البكتريا

البكتريا أحياء وحيدة الخلية بالغة الضآلة وتوجد فى كل مكان,تختلف أشكالها فمنها الكروية والعصوية واللولبية,ومنها الهوائية التى لاتعيش الا فى وجود الأكسجين ومنها غير الهوائية,تتأثر البكتريا ببعضها البعض من خلال اشارات كميائية أى أنها (تشم) زميلاتها,كما أن سلوكهاونموها قد يتغيران اذا كان لها كثيرمن (الجيران) وأحد أمثلة السلوك التعاونى بسبب الاشارات الكميائية,هو(احتشاد الخلايا(cell swarming_ ),حيث تنمو مستعمرات البكتريا فى طبق بترىٍٍ (Petri Dish)متخذة أشكالا جميلة معقدة, وكأنها تقوم بأداء رقصات ارعة وتكون فى مجموعها(باليها) للميكروبات!

وحديثا أظهرت تجارب أجريت فى مختبرات عدة بأنحاء العالم ,أن البكتريا السابحة فى قطرة ماء تتخذ ايضا أشكالا فنية مدهشة, نفاثات ودوامات أكبرمن حجم البكتريا نفسها(يبلغ حجم البكتريا ما بينٍٍ{100.0 010.0} من الملليمتر ومن ثم لا ترى الابالمجهر) ,وهى تحدث اضطرابا فى السائل بطرق لاتستطيعها واحدة فقط منها0

*والسؤال المهم هنا:كيف يمكن للبكتريا السابحة أن تتفاعل مع بعضها البعض لاتخاذ تلك الاشكال الغريبة؟

تمكن الباحثون من تصميم نموذج يعطى اجابة جزئية لهذا السؤال 0 وفى هذا النموذج يدفع كل فرد من مجموعة البكتريا السائل من حوله وهو يسبح ,وفى نفس الوقت يهتز كقارب ينساب فوق بحر متلاطم ,بتأثر حركات السائل المتولدة من بقية البكتريا السابحة0 وفى هذا النموذج لاتوجد تفاعلات متبادلة أخرى بين البكتريا , فهى لا تستطيع أن تحس أو ترى بعضها بعضا0 والمتوقع من هذا النموذج أن يعطى << توقعات عشوائية >>Random

فقط وسباحة غير منسقة للبكتريا 0 والحقيقة ان هذا ما يحدث فعلا,فى التركيزات المنخفضة للبكتريا 0 ولكن مع ازدياد تركيز البكتريا ,تصل فجأة الى نقطة يتوقف فيها السابحون << المجهريون >>

عن الحركة العشوائية, وينتظمون فى حركات دوامية ضخمة تتضمن مئات من البكتريا , تتحرك كلها لفترة ما, قبل أن تسبح للحاق بدوامة أخرى!

وهكذايبين هذا النموذج أن ليس فقط التفاعلات الكميائية وانما أيضا التفاعلات التى تنشأ عن حركة البكتريا فى السائل ,يمكن أن تؤدى الى ظهورأشكال منتظمة كبيرة الحجم 0 واتضح أن لهذا البكتريا جدائل من بلورات <<مغناطيسية >> داخل جسم كل واحدة منها, تعمل مثل ابرة مغناطيسية دقيقة توجد البكتريا فى اتجاه المجال المغناطيسى 0 وعندما يديرالباحث المغناطيسى ,فانه يقوم بتغيير المجال المغناطيسى, وعندئذ تسبح البكتريا فى الاتجاه الجديد0 وهذه النتائج وأيضا الملاحظات التجريبية التى حثت عليها ,ذات تداعيات مهمة لفهم كيفية تغذية البكتريا وأخذ عينة من البيئة التى تعيش فيها,كما يمكن أن تطرح استراتيجية جديدة لخلط أجهزة ضئيلة الحجم, حيث تكون طرق خلط السوائل التقليدية غير فعالة 0 والبكتريا<<العصوية >>Bacillis Subtilis

وهى تسبح بلف سلسلة من الزوائد _ التى يطلق عليها <<الزوائد السوطية>>_ ويبلغ طولها خمس مرات قدر طول أحد أفراد البكتريا عصوية الشكل0

وفى عملية الاستنباتCulture (حيث<<تزرع>>

الكائنات الحية العضوية المجهرية),عندما تستهلك البكتريا الاكسجين المذاب المجاور لها , فانها تسبح باتجاه السطح الغنى بالاكسجين ولكن فى نفس الوقت تعمل الجاذبية على جذب البكتريا الى أسفل 0

وتؤدى عملية السباحة لأعلى والغوص لأسفل الى خلق تيار حملى Convective Current ,

وهوتقريبا ما يفعله الهواء البارد الهابط باتجاه أرضية الغرفة 0

وتؤثر التيارات التى يحدثها ميكروب واحد فى البكتريا الآخرى , وفور الوصول الى تركيز معين للبكتريا,تعمل حركات آلاف الزوائد السوطية

على خلق تيارات اضافية كبيرة فى السائل , ويحدث هذا نفاثات ودوامات منظمة,هى التى لاحظها فريق الباحثين 0

ويشبه ذلك مجموعة من السابحين بحمام السباحة , حيث يجدون أنفسهم يندفعون جانبا بسبب الاضطرابات المتزايدة تبادليا,التى تحدثها سباحتهم 0

وأحيانا تتصرف البكتريا بانسجام عندما يحتشد عدد معين منها فى مكان واحد ويمكنها اكتشاف وجود البكتريا الآخرى ,من خلال المواد الكيميائية التى تفرزها فى الوسط المحيط بها , وتعرف هذه الظاهرة باسم <<الاحساس الجماعى { Quorum Sensing} 0

وعلى سبيل المثال, فان البكتريا ذات الا ضاءة الحيوية Bioluminescent,تستخدم ظاهرة الاحساس الجماعى لاطلاق<<أنوارها>> كما تستخدم أيضا هذه الظاهرة بواسطة البكتريا المسببة لمرض اللثة والخطوة التالية لفريق الباحثين, هى طرح نماذج رياضية يمكنها التنبؤ بهذه الظاهرة ووصفها0

وفى النهاية لعل هذه الأبحاث تؤدى الى بعض التطبيقات فى مجال التكنولوجيا الحيوية,فى الحالات التى يحتاج فيها العلماء الى مقادير بالغة الضألة من محاليل جيدة الخلط , وكذلك بناء على هذه الابحاث يتمكن العلماء من استخدام البكتيريا لتتصرف كالحواسيب لقد أمكن برمجة البكتريا لكى تتصرف كالحواسيب فعليا , وذلك بتجميعها فى أشكال معقدة, بناء على تعليمات , ادخلت فى جيناتها0

ويمكن أن يفضى هذا البحث الى صنع أجهزة حيوية <<ذكية>> يمكنها أن تكشف المواد الخطرة أو الكيماويات المستخدمة فى الارهاب البيولوجى Bioterrorism,كما قد تستخدم هذه العملية فى توجيه صنع أجهزة وأدوات نافعة أو انماء انسجة جديدة للجسم وربما اعادة الحبل الشوكى المقطوع الى وظائفه الطبيعية فى الجهاز العصبى 0

وهناك مجالات كثيرة من الأبحاث تتفق فى أنها تبشر بالسيطرة على الخصائص الحيوية , لصنع أشياء مفيدة للانسان 0 والجديد فى هذا النشاط العلمى الاخير <<رقص البكتريا>> , هو أنه تم حيث البكتيريا على الاتصال ببعضها بعضا,حيث تحتشد ملايين أو بلاييين منها معا, وبطريقة تم التنبؤبها من قبل0

فقد برمج الباحثون البكتريا المعوية (أ\كولاى)E\Coli لاطلاق ضوء فلورىFluorescnt أحمرأو أخضر, استجابة لاشارة أطلقت من مجموعة أخرى من البكتريا من النوع نفسه 0

اذا توهجت البكتريا بضوء أخضر , عندما أحست بوجود تركيز عال من المادة الكميائية الاشارية , وتوهجت بضوء أحمر عندما شعرت بتركيز منخفض من نفس المادة 0

وصدر أمر الى الخلايا الحية باتخاذ شكل حلقى _مثلا حول خلايا مركزية _بناء على <<الاتصالات>> التى تتم بين البكتيريا0

ويعكف بعض الباحثين على صنع جزء خاص من الحامض النووى (دنا)DNA , وهو برنامج عمل لكل عمليات الخلية <<ويسمى هذا الجزء "بلاسميدةPlasmid ">> وينظم هذا الجزء من (دنا), متى يجب صنع البروتينات وتحت أى ظروف 0

ويتم ادخال البلاسميدة فى الخلية,والتى لا تلبث أن تنفذ كل التعليمات بشكل صحيح 0

ويقول الباحثون ان البكتريا ذات قدرة رائعة على الاحساس بالجزيئات الموجودة بالبيئة المحيطة بها , وعندما تتخذ شكل حلقات متحدة المركز , فان هذا0

على سبيل المثال يحدد لنا مكان وجود الميكروب الخطير وليكن <<الجمرة

الخبيثة >>Anthrax المستخدم فى الارهاب البيولوجى*