سلولهای ابتدایی: دنیای شگفتانگیز پروکاریوتها
پروکاریوت چیست؟ تفاوت اصلی در چیست؟
همهٔ جانداران از سلول ساخته شدهاند. اما سلول همه مثل هم نیست. یک سلول پروکاریوتی مانند یک خانهٔ تکاتاقه است! همه چیز داخل آن یک فضای باز قرار دارد. مهمترین ویژگی این سلولها نداشتن هستهٔ واقعی است. یعنی ماده ژنتیکی (مثل دستورالعملهای ساختن موجود زنده) داخل یک کیسه به نام هسته محافظت نمیشود، بلکه آزادانه در فضای داخلی سلول شناور است. این برخلاف سلولهای یوکاریوتی (سلولهای گیاهان، جانوران، قارچها) است که مانند یک خانه با اتاقهای مجزا هستند و هسته و اندامکهای مختلف دارند.
انواع پروکاریوتها: یک دنیا در دو قلمرو
پروکاریوتها را به دو قلمرو یا فرمانروی بزرگ تقسیم میکنیم. این تقسیمبندی بر اساس تفاوتهای ساختاری و ژنتیکی عمیق بین آنهاست. درک این دو گروه مهم است.
| ویژگی | باکتریها (Bacteria) | آرکیها (Archaea) |
|---|---|---|
| محل زندگی | تقریباً همه جا: خاک، آب، بدن موجودات، غذاها | محیطهای شدید: چشمههای آب جوشان، دریاچههای بسیار شور، شرایط اسیدی |
| شکلهای رایج | میلهای، کروی، مارپیچی | اشکال متنوع: میلهای، کروی، مربعی یا صفحات نازک |
| دیوارهٔ سلولی | دارای مادهای به نام پپتیدوگلیکان5 | فاقد پپتیدوگلیکان، از مواد دیگر ساخته شده |
| مثال ملموس |
باکتری «لاکتوباسیلوس» در ماست، باکتری عامل گلودرد چرکی
مفید و مضر
|
باکتریهای نمکدوست در دریاچه ارومیه، باکتریهای دما-دوست در چشمههای آب گرم
افراطیها
|
ساختمان ساده اما کارآمد
سلول پروکاریوتی قطعات پیچیده ندارد، اما تمام اجزای ضروری برای زنده ماندن و تولیدمثل را داراست. مهمترین بخشهای آن عبارتند از:
- دیوارهٔ سلولی: مانند یک دیوار آجری محافظ، شکل سلول را حفظ میکند و از آن محافظت میکند.
- غشای پلاسمایی: لایهای نازک و کنترلگر که مثل نگهبان درب ورودی عمل میکند و عبور مواد را تنظیم میکند.
- سیتوپلاسم: مادهای ژلهای که فضای داخل سلول را پر کرده و اجزای سلول در آن شناورند.
- ماده ژنتیکی (DNA): رشتههای حاوی اطلاعات ارثی که به شکل یک حلقه درون سیتوپلاسم قرار دارند.
- ریبوزومها: کارخانههای کوچک پروتئینسازی. پروکاریوتها برای ساختن پروتئینهای مورد نیاز خود از ریبوزوم استفاده میکنند.
فرمول کلی ساختار را میتوان اینگونه نشان داد: $\text{سلول پروکاریوتی} = \text{دیواره سلولی} + \text{غشا} + \text{سیتوپلاسم} + \text{DNA حلقهای} + \text{ریبوزوم}$
پروکاریوتها در خدمت انسان و طبیعت
این موجودات ریز، نقشهای بسیار مهمی دارند که زندگی ما و کره زمین بدون آنها غیرممکن بود:
الف) بازیافتکنندگان طبیعت: بسیاری از باکتریها و آرکیها به عنوان تجزیهکننده عمل میکنند. آنها برگهای مرده، لاشه جانوران و مواد زائد را تجزیه و به مواد غذایی ساده تبدیل میکنند تا دوباره توسط گیاهان مصرف شوند. اگر این باکتریها نبودند، زمین زیر کوهی از زبالههای آلی دفن میشد!
ب) دوستان صنعت غذایی: از قدیم انسانها ناخواسته از باکتریها استفاده میکردند. باکتری «لاکتوباسیلوس»، قند شیر (لاکتوز) را به اسید لاکتیک تبدیل میکند. این کار باعث میشود شیر «بمیرد» و به ماست و پنیر تبدیل شود. به این فرآیند تخمیر6 میگویند. سرکه و ترشیجات نیز با کمک باکتریها ساخته میشوند.
ج) همکاران گیاهان: برخی باکتریها در ریشه گیاهان خانواده نخود و لوبا (حبوبات) زندگی میکنند و نیتروژن هوا را به شکلی تبدیل میکنند که گیاه بتواند از آن استفاده کند. این یک همزیستی مفید است.
د) چرخههای بیوشیمیایی: آرکیها و باکتریها نقش کلیدی در چرخههایی مانند چرخه کربن، نیتروژن و گوگرد دارند. برای مثال، برخی باکتریها در خاک آمونیاک را به نیترات تبدیل میکنند که برای گیاهان قابل جذب است.
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
پاسخ: خیر، این یک اشتباه رایج است. تنها تعداد بسیار کمی از گونههای باکتریایی برای انسان بیماریزا هستند. اکثریت قریب به اتفاق باکتریها بیضرر یا حتی بسیار مفیدند. باکتریهای روده ما به گوارش غذا کمک میکنند، باکتریها در ساخت داروها (مثل انسولین) به کار میروند و همانطور که گفته شد، در صنایع غذایی و چرخه طبیعت نقش اساسی دارند.
پاسخ: خیر، ویروسها در هیچ یک از دستهبندیهای اصلی جانداران (پروکاریوتها، یوکاریوتها) قرار نمیگیرند. پروکاریوتها سلول زنده مستقل هستند: میتوانند رشد کنند، تولیدمثل کنند، غذا را به انرژی تبدیل کنند. اما ویروسها این تواناییها را به تنهایی ندارند. آنها فقط درون سلول یک موجود زنده (مثلاً یک باکتری یا سلول انسان) میتوانند تکثیر شوند. بنابراین ویروسها را موجودات غیرسلولی یا در مرز حیات میدانند.
پاسخ: پروکاریوتها به روش بسیار سادهای به نام تقسیم دوتایی یا باینری فیشن7 تکثیر میشوند. در این روش، یک سلول والد پس از رشد و همانندسازی ماده ژنتیکی خود، از وسط به دو سلول دختر کاملاً یکسان تقسیم میشود. این فرآیند جنسی نیست و خیلی سریع اتفاق میافتد (گاهی هر 20 دقیقه یک بار). به همین دلیل است که یک باکتری میتواند در مدت کوتاهی جمعیت بسیار زیادی ایجاد کند.
پاورقی
1Prokaryotes (پروکاریوتها): جانداران تکسلولی فاقد هستهٔ سازمانیافته و اندامکهای پیچیده.
2Eukaryotes (یوکاریوتها): جاندارانی (تکسلولی یا پرسلولی) که سلولهایشان دارای هستهٔ واقعی محصور در غشا و اندامکهای مختلف است. مانند گیاهان، جانوران، قارچها.
3Bacteria (باکتریها): یکی از دو حوزه اصلی پروکاریوتها که دیواره سلولی آنها حاوی پپتیدوگلیکان است.
4Archaea (آرکیها/باستانیان): حوزه دیگر پروکاریوتها که از نظر ژنتیکی و بیوشیمیایی با باکتریها متفاوتاند و اغلب در محیطهای خشن زندگی میکنند.
5Peptidoglycan (پپتیدوگلیکان): مولکول پلیمری شبکهای و محکم که دیواره سلولی باکتریها را تشکیل میدهد.
6Fermentation (تخمیر): فرآیند شیمیایی که در آن میکروارگانیسمها (مانند باکتریها یا مخمرها) مواد قندی را به الکل، اسید یا گاز تبدیل میکنند.
7Binary Fission (تقسیم دوتایی): روش تولیدمثل غیرجنسی در پروکاریوتها که طی آن یک سلول به دو سلول دختر یکسان تقسیم میشود.
