ما هي البدائيات ؟ .. وأنواعها .. وخصائصها

ما هي البدائيات

العتائق أو البكتيريا القديمة “Archaebacteria”، تنتمي لمملكة البدائيات “Archaea” ،إنها أقدم الكائنات التي عاشت على الأرض، وهي كائنات دقيقة بدائية عديمة النواة وحيدة الخلية لكن لديها جدار خلوي خارجي قوي والذي يحتوي على الجزيئات والإنزيمات التي تحمي محتويات الخلية من الأحماض الخارجية، ما يسمح لها بالمعيشة في بيئات ذات أس هيدروجيني PH 3 أو أقل. لديها القدرة على النجاة في البيئات القاسية، مثل البيئات المالحة أو القلوية، كما أنها تنجو في حموضة قد تصل إلى PH 0.9، وهي كذلك تتحمل درجات حرارة تصل إلى 190°C، ولا تستطيع النمو في درجة أقل من 60°C.

لقد أوضحت الدراسات الجينية والبيوكيميائية أنها مختلفة عن البكتيريا الحديثة وكل أنواع الحياة المتقدمة؛ حيث يعتقد أنها أحفاد حديثة لنوع قديم جدًا من البكتيريا والذي تطور حول فوهات البحار العميقة الغنية بالكبريت، وهناك نظرية لأصل الحياة تقترح أن أشكال الحياة قد بدأت من الأصل حول فوهات البحار العميقة، حيثُ يمكن للحرارة العالية والظروف الكيميائية الشاذة أن تؤدي لتكوين الخلايا الأولى. [2]

أنواع البدائيات

• العتائق المصدرية Crenarchaeota.
• العتائق العريضة Euryarchaeota.
• العتائق الشابة Korarchaeota.
• العتائق العجيبة Thaumarchaeota.
• العتائق الصغروية Nanoarchaeota.

العتائق المصدرية Crenarchaeota: تتميز بأنها محبة للحرارة، لديها أنواع خاصة من البروتينات التي تجعلها تستطيع المعيشة في درجات حرارة تصل إلى 230 درجة فهرنهايت، الكثير منها يمكنه النجاة في بيئات حمضية جدًا، والكثير من فصائلها وجدت تعيش في الينابيع الحارة وحول فوهات البحار العميقة حيث سُخِّنت المياه بدرجة مفرطة بسبب الماجما تحت سطح الأرض.

العتائق العريضة Euryarchaeota: تتميز بأنها تستطيع النجاة في البيئات المالحة جدًا، وتستطيع أيضًا إنتاج غاز الميثان، والذي لا يستطيع أي كائن آخر إنتاجه، وهي الشكل الوحيد من أشكال الحياة المعروف بقدرته على التنفس الخلوي باستخدام الكربون كمستقبل الإلكترون الخاص بها، إن ذلك يعطيها ذلك مكانة بيئية مهمة؛ وذلك لأن تكسير مركبات الكربون المعقدة إلى جزئ الميثان البسيط هو الخطوة النهائية لتحلل معظم أشكال الحياة، بالتالي فبدون هذه الكائنات المولدة للميثان فإن دورة الكربون ستختّل.

إنها المسؤولة عن إنتاج غاز الميثان الحيوي، يمكن إيجاد الكائنات البدائية المنتجة للميثان في الأهوار والأراضي الرطبة، حيث تكون مسؤولة عن غازات المستنقعات وجزئيًا عن الرائحة المميزة للأهوار، كما توجد في معدة الأبقار حيث تقوم بتكسير السكريات غير القابلة للهضم الموجودة في العشب، بعضها تعيش في أحشاء الإنسان وتساعدنا بنفس الطريقة، يمكن أيضًا إيجادها في رواسب البحار العميقة، حيث تنتج الميثان تحت أعماق المحيط.

العتائق الشابة Korarchaeota: يعتقد أنها أقدم شكل من البدائيات، ما يجعل من المحتمل كونها أقدم أشكال الحياة على الإطلاق، لديها جينات مشتركة مع العتائق المصدرية والعريضة وبعض الجينات المختلفة عنهم، إنها نادرة في الطبيعة ربما لأن الكائنات الحديثة تتأقلم للنجاة في البيئات الحالية بشكل أفضل منها، مع ذلك يمكن إيجادها في الينابيع الحارة وحول فوهات البحار العميقة أيضًا.

العتائق العجيبة Thaumarchaeota: هي نوع من أنواع العتائق التي تقوم بأكسدة الأمونيا.

العتائق الصغروية Nanoarchaeota: نوع من أنواع العتائق التي تعيش معيشة إجبارية تكافلية، وهي تتبع جنس gonococcus. [3]

خصائص الكائنات البدائية

• محبة للحرارة والحموضة.
• تقوم بالتنفس اللاهوائي.
• تنتج غاز الميثان.
• لديها جدار خلوي صلب.
• لديها غشاء خلوي مميز.
• تتحمل الضغط العالي.
• تتحمل الحرارة العالية.
• تتكاثر لا جنسيًا.
• تقوم بعملية نسخ جينية مميزة.

محبة للحرارة والحموضة: تستطيع العيش في ظل ظروف قاسية مثل البيئات القلوية أو الحمضية، كما أنها تستطيع النجاة في درجات حرارة تفوق درجة الغليان.

تقوم بالتنفس اللاهوائي: وهو السبب الذي يجعلها الكائنات الوحيدة التي تقوم بعملية إنتاج غاز الميثان، وهو شكل من أشكال التنفس اللاهوائي الذي يحدث في غياب الأكسجين ويتم فيه إنتاج الميثان، وهناك أيضًا البعض منها قادر على التنفس الخلوي، لكن الخلايا المنتجة للميثان لا تتواجد في البكتيريا أو حقيقيات النواة.

تنتج غاز الميثان: عن طريق القيام بالتنفس اللاهوائي.

لديها جدار خلوي صلب: يحميها الجدار الخلوي الصلب من الانفجار في حالات نقص الضغط، وهو يعطيها الشكل المميز والحماية اللازمة ضد الظروف القاسية خارج الخلية، كما أن الجدار الخلوي للبكتيريا الممرضة يمكن أن يتحلل بواسطة إنزيم الليزوزيم والذي يطلقه النظام المناعي للمُضيف، لكن الجدار الخلوي لها يحميها فلا تتأثر سلبًا بالإنزيم.

لديها غشاء خلوي مميز: تمتلك غشاء خلوي مكون من الفوسفوليبيدات المرتبطة بالإيثر، بينما البكتيريا وحقيقيات النواة تصنع الغشاء الخلوي الخاص بها من الفوسفوليبيدات المرتبطة بالإستر، كما أنها تستخدم سكريات مشابهة لسكريات الببتيدوجليكان المستخدمة في الغشاء الخلوي للبكتيريا لكن ليس نفسه.

تتحمل الضغط العالي: تستطيع أن تصمد في ضغط يصل إلى 200 ضغط جوي.

تتحمل الحرارة العالية: تستطيع النجاة في درجات حرارة تصل إلى 190 °C، وأغلب الأنواع تعيش في درجات حرارة من  80 °C إلى 110 °C.

تتكاثر لا جنسيًا: تتكاثر البدائيات لا جنسيًا بالانشطار الثنائي.

تقوم بعملية نسخ جينية مميزة: تمتلك العتائق كروموسوم واحد دائري مثل البكتيريا، أدى هذا لاقتراح بعض العلماء أن خلايا حقيقيات النواة نشأت من اندماج البكتيريا معها، بعض العلماء الآخرين يعتقدون أن حقيقيات النواة قد انحدرت مباشرةً من العتائق، ويُعتقد أن Lokiarcheota (نوع من العتائق) يُمكن أن يكون شكلًا انتقاليًا بين بدائيات النواة وحقيقيات النواة، ما يؤدي للاعتقاد أنها متشعبة من البكتيريا وحقيقيات النواة في الماضي البعيد. [3] [4]

أهمية الكائنات البدائية

• البدائيات المولدة للميثان لها القدرة على إنتاج غاز الميثان، عن طريق تحليل المادة العضوية لإطلاق غاز الميثان، والذي يستخدم في الطبخ وأغراض الإضاءة؛ ولذلك فهذه الكائنات تعمل كمُنتِج أساسي.
• تعمل في معالجة مياه الصرف الصحي؛ حيث اكتشف مؤخرًا أنها مسؤولة عن عملية أكسدة الميثان اللاهوائية، والتي بدورها مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بمعالجة مياه الصرف الصحي.
• تلعب دورًا هامًا في تحويل الملوثات إلى مواد صديقة للبيئة.
• مسؤولة عن تمعدن الكربون، النترتة وتحرير النيتروجين.
• إنتاج الغاز الحيوي والمذيبات العضوية.
• ساعدت العلماء على إعادة تعريف الفصائل وفهم نشأة الحياة؛ كونها أقدم الكائنات الحيَة، كما أنه لكونها تستطيع استخدام مصادر مختلفة من الطاقة للنجاة ولديها بصمة جينية مختلفة فهذا يجعلها أداة قيمة لدراسة كيفية تطور وتكيف البكتيريا.
• لها العديد من التطبيقات الواعدة في مجال التكنولوجيا الحيوية والطب، والقدرة على إنتاج المضادات الحيوية والإنزيمات، كما أن احتمالية استخدامها كعلاج للسرطان ما زال قيد الدراسة. [5]

تتكاثر البدائيات المحبة للحرارة والحموضة في

• الفوهات البركانية.
• الينابيع الحمضية الساخنة.
• فوهات البحر التي تنتج غازات غنية بالكبريت.
• الطين المغلي حول البراكين.
• أعماق المحيط.
• المستنقعات ومياه البحر العميقة.

تعيش البدائيات القديمة في ظل ظروف قاسية للغاية، لذلك تسمى غالبًا “الكائنات المحبة للظروف القاسية”، بعضها يعيش في البيئات المتجمدة في القارة القطبية الجنوبية، والبعض الآخر في الينابيع الحمضية الساخنة وحول فوهات البراكين، ويكثر تواجدها حول فوهات المياه العميقة الغنية بالكبريت وحقول المياه الضحلة الحرارية، وكذلك في الرواسب والفتحات العميقة الساخنة، كما يُمكن أن تتواجد في منشآت معالجة الصرف الصحي، وحتى في معدة البقر. [1]