معرفی به میکروب‌شناسی: تاریخچه و نام‌گذاری

پیشنهاد بحث

• آیا باید از محصولات تمیز کننده ضد باکتری در تمام خانه استفاده کنیم؟
  • قبل از بحث در زوم به مزایا و معایب فکر کنید.

انواع میکروارگانیسم‌ها

• میکروب‌شناسی: مطالعه موجوداتی که بدون بزرگنمایی قابل مشاهده نیستند
  • مثال‌ها: باکتری‌ها، آرکی‌ها، تک‌یاخته‌ها، قارچ‌ها، کرم‌ها، ویروس‌ها، جلبک‌ها
• مقایسه میکروارگانیسم‌ها:
  • موی انسان: قهوه‌ای
  • هلمینت (Taneasolium، کرم نواری خوک): صورتی با قلابک‌ها
  • قارچ (Aspergillus): آبی
  • تک‌یاخته: مثال‌های مختلف
  • سلول‌های خونی قرمز: مقایسه نسبی اندازه
  • باکتری‌ها (مثلاً E. coli): ~1x2 میکرومتر
  • ویروس‌ها: غیرسلولی، فوق‌العاده میکروسکوپی

زمینه تاریخی

• زمین: ~4.6 میلیارد سال پیش
• اولین موجودات زنده: ~3.8 میلیارد سال پیش
  • اولین موجودات: تک‌سلولی
• آخرین جد مشترک به:
  • سلول‌های یوکاریوتی: هسته واقعی
  • آرکی‌ها و باکتری‌ها: سلول‌های پروکاریوتی، بدون هسته واقعی
  • آرکی‌ها بیشتر به یوکاریوت‌ها نسبت به باکتری‌ها شباهت دارند

ویژگی‌های میکروارگانیسم‌های اصلی

باکتری‌ها

• پروکاریوتی: بدون هسته با غشای محصور
• دیوراه سلولی: پپتیدوگلیکان (پروتئین + قند)
• تک‌سلولی: موجودات تک‌سلولی
• تولید مثل: شکافت دوتایی (بدون جنسی)
• DNA: حلقوی
• تغذیه:
  • فتوسنتزی (خودتغذیه‌ای، مانند باکتری‌های سبز آبی)
  • هترتروف (مصرف غذا)

آرکی‌ها

• پروکاریوتی: بدون هسته با غشای محصور
• دیوراه سلولی: پزودومورین (مشابه پپتیدوگلیکان)
• تک‌سلولی: موجودات تک‌سلولی
• تولید مثل: شکافت دوتایی (بدون جنسی)
• DNA: حلقوی
• تطابق‌ها: افراطی‌دوست‌ها (ترموفیل‌ها، هالوفیل‌ها، متانوژن‌ها)

قارچ‌ها

• یوکاریوتی: هسته با غشای محصور
• دیوراه سلولی: کیتین (پلی‌ساکارید)
• تغذیه: هترتروف (مصرف غذا)
  • بسیاری ساپروب‌ها هستند (غذا خوردن از مواد مرده و تجزیه شده)
• سازماندهی:
  • تک‌سلولی (مانند مخمرها مثل Saccharomyces cerevisiae)
  • چندسلولی (مانند قالب‌ها، قارچ‌ها)
• تولید مثل: جنسی یا غیرجنسی
• DNA: خطی

تک‌یاخته‌ها

• یوکاریوتی: هسته با غشای محصور
• دیوراه‌های سلولی: معمولاً ندارند
• تغذیه: هترتروف
• تک‌سلولی: موجودات تک‌سلولی
• تولید مثل: جنسی یا غیرجنسی
• حرکت: با پاهای کاذب، فلاژلا، مژک‌ها، یا غیرمتحرک

جلبک‌ها

• یوکاریوتی: هسته با غشای محصور
• دیوراه سلولی: سلولز (پلی‌ساکارید)
• تغذیه: فتوسنتزی (خودتغذیه‌ای)
• سازماندهی: تک‌سلولی یا چندسلولی
• تولید مثل: جنسی یا غیرجنسی
• رنگدانه‌ها: سبز، قرمز، قهوه‌ای

ویروس‌ها

• غیرسلولی: غیر زنده
• انگل‌های اجباری داخل سلولی: نیاز به میزبان برای تولید مثل
• ماده ژنتیکی: DNA یا RNA اما نه هر دو
• ساختار: محصور یا بدون پوشش، با کپسید (پوشش پروتئینی)

انگل‌های حیوانات چندسلولی

• هلمینت‌ها (کرم‌ها): کرم‌های صاف، کرم‌های گرد
• سازماندهی: حیوانات
• دیوراه سلولی: ندارند
• تغذیه: هترتروف
• تولید مثل: جنسی یا غیرجنسی
• اهمیت: مراحل میکروسکوپی باعث بیماری‌ها می‌شوند

نام‌گذاری و طبقه‌بندی میکروارگانیسم‌ها

• طبقه‌بندی: علم طبقه‌بندی
• نام‌گذاری: نام‌گذاری موجودات
• طرح طبقه‌بندی: حوزه > پادشاهی > شاخه > کلاس > راسته > خانواده > جنس > گونه
  • یادآور: "Do Keep Pots Clean Or Family Gets Sick"
• مثال: گربه‌ها
  • حوزه: یوکاریوت
  • پادشاهی: جانوران
  • شاخه: طنابداران
  • کلاس: پستانداران
  • راسته: گوشت‌خوران
  • خانواده: گربه‌سانان
  • جنس: فلیس
  • گونه: فلیس کاتوس

تاریخچه میکروب‌شناسی

میکروب‌شناسی اولیه

• رابرت هوک (1665): اولین بار سلول‌ها را در چوب بلوط دید، به نظریه سلولی پی برد
• آنتونی فان لیوونهوک (1673-1723): اولین نفری که میکروارگانیسم‌های زنده را مشاهده کرد
  • موجودات را "حیوانک‌ها" نامید (آب باران، مدفوع، رسوبات دندان‌ها)

پیدایش خود به خود در برابر بیوژنز

• پیدایش خود به خود: موجودات زنده از مواد غیر زنده پدید می‌آیند
• بیوژنز: زندگی از زندگی موجود می‌آید
• آزمایش‌ها:
  • فرانچسکو ردی (1668): آزمایش گوشت اثبات بیوژنز
  • جان نیدهم (1745): آزمایش معیوب که پیدایش خود به خودی را پیشنهاد می‌دهد
  • لازارو سپالانزانی (1765): آزمایش درست اصلاح شده از بیوژنز پشتیبانی می‌کند
  • لویی پاستور (1861): آزمایش فلاسک شکل S؛ پیدایش خود به خودی را رد می‌کند

پیشرفت‌های بیشتر

• نظریه میکروب‌های بیماری: از طریق مشارکت‌های مختلف توسعه یافت
• ایگناز سملوایس (1840ها): شستشوی دست‌ها را توصیه کرد
• جوزف لیستر (1860ها): جراحی ضدعفونی را معرفی کرد
• روبرت کوخ (1875): پستولات کوخ، اثبات کرد که باکتری‌ها باعث بیماری می‌شوند

واکسیناسیون و آنتی‌بیوتیک‌ها

• ادوارد جنر (1796): اولین واکسن را توسعه داد (ویروس گاوی برای محافظت در برابر آبله)
• لویی پاستور (1880ها): نشان داد که باکتری‌های ضعیف شده ایمنی ایجاد می‌کنند
• الکساندر فلمینگ (1928): پنسیلین را به طور اتفاقی کشف کرد

بیوتکنولوژی و پیشرفت‌های اخیر

• مهندسی ژنتیک و DNA نوترکیب: دستکاری ژنتیک برای محصولات جدید
• واکنش زنجیره‌ای پلیمراز (PCR): تکثیر DNA، انقلاب در علوم جنایی و تشخیص بیمار‌ی‌ها
• پروژه میکروبیوم: مطالعه میکروبیوم انسانی و نقش آن در سلامت و بیماری
• RNA کوچک (2000ها): نقش‌های تنظیمی در سلول‌ها، اهداف جدید برای درمان‌های ضد میکروبی

میکروب‌ها و اهمیت آن‌ها

• حضور همه‌جا: در همه جای طبیعت یافت می‌شوند
  • مانند: پوسته زمین، کلاهک‌های قطبی، اقیانوس‌ها، بدن‌های گیاهان/حیوانات
• اهمیت برای زندگی:
  • فتوسنتز، تولید اکسیژن
  • چرخه مواد مغذی: مشارکت دی‌اکسید کربن، متان
  • ارتباط با گیاهان و حیوانات برای مواد مغذی و حفاظت

روندها در بیماری‌های عفونی

• بیماری‌های نوظهور: COVID-19، HIV، هپاتیت C، و غیره
• مقاومت دارویی: افزایش سویه‌های مقاوم، مثلاً گونوره مقاوم به چند دارو
• ارتباطات بین بیماری‌های غیرعفونی و میکروب‌ها: مثل زخم‌های معده، OCD، چاقی