მიკროორგანიზმები (მიკრობები) ითვლება ერთუჯრედოვან ორგანიზმებად, რომელთა ზომა არ აღემატება 0,1 მმ-ს. ამ დიდი ჯგუფის წარმომადგენლებს შეიძლება ჰქონდეთ სხვადასხვა ფიჭური ორგანიზაცია, მორფოლოგიური მახასიათებლები და მეტაბოლური შესაძლებლობები, ანუ მთავარი მახასიათებელი, რომელიც მათ აერთიანებს არის ზომა. თავად ტერმინი „მიკროორგანიზმი“არ არის დაჯილდოებული ტაქსონომიური გაგებით. მიკრობები მიეკუთვნება ტაქსონომიური ერთეულების მრავალფეროვნებას და ამ ერთეულების სხვა წარმომადგენლები შეიძლება იყვნენ მრავალუჯრედიანი და მიაღწიონ დიდ ზომებს.
ზოგადი მიდგომები მიკროორგანიზმების კლასიფიკაციისადმი
მიკრობების შესახებ ფაქტობრივი მასალის თანდათანობითი დაგროვების შედეგად საჭირო გახდა მათი აღწერისა და სისტემატიზაციის წესების შემოღება.
მიკროორგანიზმების კლასიფიკაცია ხასიათდება შემდეგი ტაქსონის არსებობით: დომენი, გვარი, კლასი, რიგი, ოჯახი, გვარი, სახეობა. მიკრობიოლოგიაში მეცნიერები იყენებენ ობიექტების მახასიათებლების ბინომიურ სისტემას, ანუ ნომენკლატურაში შედის გვარისა და სახეობების სახელები.
მიკროორგანიზმების უმეტესობისთვისდამახასიათებელია უკიდურესად პრიმიტიული და უნივერსალური სტრუქტურა, ამიტომ მათი დაყოფა ტაქსონებად არ შეიძლება განხორციელდეს მხოლოდ მორფოლოგიური მახასიათებლების მიხედვით. კრიტერიუმად გამოიყენება ფუნქციური მახასიათებლები, მოლეკულური ბიოლოგიური მონაცემები, ბიოქიმიური პროცესების ნიმუშები და სხვ.
იდენტიფიკაციის მახასიათებლები
უცნობი მიკროორგანიზმის იდენტიფიცირებისთვის ტარდება კვლევა შემდეგი თვისებების შესასწავლად:
- უჯრედული ციტოლოგია (ძირითადად მიეკუთვნება პრო ან ევკარიოტულ ორგანიზმებს).
- უჯრედების და კოლონიების მორფოლოგია (სპეციფიკურ პირობებში).
- კულტურული მახასიათებლები (ზრდის მახასიათებლები სხვადასხვა მედიაზე).
- ფიზიოლოგიური თვისებების კომპლექსი, რომელსაც ეფუძნება მიკროორგანიზმების კლასიფიკაცია სუნთქვის ტიპის მიხედვით (აერობული, ანაერობული)
- ბიოქიმიური ნიშნები (გარკვეული მეტაბოლური გზების არსებობა ან არარსებობა).
- მოლეკულური ბიოლოგიური თვისებების ნაკრები, მათ შორის ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობის გათვალისწინებით, ნუკლეინის მჟავების ჰიბრიდიზაციის შესაძლებლობა შტამების ტიპის მასალასთან.
- ქიმიოტაქსონომიური ინდიკატორები, რომლებიც ითვალისწინებენ სხვადასხვა ნაერთებისა და სტრუქტურების ქიმიურ შემადგენლობას.
- სეროლოგიური მახასიათებლები (რეაქცია "ანტიგენი - ანტისხეული"; განსაკუთრებით პათოგენური მიკროორგანიზმებისთვის).
- მგრძნობელობის არსებობა და ბუნება კონკრეტული ფაგების მიმართ.
პროკარიოტებთან დაკავშირებული მიკროორგანიზმების სისტემატიკა და კლასიფიკაცია ხორციელდება "Burgey's Guide to the systematics of ბაქტერიების" გამოყენებით. იდენტიფიკაცია ხორციელდება გამოყენებითბურგეის განმსაზღვრელი.
მიკრობების კლასიფიკაციის სხვადასხვა გზები
ორგანიზმის ტაქსონომიური კუთვნილების დასადგენად გამოიყენება მიკროორგანიზმების კლასიფიკაციის რამდენიმე მეთოდი.
ფორმალური რიცხვითი კლასიფიკაციით, ყველა მახასიათებელი ერთნაირად მნიშვნელოვანია. ანუ, მხედველობაში მიიღება კონკრეტული მახასიათებლის არსებობა ან არარსებობა.
მორფოფიზიოლოგიური კლასიფიკაცია გულისხმობს მეტაბოლური პროცესების დინების მორფოლოგიური თვისებებისა და თავისებურებების მთლიანობის შესწავლას. ამ შემთხვევაში, იგი დაჯილდოებულია ობიექტის კონკრეტული თვისების მნიშვნელობითა და მნიშვნელობით. მიკროორგანიზმის განთავსება კონკრეტულ ტაქსონომიურ ჯგუფში და სახელის მინიჭება, პირველ რიგში, დამოკიდებულია ფიჭური ორგანიზაციის ტიპზე, უჯრედისა და კოლონიის მორფოლოგიასა და ზრდის ნიმუშებზე.
ფუნქციური მახასიათებლების აღრიცხვა ითვალისწინებს მიკროორგანიზმების მიერ სხვადასხვა საკვები ნივთიერებების გამოყენების შესაძლებლობას. ასევე მნიშვნელოვანია გარემოს გარკვეულ ფიზიკურ და ქიმიურ ფაქტორებზე და, კერძოდ, ენერგიის მიღების გზებზე დამოკიდებულება. არსებობს მიკრობები, რომლებიც საჭიროებენ ქიმიოტაქსონომიურ კვლევებს მათი იდენტიფიცირებისთვის. პათოგენური მიკროორგანიზმები საჭიროებენ სეროდიაგნოზს. კვალიფიკატორი გამოიყენება ზემოაღნიშნული ტესტების შედეგების ინტერპრეტაციისთვის.
მოლეკულურ გენეტიკურ კლასიფიკაციაში გაანალიზებულია ყველაზე მნიშვნელოვანი ბიოპოლიმერების მოლეკულების სტრუქტურა.
პროცედურა მიკროორგანიზმების იდენტიფიკაციისთვის
დღეს იწყება კონკრეტული მიკროსკოპული ორგანიზმის იდენტიფიკაციამისი სუფთა კულტურის იზოლაცია და 16S rRNA-ს ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობის ანალიზი. ამრიგად, განისაზღვრება მიკრობის ადგილი ფილოგენეტიკურ ხეზე და შემდგომი დაზუსტება გვარისა და სახეობის მიხედვით ტრადიციული მიკრობიოლოგიური მეთოდების გამოყენებით. 90% დამთხვევის მნიშვნელობა საშუალებას გაძლევთ განსაზღვროთ გვარი, ხოლო 97% - სახეობა.
მიკროორგანიზმების კიდევ უფრო მკაფიო დიფერენცირება გვარისა და სახეობის მიხედვით შესაძლებელია პოლიფილეტური (პოლიფაზური) ტაქსონომიის გამოყენებით, როდესაც ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობების განსაზღვრა შერწყმულია ინფორმაციის გამოყენებასთან სხვადასხვა დონეზე, ეკოლოგიურამდე. ანუ, ჯერ ტარდება მსგავსი შტამების ჯგუფების ძიება, რასაც მოჰყვება ამ ჯგუფების ფილოგენეტიკური პოზიციების დადგენა, ჯგუფებსა და მათ უახლოეს მეზობლებს შორის განსხვავებების დაფიქსირება და ჯგუფების დიფერენცირებისთვის მონაცემების შეგროვება.
ევკარიოტული მიკროორგანიზმების ძირითადი ჯგუფები: წყალმცენარეები
ეს დომენი მოიცავს სამ ჯგუფს, სადაც არის მიკროსკოპული ორგანიზმები. საუბარია წყალმცენარეებზე, პროტოზოებსა და სოკოებზე.
წყალმცენარეები არის ერთუჯრედიანი, კოლონიური ან მრავალუჯრედიანი ფოტოტროფები, რომლებიც ახორციელებენ ჟანგბადის ფოტოსინთეზს. ამ ჯგუფს მიკუთვნებული მიკროორგანიზმების მოლეკულური გენეტიკური კლასიფიკაციის შემუშავება ჯერ არ დასრულებულა. ამიტომ, ამ დროისთვის, პრაქტიკაში წყალმცენარეების კლასიფიკაცია გამოიყენება პიგმენტებისა და სარეზერვო ნივთიერებების შემადგენლობის, უჯრედის კედლის სტრუქტურის, მობილურობის არსებობისა და გამრავლების მეთოდის მიხედვით.
ამ ჯგუფის ტიპიური წარმომადგენლები არიანერთუჯრედიანი ორგანიზმები, რომლებიც მიეკუთვნებიან დინოფლაგელატებს, დიატომებს, ევგლენოიდებს და მწვანე წყალმცენარეებს. ყველა წყალმცენარეს ახასიათებს ქლოროფილის და კაროტინოიდების სხვადასხვა ფორმების წარმოქმნა, მაგრამ ჯგუფის წარმომადგენლებში ქლოროფილებისა და ფიკობილინის სხვა ფორმების სინთეზის უნარი სხვადასხვანაირად ვლინდება.
ამ ან იმ პიგმენტების კომბინაცია განსაზღვრავს უჯრედების შეღებვას სხვადასხვა ფერებში. ისინი შეიძლება იყოს მწვანე, ყავისფერი, წითელი, ოქროსფერი. უჯრედის პიგმენტაცია სახეობის მახასიათებელია.
დიატომები არის ერთუჯრედიანი პლანქტონური ფორმები, რომლებშიც უჯრედის კედელი ჰგავს სილიკონის ორსარქვლოვან გარსს. ზოგიერთ წარმომადგენელს შეუძლია გადაადგილება სრიალის ტიპის მიხედვით. რეპროდუქცია არის როგორც ასექსუალური, ასევე სექსუალური.
ერთუჯრედოვანი ევგლენას წყალმცენარეების ჰაბიტატი არის მტკნარი წყლის რეზერვუარები. ისინი ფლაგელას დახმარებით მოძრაობენ. არ არსებობს უჯრედის კედელი. ორგანული ნივთიერებების დაჟანგვის პროცესის გამო სიბნელეში იზრდება.
დინოფლაგელატებს აქვთ უჯრედის კედლის განსაკუთრებული სტრუქტურა, იგი შედგება ცელულოზისგან. ამ პლანქტონურ ერთუჯრედიან წყალმცენარეებს აქვთ ორი გვერდითი დროშა.
მწვანე წყალმცენარეების მიკროსკოპული წარმომადგენლებისთვის ჰაბიტატი არის სუფთა და საზღვაო წყლის ობიექტები, ნიადაგი და ხმელეთის სხვადასხვა ობიექტების ზედაპირი. არსებობს არამოძრავი სახეობები და ზოგიერთს შეუძლია ფლაგელას გამოყენებით მოძრაობა. დინოფლაგელატების მსგავსად, მწვანე მიკროწყალმცენარეებს აქვთ ცელულოზის უჯრედის კედელი. დამახასიათებელია სახამებლის უჯრედებში შენახვა. რეპროდუქცია არის როგორც ასექსუალური, ასევე სექსუალურიგზა.
ევკარიოტული ორგანიზმები: პროტოზოა
პროტოზოვას მიკუთვნებული მიკროორგანიზმების კლასიფიკაციის ძირითადი პრინციპები ემყარება მორფოლოგიურ მახასიათებლებს, რომლებიც მნიშვნელოვნად განსხვავდება ამ ჯგუფის წარმომადგენლებს შორის.
საყოველთაო გავრცელება, საპროტროფული ან პარაზიტული ცხოვრების წესის შენარჩუნება დიდწილად განსაზღვრავს მათ მრავალფეროვნებას. საკვების გარეშე მცხოვრები პროტოზოებია ბაქტერიები, წყალმცენარეები, საფუარი, სხვა პროტოზოები და პატარა ფეხსახსრიანებიც, ასევე მცენარეების, ცხოველების და მიკროორგანიზმების მკვდარი ნაშთები. წარმომადგენელთა უმეტესობას არ აქვს უჯრედის კედელი.
მათ შეუძლიათ სტაციონარული ცხოვრება ან გადაადგილება სხვადასხვა ხელსაწყოების დახმარებით: ფლაგელები, ცილიები და პროლეგები. პროტოზოების ტაქსონომიურ ჯგუფში კიდევ რამდენიმე ჯგუფია.
უმარტივესის წარმომადგენლები
ამები იკვებებიან ენდოციტოზით, მოძრაობენ ფსევდოპოდების დახმარებით, გამრავლების არსი მდგომარეობს უჯრედის პრიმიტიულ ორად გაყოფაში. ამეების უმეტესობა თავისუფლად მცხოვრები წყლის ფორმებია, მაგრამ არის ისეთებიც, რომლებიც იწვევენ დაავადებებს ადამიანებსა და ცხოველებში.
ინფუზორიას უჯრედებს აქვთ ორი განსხვავებული ბირთვი, ასექსუალური გამრავლება შედგება განივი დაყოფისგან. არიან წარმომადგენლები, რომლებისთვისაც დამახასიათებელია სექსუალური რეპროდუქცია. მოძრაობაში მონაწილეობს წამწამების კოორდინირებული სისტემა. ენდოციტოზი ხორციელდება სპეციალური პირის ღრუში საკვების შეყვანით, ხოლო ნარჩენები გამოიყოფა მეშვეობით.ხვრელი უკანა ბოლოს. ბუნებაში ცილიტები ცხოვრობენ ორგანული ნივთიერებებით დაბინძურებულ წყლის ობიექტებში, ისევე როგორც მწერების ბუდეში.
დროშკები ხასიათდება დროშების არსებობით. გახსნილი საკვები ნივთიერებების შეწოვა ხორციელდება CPM-ის მთელი ზედაპირით. გაყოფა ხდება მხოლოდ გრძივი მიმართულებით. ფლაგელებს შორის გვხვდება როგორც თავისუფლად მცხოვრები, ასევე სიმბიოტური სახეობები. ადამიანებისა და ცხოველების მთავარი სიმბიონტებია ტრიპანოსომები (იწვევენ ძილის დაავადებას), ლეიშმანია (იწვევენ ძნელად შეხორცებულ წყლულებს), გიარდიას (გამოიწვევენ ნაწლავის დარღვევას).
სპოროზოებს აქვთ ყველაზე რთული სასიცოცხლო ციკლი ყველა პროტოზოულთან შედარებით. სპოროზოების ყველაზე ცნობილი წარმომადგენელია მალარიის პლაზმოდიუმი.
ევკარიოტული მიკროორგანიზმები: სოკოები
მიკროორგანიზმების კლასიფიკაცია კვების ტიპის მიხედვით ამ ჯგუფის წარმომადგენლებს მიმართავს ჰეტეროტროფებად. უმეტესობას ახასიათებს მიცელიუმის წარმოქმნა. სუნთქვა ჩვეულებრივ აერობულია. მაგრამ ასევე არსებობს ფაკულტატური ანაერობები, რომლებსაც შეუძლიათ გადავიდნენ ალკოჰოლურ დუღილზე. გამრავლების მეთოდებია ვეგეტატიური, ასექსუალური და სექსუალური. სწორედ ეს თვისება ემსახურება სოკოების შემდგომი კლასიფიკაციის კრიტერიუმს.
თუ ვსაუბრობთ ამ ჯგუფის წარმომადგენლების მნიშვნელობაზე, მაშინ ყველაზე საინტერესო აქ არის საფუარების კომბინირებული არატაქსონომიური ჯგუფი. ეს მოიცავს სოკოებს, რომლებსაც არ აქვთ მიცელიუმის ზრდის ეტაპი. საფუარებს შორის ბევრი ფაკულტატური ანაერობია. თუმცა არის პათოგენური სახეობებიც.
პროკარიოტული მიკროორგანიზმების ძირითადი ჯგუფები:არქეა
პროკარიოტული მიკროორგანიზმების მორფოლოგია და კლასიფიკაცია აერთიანებს მათ ორ დომენად: ბაქტერია და არქეა, რომელთა წარმომადგენლებს ბევრი მნიშვნელოვანი განსხვავება აქვთ. არქეებს არ აქვთ პეპტიდოგლიკანის (მურეინის) უჯრედის კედლები, რომლებიც დამახასიათებელია ბაქტერიებისთვის. მათთვის დამახასიათებელია სხვა ჰეტეროპოლისაქარიდის - ფსევდომურეინის არსებობა, რომელიც არ შეიცავს N-აცეტილმურამმჟავას.
არქეა იყოფა სამ ფილად.
ბაქტერიების სტრუქტურის თავისებურებები
მიკროორგანიზმების კლასიფიკაციის პრინციპები, რომლებიც აერთიანებენ მიკრობებს ამ დომენში, ეფუძნება უჯრედის მემბრანის სტრუქტურულ თავისებურებებს და კერძოდ მასში პეპტიდოგლიკანის შემცველობას. ამჟამად დომენში არის 23 ფილა.
ბაქტერიები მნიშვნელოვანი რგოლია ბუნებაში ნივთიერებების ციკლში. ამ გლობალურ პროცესში მათი მნიშვნელობის არსი არის მცენარეთა და ცხოველთა ნარჩენების დაშლა, ორგანული ნივთიერებებით დაბინძურებული წყლის ობიექტების გაწმენდა და არაორგანული ნაერთების მოდიფიკაცია. მათ გარეშე დედამიწაზე სიცოცხლის არსებობა შეუძლებელი იქნებოდა. ეს მიკროორგანიზმები ყველგან ცხოვრობენ, მათი ჰაბიტატი შეიძლება იყოს ნიადაგი, წყალი, ჰაერი, ადამიანის სხეული, ცხოველები და მცენარეები.
უჯრედების ფორმის, მოძრაობის მოწყობილობების არსებობის, უჯრედების ერთმანეთთან შერწყმის მიხედვით, ეს დომენი ხორციელდება მიკროორგანიზმების შემდგომი კლასიფიკაციის ფარგლებში. მიკრობიოლოგია უჯრედების ფორმის მიხედვით განიხილავს ბაქტერიების შემდეგ ტიპებს: მრგვალი, ღეროს ფორმის, ძაფისებრი, ხვეული, სპირალური. მოძრაობის ტიპის მიხედვით, ბაქტერია შეიძლება იყოს უმოძრაო, დროშისებრი ან მოძრავი ექსკრეციის გამო.ლორწოს. უჯრედების ერთმანეთთან არტიკულაციის ხერხიდან გამომდინარე, ბაქტერიები შეიძლება იყოს იზოლირებული, დაკავშირებული წყვილების, გრანულების სახით და ასევე გვხვდება განშტოების ფორმები.
პათოგენური მიკროორგანიზმები: კლასიფიკაცია
პათოგენური მიკროორგანიზმები ბევრია ღეროს ფორმის ბაქტერიებს შორის (დიფტერიის, ტუბერკულოზის, ტიფური ცხელების, ჯილეხის გამომწვევი აგენტები); პროტოზოები (მალარიის პლაზმოდიუმი, ტოქსოპლაზმა, ლეიშმანია, გიარდია, ტრიქომონა, ზოგიერთი პათოგენური ამება), აქტინომიცეტები, მიკობაქტერიები (ტუბერკულოზის, კეთრის გამომწვევი აგენტები), ობის და საფუარის მსგავსი სოკოები (მიკოზების გამომწვევი აგენტები, კანდიდოზი). სოკომ შეიძლება გამოიწვიოს კანის ყველა სახის დაზიანება, მაგალითად, სხვადასხვა სახის ლიქენი (ჰერპეს ზოსტერის გარდა, რომელშიც ვირუსია ჩართული). ზოგიერთი საფუარი, როგორც კანის მუდმივი ბინადარი, არ ახდენს მავნე ზემოქმედებას ნორმალური იმუნური სისტემის პირობებში. თუმცა, თუ იმუნური სისტემის აქტივობა დაქვეითებულია, მაშინ ისინი იწვევენ სებორეული დერმატიტის გაჩენას.
პათოგენურობის ჯგუფები
მიკროორგანიზმების ეპიდემიოლოგიური საფრთხე არის ყველა პათოგენური მიკრობის დაჯგუფების კრიტერიუმი ოთხ ჯგუფად, რომლებიც შეესაბამება ოთხი რისკის კატეგორიას. ამრიგად, მიკროორგანიზმების პათოგენურობის ჯგუფები, რომელთა კლასიფიკაცია მოცემულია ქვემოთ, ყველაზე მეტად აინტერესებს მიკრობიოლოგებს, რადგან ისინი პირდაპირ გავლენას ახდენენ მოსახლეობის სიცოცხლესა და ჯანმრთელობაზე.
ყველაზე უსაფრთხო, მე-4 პათოგენურობის ჯგუფში შედის მიკრობები, რომლებიც საფრთხეს არ უქმნიან ინდივიდის ჯანმრთელობას (ან ამ საფრთხის რისკი უმნიშვნელოაპატარა). ანუ ინფექციის რისკი ძალიან მცირეა.
მე-3 ჯგუფს ახასიათებს ინფექციის ზომიერი რისკი ინდივიდისთვის, დაბალი რისკი მთლიანად საზოგადოებისთვის. ასეთმა პათოგენებმა თეორიულად შეიძლება გამოიწვიონ დაავადება და მაშინაც კი, თუ ეს მოხდება, არსებობს დადასტურებული ეფექტური მკურნალობა, ისევე როგორც პრევენციული ზომების ნაკრები, რომელიც ხელს უშლის ინფექციის გავრცელებას.
მე-2 პათოგენურობის ჯგუფში შედის მიკროორგანიზმები, რომლებიც წარმოადგენენ მაღალ რისკს ინდივიდისთვის, მაგრამ დაბალია მთლიანად საზოგადოებისთვის. ამ შემთხვევაში პათოგენმა შეიძლება გამოიწვიოს მძიმე დაავადება ადამიანებში, მაგრამ ის არ ვრცელდება ერთი ინფიცირებული ადამიანიდან მეორეზე. ხელმისაწვდომია მკურნალობისა და პრევენციის ეფექტური მეთოდები.
1 პათოგენურობის ჯგუფი ხასიათდება მაღალი რისკით როგორც ინდივიდისთვის, ისე მთლიანად საზოგადოებისთვის. პათოგენი, რომელიც იწვევს მძიმე დაავადებას ადამიანში ან ცხოველში, შეიძლება ადვილად გადაეცეს სხვადასხვა გზით. ეფექტური მკურნალობა და პროფილაქტიკური ზომები ზოგადად არ არის ხელმისაწვდომი.
პათოგენური მიკროორგანიზმები, რომელთა კლასიფიკაციაც განსაზღვრავს მათ მიკუთვნებას ამა თუ იმ პათოგენურობის ჯგუფს, დიდ ზიანს აყენებენ საზოგადოებრივ ჯანმრთელობას მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ისინი მიეკუთვნებიან პირველ ან მე-2 ჯგუფს.
