معلومات عن فيروس بكتريوفاج

تعتبر بكتريوفاج فيروسات `آكلة للبكتيريا`، حيث تصيب البكتيريا وتدمرها. وتسمى هذه الكائنات المجهرية في بعض الأحيان بـ `فيروسات الفيرمة`، وبالإضافة إلى البكتيريا، تصيب بكتريوفاج أيضا بكتيريا النوى المجهرية المعروفة باسم الأركيا. وتكون هذه العدوى محدودة بأنواع معينة من البكتيريا، حيث أن العدوى التي تصيب البكتيريا مثل E. coli على سبيل المثال لا تصيب بكتيريا الجمرة الخبيثة. ونظرا لعدم تأثير بكتريوفاج على الخلايا البشرية، يتم استخدامها في العلاجات الطبية لعلاج الأمراض البكتيرية .

أنواع البكتريوفاج

له ثلاثة أنواع هيكلية رئيسية هي :

نظرا لأن البكتريوفاج فيروس، فهو يتكون من حمض نووي DNA أو RNA داخل غلاف البروتين، وقد يكون للجرثومة أيضا ذيل بروتين متصل بالكبسيد مع ألياف ممتدة من الذيل، وتساعد الألياف الخلفية الذيل على الالتصاق بمضيفه وتساعد الذيل في حقن الجينات الفيروسية في المضيف، وقد توجد البكتريوفاج على النحو التالي :

يحتوي رأس القفيصة على الجينات الفيروسية ولكن لا يوجد ذيل
2- توجد الجينات الفيروسية في رأس وذيل القفيصة
3- الكابسيد الخيطي أو العصى بشكل حلزوني مع الحمض النووي الدائري

وتمتلك بكتيريا الحمض النووي الريبي (RNA) والفيروسات النباتية والفيروسات الحيوانية آلية ذاتية الطي تمكن الجينوم الفيروسي من أن يندرج في  القفيصة (القشرة البروتينية للفيروس) ، ويبدو أن جينوم الحمض النووي الريبي الفيروسي فقط لديه هذه الآلية القابلة للطي الذاتي، وتتناسب فيروسات الحمض النووي مع الجينوم الخاص بها في الكبسيد بمساعدة إنزيمات خاصة تعرف باسم إنزيمات packing.

دورة البكتريوفاج في الحياة

يمكن للبكتريوفاج أن يتكاثر عن طريق دورات حياتية في الخلايا، وتعرف الدورة اللايسوجينية أيضا بالدورة المعتدلة لأنها لا تقتل المضيف. يقوم الفيروس بحقن جيناته في البكتيريا ويضاف الجينات الفيروسية إلى الكروموسوم البكتيري، وفي دورة تكاثر البكتريوفاج، يتكاثر الفيروس داخل المضيف، ويتم قتل المضيف عندما تفتح الفيروسات النسخ الجديدة الخلية المضيفة أو تطلقها .

كيف تنقل الجراثيم الجينات بين البكتريوفاج

تساعد البكتيريا في نقل الجينات بين البكتريوفاج عن طريق إعادة ترتيب الوراثة، ويعرف هذا النوع من نقل الجينات بالتحول. يمكن تحقيق التحول عن طريق دورة lytic أو lysogenic في الدورة التحليلية، على سبيل المثال، تحقن البكتريوفاج حمضها النووي وتقوم الإنزيمات بتفكيك الحمض النووي البكتيري إلى أجزاء، وتوجه جينات البكتيريا لإنتاج المزيد من الجينات الفيروسية ومكونات الفيروس (مثل الكبسولات والذيل وغيرها) .

وعندما تبدأ الفيروسات الجديدة بالتجمع، قد يصبح DNA الجرثومي محاطًا عن غير قصد داخل قفيصة فيروسية، وفي هذه الحالة تمتلك البكتيريا الحمض النووي البكتيري بدلا من الحمض النووي الفيروسي، وعندما تصيب هذه العدسة بكتيريا أخرى، فإنها تحقن DNA من البكتيريا السابقة في الخلية المضيفة، ويمكن بعد ذلك إدخال الحمض النووي الجرثومي المانح في جينوم البكتيريا المصابة حديثًا عن طريق إعادة التركيب، نتيجة لذلك يتم نقل الجينات من بكتيريا واحدة إلى أخرى .

هل تتسبب البكتريوفاج في جعل البكتيريا ضارة للإنسان

البكتيريا تلعب دورا في الأمراض البشرية عن طريق تحويل بعض البكتيريا غير الضارة إلى عوامل مرضية، فبعض أنواع البكتيريا، مثل E. coli و pyogenes Streptococcus، التي تسبب مرض أكل اللحم وVibrio cholerae الذي يسبب الكوليرا، وShigella الذي يسبب الزحار، تصبح ضارة عندما تنتقل الجينات التي تنتج مواد سامة إليها عبر البكتريوفاج. وبعد ذلك، تكون هذه البكتيريا قادرة على إصابة البشر وتسبب التسمم الغذائي وغيرها من الأمراض الفتاكة .

يتم استخدام البكتريوفاج لاستهداف البكتيريا الضارة. وقد عزل العلماء سلالة البكتريوفاج التي تدمر بكتيريا الكلوستريديوم الخبيثة (C. diff)، والتي تؤثر عادة على الجهاز الهضمي وتسبب الإسهال والتهاب القولون. يوفر هذا العلاج طريقة للتخلص من هذا النوع من العدوى البكتيرية، مع الحفاظ على البكتيريا النافعة في الأمعاء وتدمير الجراثيم فقط. نظرا للزيادة في مقاومة البكتيريا للمضادات الحيوية بسبب الاستخدام المفرط لها، فإن هذا العلاج يكون أكثر جدوى. ويتم أيضا استخدام البكتريوفاج لتدمير البكتيريا الضارة الأخرى، بما في ذلك بكتيريا E. coli المقاومة للعقاقير وMRS

دور البكتريوفاج في دورة الكربون

البكتريوفاج هي أكثر الفيروسات وفرة في المحيط، ومنها المعروفة باسم Pelagiphages التي تصيب وتدمر بكتيريا SAR11، حيث تحول هذه البكتيريا جزيئات الكربون الذائبة إلى ثاني أكسيد الكربون وتؤثر على كمية الكربون في الغلاف الجوي، وتلعب Pelagiphages دورا مهما في دورة الكربون من خلال تدمير بكتيريا SAR11 التي تتكاثر بسرعة، وتقوم Pelagiphages بالسيطرة على أعداد هذه البكتيريا .