מהם חיידקים?

חיידקים הם אורגניזמים מיקרוסקופיים חד תאיים המשגשגים בסביבות מגוונות. אורגניזמים אלה יכולים לחיות באדמה, באוקיינוס ​​ובתוך מעי האדם.

הקשר של בני האדם עם חיידקים הוא מורכב. לפעמים חיידקים נותנים לנו עזרה עוזרת, כמו למשל להעביר חלב ליוגורט או לסייע בעיכול שלנו. במקרים אחרים, חיידקים הם הרסניים, וגורמים למחלות כמו דלקת ריאות ועמידות למתיצילין Staphylococcus aureus (MRSA).

מבנה

חיידקים (יחיד: חיידק) מסווגים כפרוקריוטים, שהם אורגניזמים חד-תאיים עם מבנה פנימי פשוט וחסר גרעין, ומכילים DNA אשר צף בחופשיות במסה מעוותת, כמו חוט הנקרא נוקלאויד, או בנפרד, חתיכות עגולות הנקראות פלסמידות. ריבוזומים הם היחידות הכדוריות בתא החיידק בהן מורכבים חלבונים מחומצות אמינו בודדות באמצעות המידע המקודד ב- RNA ריבוזומלי.

תאי חיידקים מוקפים בדרך כלל על ידי שני כיסויים מגנים: דופן תא חיצונית וממברנה תאית פנימית. לחיידקים מסוימים, כמו המיקופלסמות, כלל אין קיר תא. ישנם חיידקים שאולי יש להם שכבת הגנה חיצונית ושלישית ביותר הנקראת הקפסולה. תוספים דמויי שוט מכסים לעיתים קרובות את משטחי החיידקים - ארוכים המכונים סמלונים או קצרים המכונים פילי - המסייעים לחיידקים לנוע ולהתחבר לארח.

סיווג

משתמשים בכמה קריטריונים שונים לסיווג חיידקים. ניתן להבחין בין האורגניזמים על פי אופי דופן התא שלהם, על ידי צורתם או על ידי הבדלים בהתאמה הגנטית שלהם.

כתם הגראם הוא מבחן ששימש לזיהוי חיידקים על ידי הרכב דפנות התא שלהם, על שם הנס כריסטיאן גראם, שפיתח את הטכניקה בשנת 1884. הבדיקה מכתמת חיידקים גראם-חיוביים, או חיידקים שאינם בעלי קרום חיצוני. חיידקים גראמיים שליליים אינם מרימים את הכתם. לדוגמה, סטרפטוקוקוס דלקת ריאות (S. pneumoniae) הגורם לדלקת ריאות, הוא חיידק חיובי ל- Gram, אך אי קולי (אי - קולי) ו Vibrio choleraeשגורמים לכלירה, הם חיידקים שליליים גראם.

ישנן שלוש צורות חיידק בסיסיות: חיידקים עגולים הנקראים קוקי (יחיד: קוקוס), גליליים, בצורת קפסולה הידועים בשם bacilli (יחיד: bacillus); וחיידק ספירלה, המכונה גם ספירילה (יחיד: spirillum). צורותיהם ותצורותיהם של חיידקים משתקפים לעתים קרובות בשמם. לדוגמה, הקצפת החלב Lactobacillus acidophilus הם בסילי, וגורמים לדלקת ריאות S. pneumoniae הם שרשרת קוקי. יש חיידקים לובשים צורות אחרות, כמו גבעול, ריבוע או כוכב.

רבייה

על פי המכללה האקדמית לחקלאות ומדעי החיים באוניברסיטת קורנל, מרבית החיידקים מתרבים בתהליך הנקרא ביקוע בינארי. בתהליך זה, תא חיידקי יחיד, המכונה "ההורה", מייצר עותק של ה- DNA שלו וגדל גדול יותר על ידי הכפלת תוכנו התא. לאחר מכן התא מתפצל, דוחף את החומר המשוכפל ויוצר שני תאים "בתיים" זהים.

כמה מינים חיידקיים, כגון ציאנובקטריה ו firmicutes, מתרבים באמצעות ניצנים. במקרה זה, תא הבת צומחת כמוצאת ההורה. זה מתחיל כמו נובל קטן, גדל עד שהוא בגודל של האב שלו, ומתפצל.

ה- DNA שנמצא אצל הורים וצאצאים לאחר ביקוע בינארי או ניצנים זהה לחלוטין. לפיכך, תאים חיידקיים מכניסים שונות לחומר הגנטי שלהם על ידי שילוב DNA נוסף, לרוב מסביבתם, בגנום שלהם. זה מכונה העברת גן אופקי; השונות הגנטית המתקבלת מבטיחה שהחיידקים יוכלו להסתגל ולשרוד עם שינוי הסביבה שלהם.

ישנן שלוש דרכים בהעברת גנים אופקית: טרנספורמציה, הולכה והצמדה.

טרנספורמציה היא התהליך הנפוץ ביותר להעברת גנים אופקית ומתרחשת כאשר מחליפים שברי DNA קצרים בין תורמים ומקבלים. הולכה, שבדרך כלל מתרחשת רק בין חיידקים קשורים זה לזה, מחייבת את התורם והמקבל להעביר DNA על ידי שיתוף רצפטורים על פני התא. שילוב מצריך מגע פיזי בין דפנות התא של חיידקים; ה- DNA מועבר מתא התורם לנמען. באמצעות שילוב, תא חיידקי יכול להעביר DNA לתאים אוקריוטיים (אורגניזמים רב-תאים). ההתחברות מסייעת להתפשטות גנים עמידים לאנטיביוטיקה.

חיידקים בבריאות ובמחלות האדם

חיידקים יכולים להועיל כמו גם לפגוע בבריאות האדם. חיידקים מתחילים, או "ידידותיים", חולקים מרחב ומשאבים בגופנו ונוטים לעזור. בגופנו ישנם פי 10 יותר תאים מיקרוביאלים מאשר תאים אנושיים; המספר הגבוה ביותר של מינים חיידקים נמצא במעיים, על פי מאמרו של המיקרוביולוג דיוויד א. רלמן מ -2012 בכתב העת Nature.

הבטן האנושית מהווה תפאורה נוחה לחיידקים, עם שפע של חומרים תזונתיים זמינים למחייתם. במאמר סקירה משנת 2014 שפורסם בכתב העת American Journal of Gastroenterology, המחברים מזכירים כי חיידקי מעיים ומיקרואורגניזמים אחרים, כמו זנים מועילים של אי - קולי ו סטרפטוקוקוס, מסייעים בעיכול, מונעים את הקולוניזציה על ידי פתוגנים מזיקים ועוזרים לפתח את מערכת החיסון. יתר על כן, ההפרעה בחיידקי המעיים נקשרה לתנאי מחלה מסוימים. לדוגמא, לחולים במחלת קרוהן יש תגובה מוגברת של מערכת החיסון נגד חיידקי מעיים, כך עולה מסקירת 2003 שפורסמה בכתב העת The Lancet.

חיידקים אחרים יכולים לגרום לזיהומים. כמה חיידקים - החל מה שנקרא קבוצה A סטרפטוקוקוס, Clostridium perfringens (C. perfringens), אי - קולי ו ש. אוראוס עלול לגרום לזיהום נדיר אך חמור ברקמות רכות הנקראות fasciitis necrotizing (המכונה לעיתים חיידקים אוכלים בשר). על פי נתוני המרכז לבקרת מחלות ומניעה (CDC), זיהום זה משפיע על הרקמות המקיפות את השרירים, העצבים, השומן וכלי הדם; אפשר לטפל בזה, במיוחד כשנתפסים מוקדם.

עמידות לאנטיביוטיקה

בדרך כלל משתמשים באנטיביוטיקה לטיפול בזיהומים חיידקיים. עם זאת, בשנים האחרונות, שימוש לא נכון ומיותר באנטיביוטיקה קידם את התפשטותם של כמה זנים של חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה.

במקרים של עמידות לאנטיביוטיקה, החיידקים הזיהומיים אינם רגישים עוד לאנטיביוטיקה יעילה בעבר. על פי ה- CDC, לפחות 2 מיליון אנשים בארה"ב נדבקים בחיידקים עמידים לאנטיביוטיקה מדי שנה, מה שמוביל למותם של לפחות 23,000 איש.

ד"ר כריסטופר קרניץ ', רופא למחלות זיהומיות ואפידמיולוג בית חולים באוניברסיטת ויסקונסין ובבית החולים לענייני ותיקי מדיסון, אמר כי "כמעט כל זיהום שתוכלו לחשוב עליו כעת זוהה כנקשר לרמה מסוימת של התנגדות. "יש מעט מאוד זיהומים בהם אנו מטפלים כעת כאשר זיהומים הנגרמים על ידי חיידקים עמידים אינם מהווים דאגה קלינית."

MRSA, למשל, הוא אחד מהזנים החיידקיים העמידים יותר לאנטיביוטיקה הידועים לשמצה; הוא מתנגד למתיצילין ואנטיביוטיקה אחרים המשמשים לטיפול סטפילוקוקוס זיהומים, הנרכשים בעיקר באמצעות מגע עור. זיהומי MRSA מתרחשים במסגרות בריאות כמו בתי חולים ובתי אבות, שם הם יכולים להוביל לדלקת ריאות או זיהומים בזרם הדם. MRSA מתפשט גם בקהילה, במיוחד במצבים בהם יש הרבה עור חשוף, מגע גופני אחר, ושימוש בציוד משותף - למשל בקרב ספורטאים, במכוני קעקועים ובמתקני מעונות יום ובתי ספר. MRSA הנרכש על ידי הקהילה גורם לרוב לדלקות עור חמורות.

פן חשוב במאבק בתנגודת לאנטיביוטיקה הוא להקפיד על השימוש בהם. "כל כך חשוב לנו להשתמש באנטיביוטיקה באופן מושכל", אמר קרניץ 'ל- LiveScience. "אתה רוצה להשתמש רק באנטיביוטיקה כשיש לך זיהום חיידקי ברור."

מאמר זה עודכן ב- 25 באפריל, 2019, על ידי משתתפת Live Science רחל רוס.