هذا الجنس في مجموعة متنوعة من البيئات، مثل: التربة والمياه، والمخلفات النباتية، والعلف والحشرات واليرقات، وكذلك العينات السريرية.Lal S, Tabacchioni S: Ecology and biotechnological potential of Paenibacillus polymyxa: a minireview. Indian J Microbiol 2009, 49:2-10.McSpadden Gardener BB: Ecology of Bacillus and Paenibacillus spp. in Agricultural Systems. Phytopathology 2004, 94:1252-1258.Montes MJ, Mercade E, Bozal N, Guinea J: Paenibacillus antarcticus sp. nov., a novel psychrotolerant organism from the Antarctic environment. Int J Syst Evol Microbiol 2004, 54:1521-1526.Ouyang J, Pei Z, Lutwick L, Dalal S, Yang L, Cassai N, Sandhu K, Hanna B, Wieczorek RL, Bluth M, Pincus MR: Case report: Paenibacillus thiaminolyticus: a new cause of human infection, inducing bacteremia in a patient on hemodialysis. Ann Clin Lab Sci 2008, 38:393-400. تُنتج أنواع قريبة العصيَّات، بما في ذلك قريبة العصيات الدوارة، إنزيمات خارج الخلية تحفز مجموعة متنوعة من التفاعلات التركيبية في التطبيقات الصناعية والزراعية والطبية.Raza W, Yang W, Shen QR: Paenibacillus polymyxa: Antibiotics, Hydrolytic Enzymes and Hazard Assessment. J Plant Pathol 2008, 90:419-430.Watanapokasin RY, Boonyakamol A, Sukseree S, Krajarng A, Sophonnithiprasert T, Kanso S, Imai T: Hydrogen production and anaerobic decolorization of wastewater containing Reactive Blue 4 by a bacterial consortium of Salmonella subterranea and Paenibacillus polymyxa. Biodegradation 2009, 20:411-418. تُنتج أنواع مختلفة من قريبة العصيَّات. أيضًا مواد مضادة للميكروبات والتي يمكنها أن تؤثر على الكائنات الحية الدقيقة مثل الفطريات، بالإضافة إلى التربة والبكتيريا الممرضة للنبات.Dijksterhuis J, Sanders M, Gorris LG, Smid EJ: Antibiosis plays a role in the context of direct interaction during antagonism of Paenibacillus polymyxa towards Fusarium oxysporum. J Appl Microbiol 1999, 86:13-21.Girardin H, Albagnac C, Dargaignaratz C, Nguyen-The C, Carlin F: Antimicrobial activity of foodborne Paenibacillus and Bacillus spp. against Clostridium botulinum. J Food Prot 2002, 65:806-813.von der Weid I, Alviano DS, Santos AL, Soares RM, Alviano CS, Seldin L: Antimicrobial activity of Paenibacillus peoriae strain NRRL BD-62 against a broad spectrum of phytopathogenic bacteria and fungi. J Appl Microbiol 2003, 95:1143-1151.

 تشكيل نمط والسلوكيات الاجتماعية 

تصغير|ثمة نمط نموذجي لمستعمرة التي تم إنشاؤها بواسطة P. فورتكس عندما نمت على 2.25% (W / V) أجار مع 2% (W / V) ببتون في طبق بيتري سم 9.

ينيباسيلس فورتكس هو كائن حي دقيق اجتماعي: عندما ينمو في ظل ظروف نمو تحاكي البيئات الطبيعية مثل الأسطح الصلبة، فإنه يشكل مستعمرات من 109 إلى 1012 خلية مع بنى معقدة وديناميكية بشكل ملحوظBen-Jacob E: Bacterial self-organization: co-enhancement of complexification and adaptability in a dynamic environment. Phil Trans R Soc Lond A 2003, 361:1283-1312.Ben-Jacob E, Cohen I, Gutnick DL: Cooperative organization of bacterial colonies: from genotype to morphotype. Annu Rev Microbiol 1998, 52:779-806. وكونها جزءًا من تعاونية كبيرة، يمكن للبكتيريا التنافس بشكل أفضل على الموارد الغذائية والحماية من الاعتداءات المضادة للبكتيريا. في ظل ظروف نمو مختبر، مماثلة لبكتيريا الاجتماعية الأخرى، تتصرف مستعمرات قريبة العصيات الدوارة مثل الكثير من الكائنات الحية متعددة الخلايا، مع تمايز الخلايا وتوزيع المهام.Aguilar C, Vlamakis H, Losick R, Kolter R: Thinking about Bacillus subtilis as a multicellular organism. Curr Opin Microbiol 2007, 10:638-643.Dunny GM, Brickman TJ, Dworkin M: Multicellular behavior in bacteria: communication, cooperation, competition and cheating. Bioessays 2008, 30:296-298.Shapiro JA, Dworkin M: Bacteria as multicellular organisms. 1st edn: Oxford University Press, USA; 1997.Ben-Jacob E, Becker I, Shapira Y, Levine H: Bacterial linguistic communication and social intelligence. Trends Microbiol 2004, 12:366-372.  تتميز قريبة العصيات الدوارة بقدرتها على توليد تجمعات خاصة من البكتيريا الكثيفة التي تُدفع للأمام عن طريق الإشارات الكيميائية التنافرية المرسلة من الخلايا الموجودة في الجزء الخلفي.Ben-Jacob E: From snowflake formation to growth of bacterial colonies II: Cooperative formation of complex colonial patterns. Contem Phys 1997, 38:205 - 241.Ben-Jacob E, Cohen I: Cooperative formation of bacterial patterns. In Bacteria as Multicellular Organisms Edited by Shapiro JA, Dworkin M. New York: Oxford University Press; 1997: 394-416Ben-Jacob E, Cohen I, Czirók A, Vicsek T, Gutnick DL: Chemomodulation of cellular movement, collective formation of vortices by swarming bacteria, and colonial development. Physica A 1997, 238:181-197.Cohen I, Czirok A, Ben-Jacob E: Chemotactic-based adaptive self-organization during colonial development. Physica A 1996, 233:678-698.Czirok A, Ben-Jacob E, Cohen II, Vicsek T: Formation of complex bacterial colonies via self-generated vortices. Phys Rev E Stat Phys Plasmas Fluids Relat Interdiscip Topics 1996, 54:1791-1801. هذه المجاميع الدورية تسمى دوامية verices (الشكل 2)، وتمهد الطريق لتوسيع المستعمرة. تعمل الدوامات بمثابة كتل بناء للمستعمرات ذات التنظيم المعياري الخاص (الشكل 1). يتطلب إنجاز مثل هذه المشاريع التعاونية المعقدة اتصالات خلوية متطورةBassler BL, Losick R: Bacterially speaking. Cell 2006, 125:237-246.Bischofs IB, Hug JA, Liu AW, Wolf DM, Arkin AP: Complexity in bacterial cell-cell communication: quorum signal integration and subpopulation signaling in the Bacillus subtilis phosphorelay. Proc Natl Acad Sci U S A 2009, 106:6459-6464.Kolter R, Greenberg EP: Microbial sciences: the superficial life of microbes. Nature 2006, 441:300-302. بما في ذلك الجوانب الدلالية والبراغماتية للغويات. التواصل مع بعضها البعض باستخدام مجموعة متنوعة من الإشارات الكيميائية، تتبادل البكتيريا المعلومات فيما يتعلق بحجم المستعمرة من حيث العدد، وعدد لا يحصى من القياسات البيئية الفردية في مواقع مختلفة، وحالاتها الداخلية وتعديلاتها المظهرية والجينية. تستشعر البكتيريا بشكل جماعي البيئة وتنفذ معالجة المعلومات الموزعة لجمع وتقييم المعلومات ذات الصلة.Dwyer DJ, Kohanski MA, Collins JJ: Networking opportunities for bacteria. Cell 2008, 135:1153-1156. ثم تستخدم البكتيريا هذه المعلومات لإعادة تشكيل المستعمرة أثناء إعادة توزيع المهام والتمايزات اللاجينية للخلية، لصنع القرار الجماعي وتشغيل وإيقاف تشغيل آليات الدفاع والهجوم اللازمة للازدهار في البيئات التنافسية، وهي ميزات يمكن أن يُنظر إليها على أنها الذكاء الاجتماعي من البكتيريا.
بديل=alt text|تصغير|الشكل 2:ملاحظة مسح المجهر الإلكتروني (SEM) لبي. ڤورتكس توضح ترتيب البكتيريا النموذجي في وسط الدوامة. والجدير بالذكر أن كل بكتيريا على حدة منحنية. شريط المقياس 5µm

 تسلسل المجموع المورثي 
تسلسل المجموع المورثي لقريبة العصيات الدوارةSirota-Madi A, Olender T, Helman Y, Ingham C, Brainis I, Roth D, Hagi E, Brodsky L, Leshkowitz D, Galatenko V, et al: Genome sequence of the pattern forming Paenibacillus vortex bacterium reveals potential for thriving in complex environments. BMC Genomics, 11:710. متاح الآن في جينبنك: ADHJ00000000.

 علم الجينوم المقارن والذكاء الاجتماعي 
كشف التحليل الجينومي المقارن أنَّ البكتيريا الناجحة في البيئات غير المتجانسة والتنافسية تحتوي غالبًا على نقل إشارة واسع النطاق وشبكات تنظيمية.Alon U: An Introduction to Systems Biology: Design Principles of Biological circuits. London, UK: CRC Press; 2006.Galperin MY, Gomelsky M: Bacterial Signal Transduction Modules: from Genomics to Biology. ASM News 2005, 71:326-333.Whitworth DE, Cock PJ: Two-component systems of the myxobacteria: structure, diversity and evolutionary relationships. Microbiology 2008, 154:360-372.

 المراجع 

تصنيف:بكتيريا وصفت في 1994