بنیان میکروبیولوژی

 پروکاریوتها و یوکاریوتها

باکتریهای “حقیقی” (که شامل همه باکتریهایی می شوند که انسان را آلوده می کنند) اعضاء یک سلسله هستند (یوباکتریا). علاوه بر این،گروهی از ارگانیسمها اغلب در محیطهای با شرایط  ویژه غیرطبیعی گروه دوم را تشکیل می دهند (آرکی باکتریا).از لحاظ مورفولوژیک این دو گروه ظاهرا” شبیه همدیگرند بویژه از لحاظ نداشتن هسته مشخص.بنابراین به همراه یکدیگر تحت عنوان پروکاریوتها  طبقه بندی می شوند.هر چند این دو گروه تفاوتهای بیوشیمیایی اساسی با هم دارند.اکثر آرکی باکترها در محیطهایی مثل چشمه های آب گرم گوگردی زندگی می کنند که دمای ۸۰ درجه سانتیگراد و پی.اچ  حدود ۲ دارند.این باکتریها ترمواسیدوفیل نامیده می شوند.بقیه آرکی باکترها در محیطهای حاوی متان (متانوژنها) ویا نمک زیاد (هالوفیلهای شدید) زندگی می کنند.

آرکی باکتریا

بر اساس تشابه توالی دی.ان.ای ،به نظر می رسد که آرکی باکترها و یوکاریوتها قبل از جداشدن از هم از یوباکتریا منشعب شده اند(شکل۱) ودر مواردی آرکی باکتریا از لحاظ بیوشیمیایی بیشترشبیه یوکاریوتها هستند تا یوباکترها،مثلا” آر.ان.ای پلیمراز آنها از نظر تعداد زیرواحد مثل یوکاریوتها پیچیده است و تشابه آمینواسیدی زیادی با  بعضی زیرواحدهای یوکاریوتی دارند.ساختار پروموتر ژنی در آرکی باکتریا نیز شبیه یوکاریوتهاست،هرچند مثل یوباکتریا دارای اپرون هستند و آنها را به آر.ان.ای پلی سیسترونی رونویسی می کنند.

همچنین تشابه فاکتورهای ترجمه آرکی باکتها و یوکاریوتها احتمال وجود مکانیسم کلی مشابهی را درمورد سنتز پروتئین در آنها نشان می دهد.۱۶ اس.آر.ان.ای در یوباکتریا و آرکی باکتریا از نظر توالی کاملا” متفاوتند.

یوباکتریا (به استثنای جنسهای مایکوپلاسما و کلامیدیا) دارای پپتیدوگلیکان (اسامی مشابه: مورین،موکوپپتید،اسکلت دیواره سلولی) هستند.پپتیدوگلیکان حاوی یک قند منحصربفرد به نام مورامیک اسید است که در هیچ جای دیگر در طبیعت یافت نمی شود.

آرکی باکترها دارای یک سودومورین هستند که ازنظر ساختمانی با مورین متفاوت است.د

در جدول زیر،مروری بر تشاهات رو به افزایش آرکی باکتریا و یوکاریوتها داریم که همه اشکال حیات غیر از باکتریها تحت عنوان یوکاریوتها(شامل گیاهان،جانوران و قارچها) اشاره شده اند.اعضای آرکی باکتریا پاتوژن انسانی نیستند و در فصلهای بعدی مورد بحث قرار نمی گیرند.

 

شباهتهای بین آرکی باکتریا و یوکاریوتها
	یو باکتریا	آرکی باکتریا	یوکاریوتها
هسته	خیر	خیر	بله
نوکلئوزوم/هسته	خیر	بله	بله
پلی سیسترونیک/اپرون mRNA	بله	بله	خیر
اینترون	خیر	خیر	بله
TATA پروتئینهای متصل به جعبه	خیر	بله	بله
اندامکها	خیر	خیر	بله
کروموزومها	۱ حلقوی	۱ حلقوی	بیش از یک
پلیمرازRNA	(ساده)	(پیچیده)  بیش از یک	(پیچیده)  بیش از یک
اسید آمینه آغازین سنتز پروتئین	-فرمیل متیونینN	متیونین	متیونین
حساسیت سنتز پروتئین به توکسین دیفتری	مقاوم	حساس	حساس
پپتیدوگلیکان	بله	خیر	خیر
سنتز پروتئین	فاکتورهای آغاز پروتئینهای ریبوزومی فاکتورهای طویل شدن در آرکی باکتریا بیشتر شبیه یوکاریوتها هستند

ضدمیکروب

پپتیدهای ضدمیکروبی ارگانیسم های چند سلولی

پپتیدهای ضدمیکروبی ارگانیسم های چند سلولی

به طور کلی، ارگانیسم های چند سلولی در هماهنگی با میکروب ها زندگی می کنند. قرنیه ی چشم یک حیوان تقریبا” همیشه فاقد علایم عفونت است. حشره بدون لنفوسیت و پادتن رشد و نمو می کند. دانه ی گیاه به خوبی از بین میکروب های خاک جوانه می زند. چه طور این اتفاق می افتد؟ گیاهان و جانوران هر دو پپتیدهای ضدمیکروبی موثر و متنوعی دارند، که برای دفع انواع میکروب ها، از جمله باکتری ها، قارچ ها، ویروس ها و تک سلولی ها از آن ها استفاده می کنند. این پپتیدها چه نوع مولکول هایی هستند؟ چگونه جانوران برای دفاع از خود آن ها را به کار می گیرند؟ با توجه به این که نیاز به آنتی بیوتیک های جدید هر روزه بیش تر می شود، آیا می توانیم براساس طرحی که این مولکول ها ارائه می دهند، داروهای ضد عفونی طراحی کنیم؟

پپتیدهای ضد میکروبی سلاح های قدیمی (تکاملی) هستند. پراکنش گسترده ی آن ها در سرتاسر دنیای جانوران و حشرات نشان می دهد که پپتیدهای ضد میکروبی نقش حیاتی در تکامل موفقیت آمیز ارگانیسم های پیچیده ی چندسلولی دارند. علی رغم ، پپتیدهای ضد میکروبی هنوز هم سلاح های دفاعی موثری اند، و این باور عمومی را باطل می کنند که باکتری ها، قارچ ها و ویروس ها می توانند به هر ماده ی قابل تصوری مقاوم شوند. پپتیدهای ضدمیکروبی « پاشنه ی آشیل میکروب» را که خوب شناخته نشده هدف می گیرند، یعنی بخش اصلی طرح غشای سلولی میکروب که انواع میکروب ها را از جانوران و گیاهان چند سلولی متمایز می کند. شناخت حاصل از  تحقیق گسترده، موجب تلاش تجاری بسیاری برای ابداع درمان های ضدعفونی جدید شده است.

تنوع پپتیدها

تنوع پپتیدهای ضدمیکروبی که کشف شده اند، آن قدر زیاد است که دسته بندی آن ها دشوار است؛ مگر دسته بندی کلی بر اساس ساختار فرعی آن ها. قائده ی ساختاری اصلی که زیربنای همه ی رده هاست، قابلیت مولکول در انتخاب ترکیبی است که از نظر مکانی خوشه های آمینواسیدهای هیدورفوبیک و کاتیونی در بخش های مجزایی از مولکول قرارمیگیرند(«آمفی پاتیک» ). پپتیدهای خطی، مانند سکروپینِ کرم ابریشم و ماگانینِ قورباغه ی چنگکیِ آفریقایی، این نظم را فقط زمانی اختیار می کنند که وارد غشا می شوند، و پس از آن ساختار ثانویه ی آلفا-هلیکال آمفی پاتیک را می پذیرند. این طرح در گونه های قورباغه از جنس رانا، با افزایش یک حلقه ی متشکل از پیوند دی سولفید به انتهایِ کربوکسی، ارتقا می یابد. پپتیدهایی مانند باکتنسین و دیفنسین صفحه ی بتاشیت غیرموازی نسبتا” سفتی هستند که پیوندهای دی سولفید مثل چارچوبی آن را محصور کرده است و در اطراف آن قطعات کاتیونی و هیدورفوبیایی قرار گرفته اند. یک خانواده ی بزرگ از پپتیدهای خطی که مشخصه ی آن غلبه ی یک یا دو آمینو اسید است (مانند ایندولیسیدینِ غنی از تریپتوفان در نوتروفیل گاو و PR39 غنی از پرولین-آرژینین در نوتروفیل خوک)، زنجیره های جانبی هیدورفوبیک و هیدورفیلیک را در اطراف داربست ممتد پپتید در محوطه ی غشا تفکیک می کند

در پی کشف انتشار گسترده ی پپتید ضدمیکروبی در طی۲۰ سال گذشته، شناخت هایی نسبت به سیستم های دفاعی ذاتی حاصل شد که به ارگانیسم های چند سلولی، از جمله انسان ها امکان می دهد که با میکروب ها در سازگاری زندگی کنند. تصور این که اغلب جانورانی که اکنون زنده اند، از جمله حشرات و موجوداتی چون اختاپوس، و ستاره دریایی تا حد زیادی برای دفاع در برابر میکروب ها به پپتیدهای ضد میکروبی وابسته اند و این کار را بدون کمک لنفوسیت ها ، تیموس یا پادتن ها، بسیار خوب و موثر انجام می دهند (مخصوصا” پس از مطالعه ی متون قدیمی ایمنی شناسی) دشوار است. اگر این تنوع بر اساس مشاهدات کنونی ما همچنان بیش تر شود، ممکن است به خوبی متوجه شویم که هر گونه، مجموعه پپتیدهای ضدمیکروبی منحصر به فرد و مخصوص به خودی دارد که برای دفاع از ارگانیسم در برابر میکروارگانیسم هایی تنظیم شده اند که احتمالا” با آن مواجه می شود. مولکول هایی که به تازگی توصیف شده اند، طرح های مولکولی را برای ایجاد درمان های جدید الهام می کنند و با کشفیات بیشتر، درمان های جدیدتری ابداع می شود، زیرا این مولکول ها بر اساس راه کارهای ضدمیکروبی کار می کنند که طی چندین هزاره ثابت و موثر بوده است. تحقیقات در آزمایشگاه و در کلینیک تایید می کند که احتمال پیدایش مقاومت در برابر پپتیدهای ضدمیکروبی نسبت به آن چه در مورد آنتی بیوتیک های متداول مشاهده شده، کم تر است که انگیزه ی ایجاد پپتیدهای ضدمیکروبیِ طبیعی و آزمایشگاهی، را در عوامل مفید درمانی ایجاد می کند.

ریزوباکترها

ریزوباکترهای خاک شامل ریز باکتری های تحریک کننده رشد گیاهان (PGPR) ،
باکتری های تحریک کننده میکروزیرساز (MHB) شامل حل کننده های فسفر، آزادزی ها، همزیست های تثبیت کننده نیتروژن، ریزوباکترهای تولید کننده آنتی بیوتیک و فتوژنهای گیاهی، پارازیتها و انگلها می باشند. بیشترین باکتریها در میکروریزوسفر پسیودوموناسها هستند در حالی که گونه های مختلف باکتریای در هیپوسفر وجود دارد.

ریزوباکتریهایی مثل پسیودوموناسها همچنین از اعضای دائمی جامعه میکروبی خاک هستند و توجه ویژه ای به آنها شد. به خاطر اینکه آنها همچنین تأثیرات مفیدی بر رشد گیاه دارند که آن از طریق جلوگیری از رشد پاتوژنهای خاک، ترکیب هورمونهای گیاهی و تحریک کردن رشد گیاهان می باشد. آنها به طور گسترده در کشاورزی مطالعه شدند به خاطر نقش آنها در بهبود محصولات به عنوان تحریک کننده رشد گیاهان یا توسط فراهم کرده هورمونهای تحریک کننده رشد گیاهان مثلاً تثبیت کننده های اتمسفری N2  یا بازدارنده های پاتوژنهای گیاهی پسیودوموناسهای rk 92 فلورسنت کلی شدن میکوریزی را در ریشه های گوجه افزایش می دهند که نشان دهندة امنیت که گونه rk 92 مثل MHB عمل می کند (۱۲) طبق برآوردهای انجام شده بسیاری از باکتریهای خاک ذاتاً به میزان غلظت بالایی از فلزات مقاوم هستند ذکر باکتریهای مقاوم به فلزات در خاک های آلوده در تعداد زیادی از مطالعات ذکر شده است مثلاً Seget, Piter نشان دادند که حدود ۵۰% از باکتریهای جدا شده از خاکهای شنی لومی آلوده به فلزات سنگین مقاوم به کادمیم بودند پتانسیل پالایش سبز به مقدار فعل و انفعالات خاک، فلزات سنگین باکتریها و گیاهان فعل و انفعالات کمپلکسها توسط تغییر در فاکتورهایی مثل ویژگیها و فعالیت گیاهان و باکتریها و شرایط اقلیم، و ویژگیهای خاک و غیره تحت تأثیر قرار می گیرد. ریشه گیاهان با تعداد زیادی از میکروارگانیسم ها فعل و انفعالاتی دارند که این فعل و انفعالات میزان پالایش سبز را نشان می دهد میکروبهای خاک نقش مهمی در بازیابی عناصر غذایی عناصر، حفظ و نگه داری ساختمان خاک، سمیت زدائی مواد شیمیایی سمی و کنترل آفتها و رشد گیاهان دارند. علاوه بر این گیاهان و باکتریها می توانند یک ارتباط ویژه داشته باشند به این ترتیب که فرآیندهای معمول گیاهی جمعیت میکروبی خاک را تحریک کرده و در طول یک جریان فعالیت متابولیکی آلودگی های خاک تجزیه می شود. ریشه گیاهان ترشحاتی دارند که حلالیت یونها را افزایش می دهد این مکانیسم های بیوشیمیایی فعالیت پالایشی باکتریهای خاک مرتبط با ریشه گیاهان را افزایش می دهد. ریزوباکترها چندین فرایند مختلف دارند که زیست فراهمی فلزات سنگین را با آزادسازی ترکیبات کلاته اسیدی کردن محیط و توسط تغییرات مؤثر بر پتانسیل واکنشها را تبخیر می کنند.

The rhizosphere supports the development and activity of a huge and diversified microbial community, including microorganisms capable to promote plant growth.

اکنون به خوبی معلوم شده است که جمعیت ریزوباکترها در چندین رده خیلی بزرگ هستند که در خاک های توده ای با سطوح بالایی از فلزات سنگین وجود د ارند که در این خاکها اندازه جمعیت میکروارگانیسم ها، ساختمان جامعه و فعالیت بالای جمعیت میکروبی خاک اهمیت دارد. آزمایشات نشان داده که تعداد باکتریها در ریز و سفر گیاه P. faca به ۶۱۰´۱۰ CFU/g می رسد. پایین بودن تعداد باکتریها می تواند به حضور غلظت بالای فلزات سنگین نسبت داده شود. Chaudri همچنین متوجه شد که جمعیت ریزوبیوم در غلظت بیش از ۷ میلی گرم کادمیم در کیلوگرم خاک کاهش یافت. مطالعات مزرعه ای از خاکهای آلوده به فلزات به همین ترتیب نشان داده است که ظرفیت بالای فلزات می تواند باعث کاهش جمعیت میکروبی خاک گردد. (۴ و ۸)

باکتریهای موجود در خاکه ای سرپانتین و فعل و انفعالاتشان ، گیاهان بیش اندوز در چندین مطالعه در نتیجه کاربردهای بیوتکنولوژی برای پالایش سبز مورد توجه قرار گرفته است. خاکهای سرپانتین در مدلهای جالبی براساس تکامل میکروارگانیسم های مقاوم به فلزات بررسی شده اند در سالهای اخیر گونه های مشابه با ژنتیکهای جدید مقاومت به فلزات سنگین تعیین شده اند که می توانند در بخش استخراج سبز مورد بهره برداری قرار بگیرد در یک مطالعه گونه های باکتریایی جدا شده از خاکهای سرپانتین برای هدف برآورد تأثیر PGPR های مقاومت به نیکل در رشد خردل هندی در غلظت های متفاوتی از نیکل بررسی شد. در طول مراحل اولیه ۳۰ باکتری مقاوم به نیکل از نمونه های خاک جدا شده و به همین  ترتیب PGPR های مقاوم به نیکل مورد آزمایش قرار گرفتند برای تعیین توانایی رشد آنها در محیط های حداقل نمکهای  DF همراه با ACC به عنوان منبع N در هر حال بهترین رشد در Ps29C در مقایسه با Bm4C مشاهده شد. معلوم شده است که در غیاب ACC رشد Ps29C و Bm4C محدود می شود. گونه های باکتریایی با کاربرد ACC فرایند تجزیه ACC را انجام می دهند که باعث هیدرولیز ACC و افزایش طول ریشه گیاهان
می شود. گونه های باکتریهای مقاوم به فلزات مشخص به نحو مؤثری ACC را هیدرولیز کرد و رشد گیاهان را بهبود می بخشد Kluyrere ascarbata مقاوم به نیکل که از خاکهای آلوده به نیکل جدا شده نشان داده شد که رشد گیاهان را بهبود می بخشد. و به طور مشابه Belimov گونه Variovarax paradoxus مقاوم به نیکل را از ریزوسفرگیاه Brassica Juncea را به عنوان تحریک کننده رشد گیاهان جدا کرد.

کاربرد ACC در گونه های  Bm4C و Ps29C در یک روش خاصی برای تحریک رشد گیاهان براورد شده است. تلقیح Ps29C و گونه Bm4C نشان داده شده است که شاخص شدت را در فرول هندی افزایش می دهد. در هر حال برای Bm4C نشان داده شد که باعث افزایش ماکزیمم در طول ریشه ها، طول ساقه ها و شاخص شدت به ترتیب میزان ۳۰، ۳۶، ۳۹% می شود. و به طور مشابه پسیودوموناس گونه Ps29C طول ریشه ها، ساقه ها و شاخص شدت را به ترتیب به میزان ۱۴، ۱۴ و ۱۵ افزایش می دهد. سطوح مقاوم به نیکل در Ps29C و گونه Bm4C به ترتیب به اندازه ۵۵۰ و ۶۵۰ میلی گرم نیکل در لیتر می باشد. براساس ویژگیهای مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی و تجزیه تطبیقی نشان داده شده است که Ps29C و Bm4C به ترتیب به غشاء جنس پسیودوموناس و باسیلوس نزدیک می شوند.

اهمیت باکتریها در تحمل به فلزات سنگین و توانایی آنها در بهبود رشد گیاهان در محیط های آلوده در انتخاب آنها برای مطالعات پالایش زیستی اهمیت دارد. علاوه بر این با کاربرد ACC ، باکتریهای مقاوم به فلزات ویژه می تواند با چند مکانیسم برای گیاهان میزبان تأثیر سودمندی داشته باشند. این مکانیسم ها شامل ۱) سنتز سیدوفورها که باعث حل کردن و تثبیت آهن خاک می شود ۲) تولید هورمونهای گیاهی که می تواند رشد گیاه ان و حلالیت فسفات را افزایش دهد. در مطالعات حاضر بهبود رشد گیاهان تلقیح شده با PGPR تحت تنس Ni باعث می شود که ما بتوانیم نوع PCPR تحریک کننده رشد گیاهان را برآورد کنیم. برآوردی از پاراترهای ترغیب کننده رشد گیاهان توانایی ذاتی گونه ها را برای تولید ACC ،‌سیدروفورها و حل کردن فسفات معلوم می کند. تولید IAA توسط پسیودوموناس و باسیلوس در محیط LB تخمین زده شد. بیشتر تولید IAA بعداز ۴۸ ساعت از تلقیح مشاهده می شود. تولید سیدروفورها در محیط Casamino acid در غلظتهای متفاوتی از Fe3+ تعیین می شود. رشد پسیودوموناسهای Ps29C و باسیلوسهای Bm4C با افزایش غلظت آهن افزایش یافت و در هر دو گونه واحد تشکیل کلنی (CFV) برحسب m/L افزایش می یابد، هنگامی که یک میکرومول از Fe3+ اضافه می شود. بنابراین تفاوت خیلی کمی در CUF در غلظت ۱۰ تا ۵۰ میکرومول آهن وجود دارد. تحت شرایط کمبود آهن پسیودوموناس Ps29C و باسیلوس Bm4C باعث تولید سیدروفور می شوند، به هرحال اضافه کردن ۱۰ و ۲۵ میکرومول آهن به ترتیب در Ps29C و Bm4C باعث خودداری از تولید سیدروفورها می شود. سیدروفورها ممکن است اهمیت زیادی در تحریک کردن فلزات سنگین داشته باشند. آنها تأثیر زیادی برای آهن فریک دارند اما همچنین می توانند باعث تشکیل کمپلکسهای با یونهای فلزات سنگین شوند که باعث جذب آنها توسط گیاهان
می شود. علاوه بر این نشان داده شده است که فلزات سنگین تولید سیدروفورهای باکتریایی را تحریک می کند. در کل کاهش رشد گیاهان در خاکهای آلوده به نیکل در رابطه با کمبود آهن و کاهش جذب بعضی از عناصر ضروری دیگر می باشد. در مطالعات حاضر هیدروفورهایی که توسط پسیودوموناس Ps29C و باسیلوس Bm4C تولید می شود کمک می کند به تکثیر ریشه های فرول هندی و باعث افزایش جذب عناصر معدنی خاک مثل آهن می شود.(۸ و ۴)

میکروارگانیسم های خاک نقش مهمی در طبیعت دارد و در عملکرد محیط و برای گیاهان و حیوانات و انسانها مفید می باشند آنها همچنین از عوامل مؤثر بیوژئوشیمیایی برای حفظ زندگی در زمین هستند. فلزات کمیاب به طور طبیعی در جهان زیستی در حد قابل قبولی وجود دارند اما در قرن اخیر در اثر فعالیتهای بشر افزایش یافته اند و تأثیرات آن برروی رشد ، بقاء تعداد، زیست شود. و فراوانی باکتریها شناخته شده است گزارشات علمی زیادی برای شناخت تأثیرات فلزات سنگین بر جمعیت میکروبی و فرایندهای باکتریها قابل استفاده هستند. درحالی که مقاومت و سازگاری میکروارگانیسم ها به فلزات کمیاب پدیده ای عادی است و قارچها و باکتریهای مقاوم در اغلب محیط های آلوده مشاهده
می شوند یکی از منابع عمده عناصر کمیاب در محیط پخش وسایل نقلیه و احتراق موتور داخلی اتومبیلهاست ، در بسیاری از مناطق شهری تجزیه خاکهای کنار جاده نشان می دهد که غلظت فلزات سنگین با افزایش فاصله از کنار جاده ها کاهش می یابد و در این رابطه مطالعه ای انجام شده است که تأثیر میکروارگانیسم های خاک و فلزات کنار جاده را با توجه به فاصله گرفتن از کنار جاده نشان می دهد. برای هر دو نسل خشک و مرطوب جمعیت میکروبها و قارچها با افزایش فاصله از کنار جاده افزایش می یابد. جامعه باکتریایی خاک اغلب شامل باسیلوسهاست . تغییرات مهم زیادی در جمعیت جامعه باکتریایی خاک در نتیجه تغییر فصل در خاکهای کنار جاده رخ می دهد مطالعات آزمایشگاهی نشان می دهد که میانگین افزایش میکروبهای خاک بین فصل خشک و مرطوب خیلی اهمیت دارد. جمعیت میکربها در فصل مرطوب نسبت به فصل خشک بیشتر است. این احتمالاً در نتیجه وضعیت محیطی مطلوب مثل رطوبت دما و غیره است ظرفیت تبادل کاتیونی، زیست توده میکروبی با ثبات و بالغ بودن خاک، محتوای مواد آلی خاک که باعث افزایش پایداری خاک در مقابل تنشها و اختلالات خاک می شوند می تواند باعث تحریک جمعیت باکتریایی خاک شود. و همچنین توانایی مواد آلی برای جذب فلزات سمی می تواند باعث کاهش تأثیرات سمی آنها در میکروبهای خاک باشد و علاوه بر این مقاومت میکروفلور خاک در برابر فلزات آلوده کننده جمعیت آنها را تحریک خواهد کرد. گونه هایی از میکروارگانیسم ها که در برابر حضور این فلزات در خاک واکنش نشان می دهند امکان دارد به عنوان گونه های شاخص برای خاکهای آلوده انتخاب شوند.

نقش باکتریها و جمعیت میکروبی خاک در پالایش سبز خاکهای آلوده
ریزوسفر (سطح مشترک خاک گیاه) یک نقش مهم در پالایش سبز آلودگی های فلزات سنگین دارد که جمعیت میکروبی خاک در تحرک و قابل استفاده کردن فلزات برای گیاهان از طریق رهاسازی عامل کلاته، اسیدی کردن، حل کردن فسفات و تغییر واکنشها مؤثر شناخته شده اند و بنابراین دارای پتانسیلهایی برای افزایش فزایندة پالایش سبز هستند. در استراتژی پالایش سبز با استفاده از ریزوباکتریهای ویژه سازگار با فلزات سنگین می توان جذب فلزات سنگین را در گیاهان بیشتر و بیشتر کرد.
یکی از روشهای پالایش سبز اینست که از گونه هایی استفاده کنیم که یک ارتباط ریز و باکترهای تحریک کننده رشد گیاهان برقرار می کنند که اخیراً در استراتژی پالایش سبز مورد توجه قرار گرفته است. واضح است که خاک ریزوسفری در مقایسه با خاک توده ای دارای یک جمعیت میکروبی بزرگ با فعالیت متابولیکی بالایی دارد. بعضی از باکتریهای تحریک کننده رشد گیاهان که با ریشه گیاهان مرتبط هستند برای بعضی از تأثیرات سودمند آنها در رشد و تغذیه گیاهان ممکن است استفاده شوند. که آن به خاطر بعضی از تأثیرات سودمند آنها مثل رشد و تغذیه گیاهان با مکانیسم هایی مثل تثبیت نیتروژن، تولید هورمونهای گیاهی و هیدروفورها انتقال عناصر غذایی می باشد، هنگامی که در خاک با بذرها تلقیح می شوند.
بنابراین پتانسیل و مکانیسم های دقیق ریزوباکترها برای افزایش پالایش سبز فلزات سنگین اخیراً در بعضی خبرها پذیرفته شده است. برای مثال مشاهده شده است که رشد تعدادی از بذرهای فرول هندی که در یک خاک آلوده به نیکل رشد می کنند و میزان توانایی جذب گیاهان تا ۵۰~۱۰۰% با اضافه کردن گونه های K.ascorbata SUD/65/96 که یک ریزوباکتر ترتیب کننده رشد گیاهان است بهبود یافت.

Souzal پالایش سبز Se و Hy را در ساختار زمینهای غرقاب بررسی کرده و متوجه شد که اندوزش سلنیم و جیوه توسط ریزوباکترها دریافت گیاهان در زمینهای غرقاب افزایش می یابد. میکروبهای خاک نقش مهمی را در بازیابی عناصر غذایی، حفظ و نگه داری ساختمان خاک ، سمیت زدائی مواد شیمیایی و کنترل آفتها و رشد گیاهان دارد. در نتیجه باکتریها می توانند ظرفیت پالایش سبز گیاهان را افزایش دهند.
ریزوباکترها دارای چندین فرایند مختلف هستند که زیست فراهمی فلزات سنگین را با آزادسازی ترکیبات کلاته اسیدی کردن محیط و با تغییرات مؤثر بر پتانسیل واکنشها، افزایش می دهند.
برای مثال Abou-Shanab گزارش کرد که اضافه کردن گونه های Sphingomonas ، Macrogdtabidus ، Microbacterium Liquefaciens و M. arabinogalact anolyticum از Alyssum mural که رشد می کنند در خاکهای سرپانتین به میزان قابل توجهی جذب نیکل گیاهان را نسبت به شاهد غیر تلقیح شده افزایش می دهند که در نتیجه کاهش pH خاک
می باشد. به هر حال معلوم شده است که وقتی فلزات سنگین با غلظت بالا در خاک حضور دارد و به عنوان عامل سمی در خاک عمل می کند. Giller گزارش داد که خاکهای آلوده به فلزات سنگین تأثیرات واضحی در تنوع میکروارگانیسم های خاک و فعالیت میکروبی خاک که شاخصهای متابولیسمی میکروبها و حاصلخیزی خاک در محیط های آلوده به فلزات سنگین هستند، دارد.
فعل و انفعالات بین باکتری و خاک به شرایط   خاک بستگی دارد که زیست فراهمی آلودگی ها، ترکیبات ترشحات ریشه و سطوح عناصر غذایی را می تواند اصلاح کند. علاوه بر این نیازهای متابولیکی برای پالایش فلزات سنگین ممکن است همچنین شکلی از فعل و انفعالات گیاهی را به طور اختصاصی یا غیراختصاصی تحمیل می کند. سمیت فلزات سنگین اغلب همراه فاکتورهایی است که رشد گیاهان را در خاکهای آلوده محدود می کند مثل شرایط خشک، بدون ساختمان خاک، تأمین شدن آب و ناکافی بودن عناصر غذایی.
میکروارگانیسم هایی در ریزوسفر خاک هستند که به طور نزدیک با ریشه ها مرتبط هستند که ریزوباکترهای ترغیب کننده رشد گیاهان نامیده می شوند که شامل یک گروه متنوع از باکتری های آزادزی خاک هستند که می توانند رشد گیاه و میزبان را در خاکهای آلوده به فلزات سنگین بهبود می بخشند و باعث کاهش سمیت فلزات سنگین در گیاهان
می شوند. معلوم شده است که فلزات سنگین می توانند در گیاهان اندوزنده فلز و متحمل به فلز نیز در غلظت های بالا سمیت ایجاد کنند. که این نسبتاً به دلیل کمبود آهن نسبت به ویژگیهای مختلف گیاهان می باشد. علاوه بر این محتوای پایین فلزات در گیاهانی که در سطوح بالایی از فلزات رشد می کنند ممکن است باعث ایجاد کلروتیک در گیاهان گردد که نوعی کمبود آهن است که از رشد کلروپلاست و سنتز کلروفیل جلوگیری می کند. در هر حال کمپلکسهای سیدوفور آهن میکروبی می تواند توسط گیاهان جذب شود و به این وسیله به عنوان یک منبع آهن برای گیاهان مورد استفاده قرار گیرد. بنابراین این کار راه خوبی برای جلوگیری از کلروتیک شدن گیاهان در حضور غلظت بالای فلزات سنگین است که در ارتباط با باکتریهای دارای محصول سیدروفور فراهم می شود. نشان داده شده است که بعضی از باکتریهای تحریک کننده رشد گیاهان می توانند به میزان قابل توجهی رشد گیاهان را در حضور فلزات نیکل و روی و سرب افزایش دهند که به گیاهان اجازه می دهند که طول ریشه ها را گسترش داده و در طول مراحل اولیه رشد استقرار بهتری پیدا کنند. وقتی که گیاه بذری مستقر گردید باکتریها همچنین می توانند کمک کنند که گیاهان برای بهبود رشد خود آهن کافی بدست آورند و به همین ترتیب پسیودوموناسهای  مقاوم به کروم می توانند جوانه زدن و رشد بذرها را در گونه Triticam aestirus در حضور
بی کربنات پتاسیم تحریک کنند. در این مورد باک تریها رشد بذرها را افزایش می دهند که دلیل آن کاهش جذب کروم می باشد. تأثیر اضافه کردن K.ascorbata SUP165 که
یک باکتری ترغیب کننده رشد گیاهان می باشد در بذرهای کانولیا قبل از جوانه زدن
بذرها در حضور غلظت بازدارنده Ni2+ بررسی شده است بعلاوه ساختمان جامعه میکروارگانیسم های ریزوسفر در رشد گیاهان مهم است. و معلوم شده است که جمعیت میکروبی در ارتباط مثبت با سیستم گیاهان میزبان هستند.
برای مثال در خاکهای مناطق صنعتی که آلوده به فلزات سنگین هستند
ریزوباکتری های مقاوم به فلزات سنگین پیدا شده اند. معلوم شده است که نسبت زیادی از باکتریهای مقاوم به فلزات در ریزوسفر گیاهان بیش اندوز در خاکهای آلوده مثل آلودگی خاک با روی و نیکل زنده می مانند.
مقاومت به چند فلز (MMR) در باکتریها به نظر می رسد که یک قاعده باشد به جز در موارد استثناء Abou-Shanab مقاومت به فلزات سنگین را در ۱۰۷ باکتری جداسازی شده در غلظت یک میلی مول بر لیتر آزمایش کرد و متوجه شد همة گونه های ریزوباکترها مقاوم به یونهای فلزی چندتایی بودند. گونه هایی که مقاوم به فلزات سه تایی، چهارتایی، پنج تایی و شش تایی بودند به ترتیب نسبت به گونه های مقاوم به فلزات هفت تایی، دو تایی و یک بیشتر بودند. معلوم شد که مقاوم به کادمیم، مس، سرب و نیکل برای گونه هایی که مقاوم به ۶ فلز یا بیشتر هستند محدود می شود. مشاهدات مشابهی توسط Sabry نیز گزارش شده است. سطوح بالایی از فلزات می تواند فعالیت متابولیک ریزوباکترها زیست توده و تنوع آنها را کاهش دهد. و همچنین انتظار می رود که فعالیت جمعیت بزرگی از باکتریهای ریزوسفر جذب فلزات سنگین را توسط گیاهان تحت تأثیر قرار دهند. گزارش شده است که تحت شرایط غیراستریل در خاک نسبت به شرایط استریل گیاهان علائم کم بود آهن را نشان نمی دهند و سطوح آهن در ریشه ها کاملاً زیاد است. این می تواند به فعالیت میکروبهای ریزوسفر نسبت داده شود که نقش مهمی در حصول آهن دارد.
بعضی از ریزوباکترها می توانند یک سری ترشحات باکتریایی مثل آنتی بیوتیک ها، حل کننده های فسفا، اسیدهای هیدروسایکلین و ایندولیستیک اسیدها را ترشح کنند که زیست فراهمی فلزاتی مثل آهن، منگنز و فلزات غیر ضروری مثل کادمیم را افزایش داده و جذب ریشه ای آنها را تسهیل کند، و مقاومت گیاه میزبان را توسط جذب فسفر و تحریک رشد گیاهان را افزایش دهد. Abou-Shanab ارتباط مابین توانایی مقاومت به فلزات و متحرک سازی فلزات را در ریزوسفر تحت تنش فلزات سنگین بررسی کرد. بیشترین میزان فعالیت بیوشیمیایی در مقاومت به فلزات در ترکیبات مختلف ثبت شده است که برای حل کننده های فسفات در مقاومت به کروم روی و سرب به ترتیب به میزان (۵/۹۲%، ۲/۸۲% و ۲/۶۸% و در محصولات هیدروفور به ترتیب به میزان ۵/۷۸%، ۰۲/۷۱% و ۶/۶۱% و برای محصولات اسیدی به ترتیب به میزان ۰/۶۳% ،‌۵/۵۳% و ۹/۴۲% می باشد. این بدین معنی است که حل شدن فسفات تنها مکانیسم سازگاری توسط باکتریها نیست و تولیدات سیدروفور و اسیدهافیر در تحرک فلزات دخیل هستند. باید اشاره کنیم که ما براین باوریم تولید IAA توسط ریزوباکترها نقش مهمی در فعل و انفعالات گیاه و باکتری دارد. آن ثابت شده است که بیوسنتز اگیس همراه با مواد دفعی آنها در خاک نقش مهمی را در باکتریهای محرک رشد گیاهان دارد. آن معلوم شده است که Ca2+ و Cd2+ به میزان قابل توجهی تولیدات IAA (اکسین) را از بین می برند که توسط گونه های غیراندوفیت و اندوفیت های بالقوه A.brasilense تولید می شود که می توانند به طور مستقیم برکارایی محرک های رشد گیاه که با همزیستی گیاه و باکتری ؟؟؟ فلزات سنگین مرتبط هستند، مؤثر باشد.
علاوه بر این بعضی از باکتریهای ترغیب کننده رشد گیاهان یعنی باکتریهای آزادزی خاک که ارتباط سودمنی با گیاهان دارند از طریق محتوای آنزیم تجزیه کننده ACC که
اتیلن های گیاهی پیشبرد ACC و سطوح پاینتری از اتیلن ها را با وضعیت رو به رشد تجزیه کنند و یا اینکه باعث تنش در گیاهان شوند. باکتریهای ترغیب کننده رشد گیاهان که حاوی آنزیم تجزیه کننده ACC هستند ممکن است د ارای یک سیستم ایمنی شوند که سطوح اتیلن به رشد ریشه ها آسیب نرساند و آنها را بیمه کند توسط تسهیل در تشکیل ریشه های بلند. این باکتریها ممکن است به این طریق بقای گیاه بذری و رشد ریشه گیاهان را افزایش د هد.
از مشخصات این گونه باکتریها علاوه بر فعالیت تجزیه ACC ممکن است در
فعالیت های دیگر هم نقش د اشته باشند مثل تغییر در تثبیت نیتروژن، PGPR های تولیدکننده اکسین، سیدروفورها، آنتی بیوتیک ها و تمام مواردی که در حضور غلظتی از فلزات سنگین محرک رشد گیاهان باشد. برای مثال Masalha رشد گیاهان تحت شرایط غیراستریل خاک نسبت به شرایط استریل از نظر تغذیه آهن برای رشد گیاه مناسبتر است.
داده های بدست آمده نقش میکروبی را در تغذیه آهن گیاهان به طور واضح نشان
می دهد. در حقیقت مدارکی وجود دارد که قسمتی از تأثیرات سمی فلزات سنگین در گیاهان اینست که باعث کمبود آهن می شود. و سیدروفورهای باکتریایی برای گیاهان این آهن را تأمین می کنند. سیدروفورهای تولید شده تولید ریزوباکترها سمیت نیکل را کاهش می دهند که توسط تأمین آهن برای گیاهان و بنابراین کاهش شدت سمیت نیکل می باشد.
ریزوباکترهای خاک همچنین می توانند به طور مستقیم مؤثر باشند در حلالیت فلزات با استفاده از تغییر ویژگیهای فلزات سنگین در ریز و سفر مطالعاتی که برای نقش میکروارگانیسم ها در ویژگیهای فلزات در ریزوسفر و تأثیر آن در افزایش مقاومت گیاه میزبان در برابر افزایش فلزات سنگین در خاک انجام شده است، نشان می دهد که ویژگیهای Ca ، Zn و Pb به میزان  قابل توجهی در ریزو سفر گیاهان ذرت میکوریزی و غیرمیکوریزی در مقایسه با خاکهای توده ای تغییر می کند. بیشترین تغییرات در مس قابل تبادل بود که ریزوسفر گیاهان و فیرمیکوریزی نسبت به خاک توده ای به ترتیب به اندازه ۲۶% و ۴۳% بود. به غیر از پیوندهای آلی مس با قارچهای میکوریز دیگر ویژگیها در ریز سفر ثابت بودند. و مشخص می شود که  مس توسط ریزوباکترها فعال می شود. و پیوندهای آلی روی و سرب نیز در ریزوسفر نسبت به خاکهای توده ای به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. نتایج نشان می دهند که میکوریزها گیاه میزبان خود را از مسمومیت های  گیاهی که در اثر زیادی مس روی و سرب حاصل می شود را با استفاده از تغییر ویژگیهای فلز از شکل زیست فراهم به شکل نیز زیست فراهمی، حفظ می کنند. امر مسلم اینست که اندوزش مس و روی در ریشه ها و ساقه های گیاهان میکوریزی به میزان قابل توجهی نیست به گیاهان غیرمیکوریزی به میزان قابل توجهی پایین تر است.
مدارک نشان می دهد که شرایط شیمیایی ریزوباکترها در خاکهای توده ای متفاوت است که آن در نتیجه فرایندهای متغیری است که توسط ریشه گیاهان و یا ریزوباکترها ایجاد می شود. فعل و انفعالات مابین گیاه و باکتری می تواند اصلاح کند تولید ترکیباتی را که خصوصیات شیمیایی خاک را در ریزوسفر و در نتیجه اندوزش فلزات سنگین را در گیاهان افزایش می دهند. برای مثال Pelorme متوجه شد که اسیدی شدن ریزوسفر در گونه Thalaspicarulexcens جذب یون فلزات را تسهیل  می کند که آن توسط افزایش تحرک یون فلزات در اطراف ریشه  صورت می گیرد. Souza همچنین گزارش داد که هنگامی که pH محلول کشت  پایین می آید اندوزش جیوه افزایش می یابد و فرض شده است که ریزوباکترهای گیاهان pH را در زیروسفر کاهش می دهند، و با این کار جذب جیوه در گیاهان افزایش می یابد.

L30 نشان داد که گیاهان نسبت به تلقیح ممکن است به طور قوی تغییرات مثبت یا منفی در pH خاک ایجاد کنند. علاوه براین میکروارگانیسم ها می توانند تعدادی از فلزات محیط را توسط عمل کاهش برداشت کنند. بسیاری از میکروارگانیسم ها که واکنشهای مشابه را کاتالیز می کنند از فلزهای پذیرنده نهایی الکترون در تنفس غیرهوازی استفاده کنند. میکروارگانیسم های مشابهی به عنوان باکتریهای کاهش دهنده فلزات شناخته شده اند از لحاظ فیلوژنتیکی و فیزیولوژیکی متنوع هستند. اگرچه اکثر سهم پذیرنده های نهایی الکترون برای Fe و S می باشد. واکنش میکروبی Cr4+ و Cr3+ عمیقاً در پالایش زیستی فلزات مطالعه شده است. ارگانیسم های متنوع هتروتروف زیادی برای انتقال این واکنشها (که وابسته به ارگانیسم ها می تواند به طور هوازی یا غیر هوازی جایگزین شود.
باکتریهای تحریک کننده رشد گیاهان می تواند باعث مقاومت گیاهان در برابر
بسیاری ها مثل بیماری های ویروسی و باکتریایی، حشرات و آفت های نماتدی شوند. در سالهای اخیر استفاده از PGPR در ایجاد سیستم مقاوم برای گیاهان در برابر پاتوژنهای مختلف تحت شرایط مزرعه نشان داده شده است. Nie گزارش کرد که ترشحات
آنتی بیوتیک باکتریهای ترغیب کننده رشد گیاهان می توانند از تکثیر و در نتیجه از مزاحمت پاتوژنها جلوگیری می کند و در نتیجه گیاهان را از آسیب بیشتر وجود آرنسات حفظ کند. آزمایشات نشان می دهد که گونه هایی که با P. fluorescens تلقیح می شوند لوبیا
را در برابر بیماری آفت halo حفظ که توسط Pseadomonas yningepr. Phaseolicola
ایجاد می شود، حفظ می کنند. گزارش شده است که عمل PGPR در برابر حشرات
محدود می شود. ایجاد سیستم مقاوم توسط گونه های PGPR مثل گونه
Viz، p.putida 89B-27 ،‌ گونه S. marcescens 90-166، Flavomonas oryzihab itans INR-5 و Bacillus pumilus INR-7 به میزان قابل توجهی جمعیت سوسک فیار striped  و سوسک فیار spotted را کاهش می دهد. PGPR همچنین باعث مقاومت سیستم در برابر آفتهای ؟؟؟ می شود P. flaoresens مقاومت سیستم را افزایش داده و از نفوذ سریع ریشه های Heterodera shachtii جلوگیری می کند.
همانطور که اشاره شد ترشحات ریز و باکترها ممکن است نقش مهمی در مقدار مکانیسم های پالایش سبز دارند مثل جلوگیری از رشد پاتوژنهای گیاهی بازدارنده رشد گیاهان، و مکانیسم های مستقیم شامل تثبیت نیتروژن، سنتز سیدروفورها که باعث حل شدن و نگه داشتن آهن در خاک می شود، تولید هورمونهای گیاهی مانند اکسین و سیتوکینین که رشد گیاهان را افزایش می دهد و در آخر قابلیت حل کردن کانیها مثل فسفر.
ریزوباکترهای تولید کننده عامل کلاته فل زی سیدروفور نامیده می شوند که نقش مهمی در حصول چند فلز سنگین دارند. این ماده آلی در کسب Fe3+ بسیار مؤثر است و به میزان قابل توجهی زیست فراهمی آهن پیوند شده با خاک را افزایش می دهد. همچنین معلوم شده است که رشد گیاهان در خاکهای آلوده به فلزات سنگین با کمبود آهن مواجه هستند. توید سیدروفورها توسط باکتریهای ترغیب کننده رشد گیاهان کمک می کند که گیاه آهن کافی را بدست آورد. سیدروفورهای میکروبی از عامل کلاته آهن استفاده می کنند که زیست فراهمی آهن را در ریزوسفر می تواند تنظیم کند. به نظر می رسد که رقابت برای آهن در ریزوسفر، توسط میل ترکیبی سیدروفورها برای آهن، کنترل می شود و سرانجام ساختمان جمعیت زیروسفر تعیین می شود. فاکتورهای مهمی که در ریزوسفر شرکت دارند غلظتی از انواع متغیرهای سیدروفورها، مکانهای تبادلی و قابلیت استفاده کمپلکسهای آهن برای میکروبها و گیاهان می باشد. جالب اینکه میل ترکیبی سیدروفورهای گیاهی نسبت به میل ترکیبی سیدروفورهای میکروبی برای آهن کمتر است، اما گیاهان برای یک رشد طبیعی به غلظت کمتری از ‌آهن نیاز دارند. تعدادی از PGPR ها که رشد ریشه های گیاهان متفاوت مثل فرول هندی را تحریک می کنند دارای آنزیم کننده های تجزیه کننده ACC هستند که مقدار ACC را هیدرولیز کرده و کاهش می دهند که ACC یک شکل اولیه از هورمون گیاهی اتیلن می باشد و در نتیجه این عمل سنتز زیستی اتیلن توسط گیاهان کاهش می یابد. که این مدلی است که در آن چگونگی پیوند PGPR ها در بذرها یا ریشه گیاهان در غلظت کمتری از اتیلن را نشان می دهد و با این کار از اثر بازدارنده اتیلن برای طویل شدن ریشه ها جلوگیری می کند که این قبلاً توسط Glick پیشنهاد شده بود. در بعضی از گیاهان ACC از زمینه ها با بذرها ترشح می شود و توسط باکتریها جذب می شود و توسط آنزیم تجزیه کننده ACC به آمونیا و a-ketobutyrate و با این تجزیه ACC در گیاهان به طور همزمان اتیلن گیاه کاسته شده و طول ریشه افزایش می یابد. برای حفظ شیب داخلی و خارجی ACC گیاهان باید ACC بیشتری ترشح کنند سطوح پایین ACC در گیاهان باعث کاهش مقدار اتیلن گیاهان و کاهش ترشحات بازدارنده اتیلن در طویل شدن ریشه گیاهان بذری می شود.
ریزوباکترهای خاک می توانند همچنین به طور مستقیم بر زیست فارهمی فلزات توسط اصلاح خصوصیات شیمیایی مثل pH ،‌ محتوای مواد آلی، حالت احیاء و غیره مؤثر باشند. که این می تواند به آبشوئی خاکهای آلوده به فلز کمک کند. زیست فراهمی فلزات سنگین در خاک تابعی از حلالیت آنها با تغییر pH و محتویات مواد آلی می باشد که فاکتورهای اصلی کنترل کننده خاک هستند. برای مثال یک گونه از Pseudomonas maltophilia نشان داده شده است که  Cr4+ سمی و متحرک را به Cr3+ غیرسمی و غیر متحرک تبدیل می کند، و همچنین در محیط های کوچک تحرک دیگر یونهای مسی مثل Hg2+، Pb2+ و Cd2+ را کاهش می دهد.
PGPR مکانیسم های متفاوتی برای از بین بردن پاتوژنهای گیاهی دارند. که آنها
شامل رقابت برای عناصر غذایی و مکان، آنتی بیوسیسها توسط تولید آنتی بیوتیکها
Viz pyrrolnitrin ، Pyocyanine ، ۲, ۴ diacetylphloro glacinol و تولید سیدروفورها توسط pseudobactin و Viz که محدود می کند فراهمی آهن را که برای رشد پاتوژنها ضروریست. از دیگر واکنشهای مهم در این مورد می توان به این موارد اشاره کرد. محصولاتی از آنزیمهای لیتیک مثل Chitinases و b-1, 3-glucanases که بر کیتین و گلوکان موجود در دیوارة سلولی قارچها را تجزیه می کنند، محصولات HCN و تجزیه محصولات سمی پاتوژنها، بقا و تکثیر باکتریها در محیط و تغییرات میزبان آنها به طور قابل توجهی به جذب و تثبیت فلزاتی مثل منگنز، روی و آهن وابسته اند. برای مثال سلولها ممکن است به میزان زیادی سطوح Zn داخل سلولی را تنظیم کنند و چندین نوع پروتئین را برای پیوند شدن و انتقال روی تغییر دهند. باکتریها همچنین می توانند پروتئینهای انتقال دهنده سولفات را که در غشاء پلاسمای ریشه قرار داشته و سلنات را نیز انتقال می دهد را تحریک کنند. جیوه معدنی که در بیشتر گیاهان جذب می شود هنوز به درستی مطالعه نشده است اما با جذب غیرفعال از کمپلکس lipophlic chloride در فیتوپلانکتونها مرتبط است.

کاوشی در میکروب خاک

کاوشی در میکروب های خاک

میکروب شناسی خاک

خاک مخلوط نسبتا پیچیده ای از مواد معدنی جامد (صخره ها و کانی ها) آب، هوا و جانداران و فرآورده های آنها می باشد. در مواد خاک تغییرات شیمیایی و فیزیکی متعددی رخ می دهد. فوقانی ترین لایه خاک از لحاظ حضور جانداران حائز اهمیت می باشد. بافت فیزیکی، ترکیب شیمیایی، منشا، عمق و حاصلخیزی این لایه فوق العاده متفاوت است.

میکروب های خاک

خاک یکی از مخازن عمده میکروب ها محسوب می شود. خاک زراعی مرغوب به وسعت زمین فوتبال محتوی توده میکروبی است به وزن یک گاو، که در آن زمین می چرخد. ولی ظرفیت متابولیکی این تعداد انبوه میکروب ها احتمالا صد هزار برابر گاو مـی باشد. با این حال، اندازه گیـــری دی اکسید کربن رها شده از خاک و شواهد دیگر نشان می دهد که میکروبها در شرایط کمبود مواد غذائی به سر برده و با سرعت کمی تولید مثل می کنند. هنگامیکه مواد غذائی به خاک افزوده می شود، توده های میکروبی و فعالیت آنها به سرعت افزایش می یابد و در نتیجه مواد غذائی خاک مجددا کم می شود و در این حال در سرعت پائین به تولید مثل خود ادامه می دهند. فراوان ترین میکروب ها در خاک باکتریها هستند، خاک باغچه در هر گرم محتوی میلیون ها باکتری است.

در چند سانتیمتر از بخش فوقانی خاک تعداد میکروب ها حداکثر بوده و به تدریج هر چه عمق بیشتر می شود، تعداد آنها رو به کاهش می گذارد. تعداد باکتری ها را با روش کشت در بوات تعیین می کنند و احتمالا تعداد واقعی آنها دقیقا تخمین زده نمی شود. زیرا، یک نوع محیط کشت یا شرایط رشد نمی تواند امکانات لازم را برای رشد فراوان انواع میکروب ها در خاک فراهم سازد.

آکتینومیست ها گر چه جزء باکتریها رده بندی می شوند، ولی بطور جداگانه در خاک مورد مطالعه قرار می گیرند. این دسـته از میکروب ها ماده ای به نام ژئو زمین در خاک تولید می کنند که بوی کپک زده به خاک می دهد. در این دسته از میکروب ها تولید مثل بوسیله اسپورهای غیر جنسی و قطعه قطعه شدن میسلیوم انجام می گیرد. توده واقـعی زیاگـان (توده کـلـی جانداران در حجم معین) در مورد آکتینومیست ها احتمالا در حد باکتری ها است. این دسته از میکروب ها بویژه گونه های استرپتومیسس از لحاظ تولید آنتی بیوتیک اهمیت دارند.

قارچـها به تـعداد کـمتر از باکـتری ها و آکتـیـنومیـسـت ها در خـاک یافـت مـی شـوند. چون بسیاری از کلـنی های قارچی که از تندش اسپور غیر جنسی در محیط های کشت تشکیل می شود، شمرده می شود. لذا، رابطه واقعی بین شمارش و توده قارچها مورد تردید قرار می گیرد. مجموع توده قارچها احتمالا برابر مجموع توده باکتری ها و آکتینومیست ها می گردد، زیرا، ابعاد میسلیوم قارچ چندین بار بیشتر از ابعاد سلول های باکتری است. کپک ها بیش از مخمر ها در خاک دیده می شوند.

جلبک ها و سیانوباکترها گاهی توده های انبوهی بر روی خاک های مرطوب تشکیل می دهند و همچــنین در خاک های خشک بیابانی نیز دیده می شوند. این دسته از میکروب ها غالبا در لایه سطحی خاک جائیکه تابش نور خورشید، آب و دی اکسید کربن فراوان است، رشد می کنند. معهذا، تعداد زیادی از جلبک ها و سیانوباکترها تا عمق ۵۰ سانتیمتری خاک نیز دیده می شوند. اهمیت این دسته از میکروب ها و تغییراتی که در محیط ایجاد می کنند، در مواد خاصی جالب توجه است. بعنوان مثال، تثبیت ازت جوی در مراتع، نواحی توندرا توسط برخی از گونه های سیانوباکترها انجام می گیرد و در نواحی بیابانی بعد از بارندگی این عمل سیانوباکترها در حاصلخیزی خاک اهمیت دارد.

میکروب های بیماری زا در خاک

برای میکروب های بیماریزای انسانی که به زندگی انگلی عادت کرده اند، خاک محیط نامساعدی است. حتی برخی انواع بیماریزای نسبتا مقاوم نظیر گونه های سالمونلا هنگامیکه وارد خاک می شوند، فقط مدت چند هفته یا چند ماه می توانند زنده بمانند. اغلب میکروب های بیماریزای انسانی که قدرت زندگی را در خاک دارند، انـواع اسپوردار می باشند. اسـپـوربا سیلوس آنتراسیس (عامل سیاه زخم در حیوانات) در برخی از خاکها، دهها سال به حالت زنده به سر برده و سرانجام هنگامیکه بوسیله حیوانات چراگر خورده می شود، تندش حاصل می نماید. در مدفون کردن لاشه حیوان آلوده به سیاه زخم، احتیاط لازم را باید به کار گرفت تا از آلوده شدن خاک بوسیله اسپورهای این باکتریها جلوگیری شود.

کلاستریدیوم تتانی (عامل کزاز)، کلاستریدیوم بوتولینم (عامل بوتولیسم) و کلاستریدیوم پر فرنجنس (عامل قانقرن گازی) نیز مثالهای دیگری از میکروبهای بیماریزای اسپوردار ساکن خاک می باشند. از این محیط این میکروبها در مواد غذائی یا نواحی زخمی بدن وارد شده و پس از رشد سمومی ایجاد می کنند.

میکروبهای بیماریزا در گیاهان غالبا ساکن خاک می باشند. اکثر میکروبهای بیماریزای خاک را قارچها تشکیل می دهند، زیرا، این دسته قادرند در رطوبت کم سطح گیاهان رشد نمایند. بسیاری از زنگ ها، سیاهک ها، سوختگی ها و پژمردگی ها در گیاهان بوسیله قارچهائی که قادرند بخشی از چرخه زندگی خود را در خاک طی کنند، ایجاد می گردد. برخی از میکروبـهای خاکزی در حشـرات بیماریـزا هسـتند و از ایـنرو می توان برای مبارزه با آفات از آنها استفاده کرد. بعنوان مثال، باسیلوس ترانجینسیس خاکزی بوده و در لارو بسیاری از حشرات بیماریزا است و امروزه از آن برای کنترل حشـرات استـفـاده می شود. اسپور بلعیده شده بوسیله حشره تندش یافته و باسیل حاصل کریستال پروتئینی سمی تولید می کند، که سرانجام حشره را می کشد. در خاک انواع دیگری از میکروبهای بیماریزا در حشرات یافت می شود مانند ویروس ها و قارچها و تحقیقات در مورد آنها برای استفاده جهت مبارزه با آفات در حال پیشرفت است.

تاثیر میکرو ارگانیسم ها در روی خاک

با وجود آنکه بعضی از میکرو ارگانیسم ها در گیاهان ایجاد بیماری می کنند و اکثرا این بیماریها در مزرعه توسط آب پخش می شوند، ولی حیات خاک وابستگی زیادی به فعالیت میکرو ارگانیسم های آن دارد.

فوائد این میکرو ارگانیسم ها عبارتند از:

۱- ایجاد خاک در اثر تجزیه سنگها و صخره ها

۲- استحکام خاک: توسط میکرو ارگانیسم های رشته ای مانند قارچ ها، استرپتومیست ها، اکتینومیست ها و جلبک ها.

۳- حفظ تعادل اکولوژی در خاک: این تعادل توسط باکتریوفاژها، ویروس ها، پروتوزئرهای شکاری و میکسو باکتریها انجام می گیرد که با خوردن میکرو ارگانیسم های دیگر در فلور میکروبی خاک تعادل به وجود می آورند.

۴- تجزیه سموم کشاورزی

۵- از بین بردن حشرات موذی: بسیاری از باکتری ها بر ضد حشرات توکسین ایجاد می کنند. از این میان باسیلوس پوپیلیه که سوسک ژاپنی را از بین می برد و باسیلوس تورنجینسیس که بر ضد پشه مالاریا استفاده می شود را می توان نام برد.

۶- چرخه عناصر: میکرو ارگانیسم ها نقش مهمی در چرخه کربن و ازت دارند و بیشتر ازت موجود در خاک توسط باکتری ها تامین می گردد و در اثر فتوسنتز CO2 به مواد آلی تبدیل می شود و میکرو ارگانیسم ها در اثر تجزیه این مواد  CO2 را به جو بر می گردانند.

باکتری های موجود در خاک

با وجود آنکه باکتری ها زیاد در خاک وجود دارند، ولی بعضی از آنها اهمیت بیشتری در خاک دارند. به طور کلی در خاکهای با ظرفیت ۲۰ درصد رطوبت میکرو ارگانیسم ها به صورت فعال وجود دارند. بعضی از باکتریها مانند کلستریدیوم و باسیلوس به علت داشتن اسپور در خاک خشک نیز دیده می شوند. باکتری های خاک نقش اصلی را در چرخه عناصر دارند و مهمترین آنها عبارتند از:

باکتری ها هوازی و میکرو آئروفیلیک میله ای یا کوکسی گرم منفی.

این دسته از باکتری ها در گروه ۴ برگی قرار گرفته اند و اکثر آنها میله ای و یا کوکسی گرم منفی می باشند.

جنسهای مهم این گروه عبارتند از:

آگروباکتریوم

این باکتری گرم منفی است و دارای پلاسمید Ti می باشد و بیماری گال را به سیب زمینی و گوجه فرنگی و تنباکو انتقال می دهد. امروزه از این باکتری در مهندسی ژنتیک برای وارد کردن ژن مطلوب به گیاه استفاده می کنند. بعضی از گونه های این باکتری فاقد قدرت ایجاد گال می باشند.

ازتوباکتر

این باکتری میله ای تاکوکسی گرم منفی است، در حالی که تشکیل اسپور نمی دهد. گاهی کیست ایجاد می کند، توسط فلاژن پیرامونی حرکت می کند، ول‍ی گونه های غیر متحرک نیز در میان آنها وجود دارد. این باکتری تثبیت کننده ازت است و ۱۰ میلی گرم نیتروژن به ازای مصرف هر گرم قند تولید می کند. برای تثبیت ازت به مولیبدن و یا وانادیوم احتیاج دارد. کاتالاز این باکتری مثبت است و در ۴/۸-۵/۸ pH رشد می کنند. تعداد آن در اطراف ریشه ها بیشتر است.

آزوموناس

یک باکتری گرم منفی میله ای است که قادر به تشکیل کیست نمی باشد. کاتالاز مثبت بوده و در شرایط اسیدی ۸/۴-۶/۴ تثبیت ازت انجام می دهد.

آزوریزبیوم

یک باکتری گرم منفی تثبیت کننده ازت است. ولی باوجود آنکه خود باکتری هوازی است، تثبیت ازت را در شرایط میکرو آئروفیلیک انجام می دهد.

بیژرنکیا

به صورت میله ای و یا خمیده در مناطق حاره ای وجود دارد.

موچوآ

این باکتری تثبیت ازت را در شرایط هوازی و یا میکرو آئروفیلیک انجام می دهد و دارای کیست و کپسول است و در ۳-۱۰pH  قادر به رشد است.

برادی ریزوبیوم

یک باکتری گرم منفی تشکیل دهنده غده در سویا می باشد. بعضی از گونه های آن در حالت آزاد نیز قادر به تثبیت ازت می باشد. این باکتری توسط تاژکهای قطبی حرکت می کند.

دلئیا

این باکتری شدیدا نمک دوست است و در خاکهای شور یافت می شود. ولی اکثر گونه های آن دریازی می باشند.

درکسیا

یک باکتری میله ای گرم منفی تثبیت کننده ازت می باشد که به صورت اتوتروفی نیز می تواند از هیدروژن و متان به عنوان منبع انرژی استفاده کند. در خاکهای حاره ای یافت می شود.

پسودوموناس

یک باکتری میله ای گرم منفی، متحرک و هوازی می باشد که تست اکسیداز آن مثبت و یا منفی و کاتالاز مثبت می باشد.

ریزوبیوم

یک باکتری میله ای متحرک گرم منفی همراه با ذخیره چربی پلی B هیدروکسی بوتیرات است. این باکتری قادر به ایجاد غده در گیاهان بوده و ازت را تثبیت می کند.

ریزوموناس

یک باکتری گرم منفی بیماریزا در کاهو می باشد. این باکتری اکسیداز و کاتالاز مثبت است.

گزانتوباکتر

این باکتری ها پلی مورف، غیر متحرک و یا متحرک، کاتالاز مثبت و گرم منف‍ی هستند.

گزانتوموناس

باکتری های میله ای بدون ذخیره چربی می باشند و احیاء نیترات را انجام نمی دهند. اکسیداز منفی و کاتالاز مثبت بوده و مانند گزانتوباکتر کلنی های رنگی تولید می کنند.

باکتری های احیا کننده سولفات

این گروه از باکتری ها شدیدا ب‍ی هوازی، گرم منفی و تولید کننده SH2 می باشند و طبق تقسیم بندی برگی در گروه ۷ قرار گرفته اند.

این گروه از ۴ زیر گروه تشکیل شده است:

الف: زیرگروه اول شامل باکتری های منفی اسپوردار مانند دسولفوتو ماکولوم می باشد.

ب: زیر گروه دوم باکتری های تولید کننده استات از مواد آلی می باشند. مانند دسولفو لوبوس، دسولفو موناس، دسولفو میکروبیوم و دسولفو ویرید.

ج: زیر گروه سوم باکتری هایی می باشند که SH2 تولیدمی کنند و ترکیبات آلی را به CO2 تبدیل می کنند. مانند دسولفو باکتر، دسولفو باکتریوم و دسولفو کوکوس.

د: زیر گروه چهارم باکتری های تولید کننده SH2 و ترموفیل می باشند، مانند دسولفورو موناس.

باکتری های بی هوازی، فتوسنتز کننده

این باکتری ها در شرایط بی هوازی در مجاور نور یافت می شوند و بیشتر در پساب و شالیزارهای برنج وجود دارند. این باکتریها در گروه ۱۰ برگی قرار گرفته اند و ۷ زیرگروه در آنها وجود دارد.

زیر گروه اول

این باکتری ها از SH2 به عنوان منبع الکترون برای تثبیت CO2 استفاده می کنند و گوگرد را درون سلول رسوب می دهند.

این گروه دارای کلروفیل a و b می باشند. مانند کروماتیوم، تیوکاپسا، تیوسیستیس، تیواسپیریلیوم.

زیر گروه دوم

این باکتری ها قادرند از سولفید و یا سولفات به عنوان منبع الکترون استفاده کنند. دارای کلروفیلa  وb  می باشند. ولی رسوب گوگرد برون سلولی است، مانند اکتوتیوردوسپپیرا.

زیر گروه سوم

این باکتری ها با وجود آنکه فتوسنتز انجام می دهند، ولی مواد آلی را نیز جذب می کنند. ممکن است از سولفید یا تیوسولفات بعنوان منبع الکترون برای تثبیت CO2 استفاده کنند و گوگرد را به صورت برون سلولی رسوب دهند و بعضی از آنها به نیاسین، تیامین و ریبوتین برای رشد احتیاج دارند. مانند رودو باکـتر، رودو میـکروبیوم، رودو سپودوموناس، رودو اسپـیریلیوم

زیر گروه چهارم

این باکتری قادر به مصرف ترکیبات گوگردی به عنوان منبع الکترون نمی باشند. شدیدا بی هوازی و دارای باکتریو کلروفیل g می باشند، مانند هیلو باسیلوس و هیلو باکتریوم.

زیر گروه پنجم

این باکتری ها سولفید و یا سولفور را به عنوان منبع الکترون برای تثبیت CO2 به کار می برند و رسوب سولفور را در بیرون از سلول به جا می گذارند، مانند کلروبیوم دارای باکتریو کلروفیل c وd  می باشند. بعضی از باکتریهای قهوه ای در این گروه کلروفیل e دارند.

زیر گروه ششم

باکتری های این گروه رشته ای و دارای حرکت لغزنده می باشند. قادر به مصرف مواد آلی می باشند و مواد آلی را به عنوان منبع الکترون ترجیح می دهند، مانند کلروفلکس و هلیو تریکس

زیر گروه هفتم

باکتری های این گروه هوازی، شیمیو هتروتروف می باشند و دارای باکتریو کلروفیل a هستند، مانند اریترو باکتر.

باکتری های اتوتروف

باکتریهای این گروه به سه زیر گروه تقسیم می شوند:

زیر گروه ۱

این باکتری ها اکسید کننده گوگرد می باشند، ولی فتوسنتز کننده نیستند. اکثر این باکتریها گرم منفی هوازی می باشند. اکسیداسیون گوگرد را در شرایط هوازی انجام می دهند، مانند ماکرو موناس، تیو باکتریوم، تیو دندرون، تیو اسپیرا، تیوولوم و تیو باسیلوس.

زیر گروه ۲

باکتری های این گروه زیر گروه آهن و منگنز را اکسید و یا ذخیره می کنند. این باکتریها نیز گرم منفی هوازی هستند و باکتریهای مگنتو تاکتیک جزء این زیر گروه هستند. باکتریهای این گروه عبارتند از گالیونلا، لپتواسپیریلوم، متالوژنیوم، سیدرو کاپسا، سیدرو کوکوس و سولفو باسیلوس

زیر گروه ۳

باکتریهای نیتریـفیـکاتور در این زیر گروه قرار دارند و به دو بخش A و B تقسـیم می شوند. در بخـش A باکـتریهای اکـسـید کـننده نیـتریت مانـند نیترو باکتر، نیترو سپیرا و نیترو کوکوس وجود دارند. باکتریهای این بخش همگی گرم منفی هوازی بدون اسپوراتوتروف می باشند. باکتریهای بخش B باکتریهای اکسید کننده آمونیاک می باشند. این باکتریها عبارتند از نیتروزوموناس، نیترو کوکوس و نیتروزواسپیرا.

باکتری های زائده دار جوانه زن

این گروه از باکتری ها دارای زائده و خار می باشند. به زائده های آن پروستکا می گویند. معمولا در چرخه عناصر خاک نقشی ندارند و همگی هتروتروف می باشند. بعضی از آنها مانند هیفومیکروبیوم، لبریز و استلا آبزی می باشند.

گالیونلا با وجود آنکه جزء باکتریهای اکسید کننده آهن گرم منفی می باشند، ولی به علت داشتن زائده و پایه در این گروه قرار می گیرند.

باکتری های غلافدار

این باکتری ها همگی گرم منفی، واجد غلاف و اکثرا آبزی می باشند و به ندرت در خاک دیده می شوند. مانند کلونوتریکس، کرنوتریکس، لپتوتریکس و اسفروتیلوس.

لپتوتریکس نیز قادر به اکسید کردن منگنز و آهن می باشد، ولی از آن به عنوان منبع انرژی استفاده نمی کند.

باکتری های لغزنده غیر فتوسنتز کننده

این گروه نیز باکتری گرم منفی غیر فتوسنتز کننده می باشند. بعضی از آنها منفرد (مانند فلکسی باکتر) و بعضی رشته ای (مانند بژیاتوا) می باشند. اکثرا هوازی هستند، ولی در شرایط میکرو آئروفیلیک نیز وجود دارند. بعضی از باکتریهای این گروه با وجود آنکه هتروتروف هستند، ولی قادر به اکسید کردن گوگرد می باشند. مانند بژیاتوآ، تیوپلوکا و تیوتریکس. تیوتریکس آرایش رزت مانند دارد و در اطراف چشمه های آب گوگردی دیده می شود.

باکتری های اسپوردار

این باکتریها گرم مثبت، هوازی و یا بی هوازی می باشند. گسترش آنها در خاک بسیار است و در پوسیدگی ترکیبات آلی و کودهای حیوانی و کمپوست نقش دارند. چون قادر به تولید اسپور می باشند، در شرایط نامساعد مقاومند و به اسپور تبدیل می شوند. باسیلوس و آمفی باسیلوس هوازی می باشند، در حالی که کلستریدیوم و دسولفوتوماکولوم بی هوازی هستند.

باکتری های گرم مثبت، بی نظم، بدون اسپور

این گروه از باکتریها گسترش بسیاری در خاک دارند و در تشکیل خاک و یا تجزیه ترکیبات گزانتوبیوتیک مؤثر هستند. بعضی از آنها هوازی و بعضی از آنها بی هوازی هستند. مهمترین باکتریهای خاکزی این گروه عبارتند از اکتینومایسس، آتروباکتر، سلولوموناس، کورینه باکتریوم، یوباکتریوم، وپروپیونی باکتریوم.

میکوباکتریوم ها

این باکتریها گرم مثبت اسیدفاست، هوازی و هترتروف می باشند. این باکتریها کند رشد می باشند و جداسازی آنها مشکل است، ولی در خاک، خاک برگ و کود وجود دارند. در تجزیه علف کش ها و حشره کش ها و تجزیه سموم مؤثر می باشند.

اکتینومیست ها

۴۰ درصد از باکتریهای خاک در این گروه قرار دارند. باکتریهای استرپتومیست، نوکاردیافورم، اکتینومیست و فرانکیا در این گروه قرار گرفته اند. این دسته از باکتریها به علت آنکه رشته ای هستند، باعث استحکام بافت خاک می شوند و آن را در مقابل باد و باران حفظ می نمایند. بعضی از این باکتریهای این گروه گرم مثبت می باشند و اکثرا تولید کننده آنتی بیوتیک می باشند و در نتیجه تعادل اکولوژی در خاک بوجود می آورند. باکتریهای گروه های دیگر برگی کمتر در خاک یافت می شوند.

ویروسها و خطرات انها

ارتومیکزوویروس ها (ویروس های آنقلوانزا)

بیماری های تنفسی در امریکا، بیش از نیمی از موارد بیماری های حاد را تشکیل می دهد. در این میان، ارتومیکزوویریده (ویروس های آنفلوانزا )، عامل عمده ای در ایجاد بیماری و مرگ ناشی از بیماری های تنفسی به حساب می آید. موارد عفونت گاهی به طور اپیدمی در سراسر جهان انتشار می یابد. ویروس انفلوانزا، عامل بیش از میلیون ها مورد مرگ در سراسر جهان بوده است. به علت خاصیت جهش زایی و فراوانی ترتیب دوباره ژنتیکی در ارتومیکزوویروس ها ، که موجب تغییرات عمده آنتی ژنی در گلیکوپروتئین های سطحی ویروس می شود، ویروس های انفلوانزا در برابر اقدامات پیشگیری، مقاومت می کنند. خصوصیات آنتی ژنی ویروس آنفلوانزای Aبه طور ممتد و به مقدار زیاد تغییر می یابد و به همین علت، عامل مهمی در اکثر اپیدمی های انفلوانزا به حساب می آید. تغییرات آنتی ژنی گاهی در ویروس انفلوانزای Bنیز مشاهده می شود که موجب بیماری های اپیدمی می گردد. خصوصیات آنتی ژنی ویروس آنفلوانزای C پایدار است.این ویروس موجب بیماری خفیفی در انسان می شود.

طبقه بندی و نامگذاری

جنس ویروس آنفلوانزای A شامل نژادهای ویروس آنفلوانزای تیپ A انسان و حیوان؛ جنس ویروس آنفلوانزای B شامل تیپ B انسانی می باشد. ویروس آنفلوانزای C ویروس آنفلوانزای تیپ C انسان و خوک را در بر دارد.

تفاوت های آنتی ژنی در دو پروتئین ساختار داخلی، پروتئین M وNP، موجب تقسیم بندی ویروس های آنفلوانزا به انواع A،B،C شده است. این پروتئین ها، هیچ گونه واکنش متقاطعی را در بین این سه تیپ ویروس از خود نشان نمی دهند. از تغییرات آنتی ژنی موجود در گلیکوپروتئین های سطحی (HA وNA) همچنین در تعیین زیر تیپ آنها استفاده می شود. فقط تیپ A زیرتیپ دارد.

سیستم نامگذاری استاندارد برای ویروس آنفلوانزا شامل اطلاعات زیر می باشد:

نوع ویروس، نوع میزبان، مکان ایزوله اولیه ویروس، شماره نژاد و سال ایزوله. نوع آنتی ژنیHA وNA در ویروس آنفلوانزای تیپ A در پرانتز بیان می شود. چنانچه از انسان ایزوله شده باشد، آن را نشان نمی دهند.

پاتوژنز و پاتولوژی

ویروس انفلوانزا از فردی به فرد دیگر توسط ترشحات تنفسی یا تماس با دست ها یا سطوح آلوده انتشار می یابد.

ابتدا تعداد کمی از سلول های اپی تلیوم تنفسی آلوده می شوند. چنانچه تعدادی از ذرات ویروس توسط رفلکس های سرفه بیرون رانده نشوند و از خنثی شدن توسط آنتی بادی ها IgA اختصاصی که از قبل وجود داشته یا از غیر فعال شدن توسط مهار کننده های غیر اختصاصی موجود در ترشحات مخاطی دور بمانند، ویریون های جدید تولید می شوند. ویریون های جدید به سلول های مجاور انتشار می یابند و در آنجا، چرخه تکثیر ویروس تکرار می شود. نورآمینیداز ویروس، خاصیت چسبندگی غشاء مخاطی را در مجاری تنفسی کاهش داده و در نتیجه، گیرنده های سطحی سلول را بدون پوشش می کند و انتشار مایع حاوی ویروس را به بخش های پایین تر مجاری تنفسی تسریع می نماید. در مدت زمان کوتاهی، بسیاری از سلول های تنفسی آلوده شده و حتی می میرند.

دوره کمون بیماری، از زمان آلودگی با ویروس تا شروع بیماری حدود یک تا چهار روز است که به مقدار ویروس وارد شده به بدن و حالت ایمنی میزبان بستگی دارد. انتشار و سرایت ویروس، از روز قبل از بروز علائم بیماری شروع شده و در مدت ۲۴ ساعت به میزان حداکثر می رسد و به مدت یک تا دو روز در حد حداکثر باقی مانده و پس از ۵ روز به سرعت کاهش می یابد. ویروس عفونی به ندرت از خون به دست آمده است.

اینترفرون در حدود یک روز بعد از شروع انتشار ویروس در ترشحات تنفسی مشاهده می شود. ویروس های آنفلوانزا به اثرات ضدویروسی اینترفرون حساس هستند و تصور می شود که پاسخ اینترفرون به بهبودی میزبان کمک می کند. پاسخ آنتی بادی و همچنین پاسخ سلولی اختصاصی بعد از یک تا دو هفته دیگر مشاهده می شود.

عفونت های آنفلوانزا موجب تخریب سلولی و اختلال در مخاط سطحی مجرای تنفسی می شوند، اما لایه های بنیادی اپی تلیوم را متأثر نمی سازند. بهبودی کامل آسیب سلولی حدود یک ماه طول می کشد. به علت آسیبی که ویروس به اپی تلیوم مجرای تنفسی وارد می سازد، مقاومت مجرای تنفسی علیه تهاجم باکتری هایی مانند استافیلوکوک، استرپتوکوک، پنوموکوک و هموفیلوس آنفلوانزا کاهش می یابد.

تورم و نشت سلول های تک هسته ای در پاسخ به مرگ سلول و پوسته پوسته شدن مجاری تنفسی با تکثیر ویروس همراه بوده و علائم موضعی بیماری می باشد. بروز علائم عمده سیستمیک در بیماری آنفلوانزا احتمالا منعکس کننده تولید سایتوکین ها می باشد.

یافته های بالینی

ویروس آنفلوانزا در اصل دستگاه تنفسی را مورد حمله قرار می دهد. این ویروس برای افراد پیر، بسیار جوان و افرادی که تحت مراقبت های پزشکی قلبی، دیابت یا سرطان هستند، خطرناک است.

الف ) انفلوانزای بدون عارضه :

علائم بیماری انفلوانزا معمولا بطور ناگهانی ظاهر شده و شامل لرز، سردرد و سرفه خشک می باشد که با تب بالا، دردهای عضلانی، بی قراری و بی اشتهایی دنبال می شود. تب معمولا سه تا پنج روز ادامه دارد، همزمان با آن، علائم عمومی بروز می کند. علائم تنفسی به مدت سه الی چهار روز دیگر ادامه دارد. سرفه و ضعف ممکن است به مدت دو تا چهار هفته بعد از این که علائم فروکش نمودند، پایدار بماند. عفونت های خفیف و بدون علائم بالینی نیز مشاهده می شود. علائم فوق ممکن است به وسیله به وسیله هر نژادی از ویروس انفلوانزای A یا B ایجاد شود. برعکس، ویروس انفلوانزای C، سندرم انفلوانزای فوق را ایجاد نکرده و علائم آن معمولا به صورت بیماری سرماخوردگی ظاهر می شود. سرفه و احتقان ممکن است چندین هفته باقی بماند.

علائم بالینی انفلوانزا در کودکان مشابه بزرگسالان است، اگرچه ممکن است کودکان، تب شدیدتر و علائم بیشتری از ناراحتی گوارشی را نشان دهند. تشنج های وابسته به تب گاهی رخ می دهند. ویروس های آنفلوانزا A، عامل مهمی در ایجاد حناق (Croup) در کودکان کمتر از یک سال می باشد. بالاخره ممکن است التهاب گوش داخلی بروز می کند.

هنگامی که بیماری آنفلوانزا به شکل اپیدمی ظاهر می شود، یافته های بالینی به حدی است که تشخیص موارد بیماری به سهولت انجام می گیرد. موارد پراکنده ( اسپورادیک ) را نمی توان بر اساس یافته های بالینی تشخیص داد، چون تظاهرات بیماری را نمی توان از سایر پاتوژن های مجرای تنفسی از هم متمایز نمود. در هرحال، پنومونی شدید ویروسی که عارضه ای از عفونت با ویروس آنفلوانزای A است و به ندرت توسط سایر ویروس ها ایجاد می شود.

ب ) پنومونی :

عوارض شدید بیماری انفلوانزا معمولا در افراد مسن و ضعیف بویژه در مبتلایان به بیماری های مزمن رخ می دهد و به نظر می رسد بارداری یک عامل خطر در ایجاد عوارض کشنده ریوی در برخی اپیدمی ها است. افزایش موارد مرگ در هنگام اپیدمی انفلوانزا اغلب به موارد پنومونی، بیماری های قلبی- ریوی می باشد.

عامل عارضه عفونت های انفلوانزایی که موجب پنومونی می تواند ویروس یا باکتری یا اشتراکی از هر دو باشد. در این موارد، افزایش ترشح مخاطی باعث می شود عوامل ویروسی یا باکتریایی به سهولت به درون مجرای تنفسی تحتانی وارد شوند. عفونت انفلوانزا موجب افزایش حساسیت بیماران به عفونت مجدد باکتریایی می شود و این امر منجر به اختلال عمل مژه های سلول و سلول های فاگوسیتی و فراهم شدن محیطی غنی جهت رشد باکتری توسط ترشح آلوئول ها می گردد.

پاتوژن های باکتریایی اغلب استافیلوکوک آورئوس، استرپتوکوک پنومونیه و هموفیلوس انفلوانزا هستند.

پنومونی حاصل از همکاری ویروس – باکتری تقریبا سه برابر بیشتر از پنومونی اولیه انفلوانزا روی می دهد. عفونت بعد از بیماری انفلوانزا، توسط استافیلوکوک اورئوس فراوان رخ داده و میزان مرگ، حدود ۴۲ درصد است. اساس مولکولی که برای عفونت مشترک ویروس و باکتری پیشنهاد شده، بدین صورت است که بعضی از نژادهای استافیلوکوک اورئوس، نوعی پروتئاز را ترشح می کنند که باعث شکافتنHAویروس انفلوانزا شده و بدین وسیله، تولید ویروس های عفونی در ریه افزایش می یابد.

ج ) سندرم ری :

سندرم ری، نوعی انسفالوپاتی حاد در کودکان و نوجوانان است که معمولا بین سنین ۲ تا ۱۶ سال رخ می دهد. میزان مرگ و میر بالا ( حدود ۱۰ تا ۴۰ درصد ) است. علت بروز سندرم ری شناخته نشده است. این سندرم به عنوان عارضه ای از انفلوانزای A و B و عفونت های ناشی از هرپس ویروس و واریسلا – زوستر شناسایی شده است. احتمال دارد که ارتباطی بین مصرف سالیسیلات ها و ایجاد سندرم ری وجود داشته باشد.

درصد بروز سندرم با کاهش مصرف سالیسیلات ها در کودکانی که سندرم هایی شبیه انفلوانزا دارند، کاهش می یابد.

ایمنی

ایمنی نسبت به بیماری انفلوانزا برای تمام عمر است و اختصاصی زیر تیپ می باشد. آنتی بادی های ضد HA و NA در ایجاد ایمنی افراد علیه بیماری انفلوانزا اهمیت دارند، در صورتی که آنتی بادی علیه سایر پروتئین های ویروسی، اثر محافظت کننده ای ندارد. مقاومت در برابر آغاز عفونت به آنتی بادی ضد هماگلوتینین مربوط می شود، در صورتی که میزان کاهش تهاجم ویروس و کم شدن توانایی فرد بیمار در انتشار ویروس به افرادی که در تماس با عامل هستند، به آنتی بادی علیه نورآمینیداز مربوط می شود. آنتی بادی علیه ریبونوکلئوپروتئین، اختصاصی تیپ بوده و در سروتیپ کردن ایزوله های ویروس ( آنفلوانزای AوB) مفید می باشد.

ایمنی فرد در برابر عفونت به آنتی بادی های موجود در سرم و آنتی بادی IgA موجود در ترشحات بینی ارتباط دارد. آنتی بادی ترشحی موضعی احتمالا در جلوگیری از عفونت اهمیت بیشتری دارد. آنتی بادی های سوم به مدت چندین ماه تا چندین سال باقی می مانند، در حالی که آنتی بادی های ترشحی موضعی به مدت کوتاهی معمولا ( فقط چند ماه ) دوام دارند. آنتی بادی همچنین دوره بیماری را تعدیل می کند. چنانچه فردی که میزان آنتی بادی اندکی دارد، با ویروس آنفلوانزا آلوده شود، بیماری در وی خفیف خواهد بود. ایمنی همیشه کامل نمی باشد، زیرا عفونت مجدد با همان ویروس گاهی رخ می دهد.

خاصیت آنتی ژنی سه تیپ از ویروس های آنفلوانزا با هم شباهتی ندارند، بنابراین ایمنی متقاطعی را ایجاد نمی کنند. هنگامی که در یک تیپ ویروسی ، تغییرات خفیف آنتی ژنی ( دریفت آنتی ژنی ) رخ دهد، چنانچه فرد آلوده با این تیپ جدید، آنتی بادی هایی را علیه نژاد اولیه ویروس داشته باشد، به نوع خفیف بیماری مبتلا خواهد شد.

عفونت های بعدی یا ایمنی زایی، پاسخ آنتی بادی را که به اولین زیر تیپ آنفلوانزا در سال های قبل ایجاد شده، تقویت می کند، این قاعده Original antigenic sin نامیده می شود.

تصور شده است که نقش ایمنی سلولی در بیماری آنفلوانزا، پاکسازی عفونت می باشد. احتمالا سلول های T سیتوتوکسیک با متلاشی نمودن سلول های آلوده به بهبودی کمک می کنند. پاسخ لنفوسیت T سیتوتوکسیک، واکنش متقاطع بیشتری را از پاسخ اختصاصی نژاد نشان می دهد ( قادر است سلول های آلوده با هر زیر تیپ از ویروس را متلاشی نماید ) و به نظر می رسد که پاسخ لنفوسیت T سیتوتوکسیک علیه پروتئین های داخلی (NP و M) و گلیکوپروتئین سطحی ایجاد می شود.

تشخیص آزمایشگاهی

نشانه های بالینی عفونت های تنفسی ویروسی به وسیله چندین ویروس مختلف ایجاد می شوند. بنابراین، تشخیص بیماری انفولانزا به ایزوله ویروس، شناسایی آنتی ژن های ویروس یا اسید نوکلئیک ویروس در سلول های بیمار یا اثبات پاسخ ایمونولوژیکی اختصاصی بیمار بستگی دارد.

الف ) ایزوله و شناسایی ویروس :

مواد به دست آمده از شستشوی بینی یا سواب های برداشته شده از گلو سه روز بعد از شروع بیماری بهترین نمونه ها برای جداسازی ویروس هستند. چنانچه نتوان نمونه ها را بلافاصله آزمایش نمود، باید در ۴ درجه سانتی گراد نگهداری گردند، انجماد و آب شدن مجدد، توانایی بیماری زایی ویروس را کاهش می دهد. اگر مدت ذخیره نمونه بیش از ۵ روز باشد باید در ۷۰- درجه سانتی گراد نگهداری گردد.

اگرچه تخم مرغ های دارای جنین و سلول های اولیه کلیه میمون، روش های انتخابی برای ایزوله ویروس های آنفلوانزا می باشند. اما برخی از افراد، از کشت های سلولی استفاده می کنند. کشت های سلولی را در غیاب سرم نگهداری می نمایند تا از عوامل مهار کننده ی غیر اختصاصی ویروس دور باشند.

همچنین به محیط کشت، تریپسین می افزایند تاHA را فعال سازد. در این حالت ، ویروس تکثیر یافته و در سراسر محیط کشت منتشر می شود.

۳ تا ۵ روز پس از انکوباسیون، کشت های سلولی را می توان جهت وجود ویروس، توسط همادسوربشن مورد آزمایش قرار داد یا مایع کشت سلولی را پس از ۵ تا ۷ روز توسط هماگلوتیناسیون آزمایش کرد. اگر نتایج منفی بود، یک پاساژ به کشت های تازه داده می شود. این پاساژ به علت اینکه ایزوله های اولیه ویروس سخت گیرند و به آرامی رشد می کنند، لازم است.

ایزوله های ویروس توسط تست ممانعت از هماگلوتیناسیون ( HI) شناسایی شده و بدین ترتیب تیپ و زیرتیپ آنها مشخص می گردد. بدین منظور، سرم های کنترل از نژادهای شایع باید به کار برده شود. هماگلوتیناسیون ایزوله های جدید به وسیله آنتی سرم با زیرتیپ هم تیپ مهار خواهد شد.

برای تشخیص سریع، کشت های سلولی را در روی لامل در ویال هایی انجام می دهند و یک یا دو روز بعد با آنتی بادی های مونوکلونال برای مشاهده ویروس های تنفسی رنگ آمیزی می کنند. نتایج مثبت با استفاده از آنتی بادی فلورسنت تأیید می گردد.

امکان شناسایی مستقیم آنتی ژن های ویروسی در سلول های پوسته پوسته شده از آسپیره های بینی با بکار بردن آنتی بادی های فلورسانس وجود دارد. این تست، سریع است اما به حساسیت ایزوله ویروس نبوده و نژاد ویروس را شناسایی نمی کند و ویروس ایزوله نمی گردد.

تست های سریع فقط بر اساس مشاهده RNAآنفلوانزا در نمونه های بالینی با بکار بردن واکنش زنجیر پلی مراز ( PCR) انجام می گیرد. روش جدیدی برای مشاهده ویروس انفلوانزای مرغیA/H5( رده آسیایی ) بر پایه  Real time RT-PCRدر سال ۲۰۰۶ تولید شد. این تست جهت آزمون تشخیصی و برای شناسایی این ویروس ها در کشت های ویروسی آزمایشگاهی به کار برده می شود.

ب ) تست های سرولوژی :

آنتی بادی در برابر پروتئین های متفاوت ویروسی ( HA،NA،NP و M) در طی عفونت با ویروس آنفلوانزا تولید می شود. پاسخ ایمنی در برابر گلیکوپروتئین های HA با مقاومت بدن در برابر عفونت در ارتباط می باشد.

از تست های سرولوژی مانند هماگلوتیناسیون می توان استفاده نمود. از آنجا که افراد سالم معمولا دارای آنتی بادی هایی علیه ویروس آنفلوانزا می باشند، به سرم های فاز حاد و نقاهت زیاد است. افزایش تیتر  آنتی بادی به میزان ۴ برابر یا بیشتر برای نشان دادن عفونت آنفلوانزا ضروری است. سرم انسان اغلب دارای مهار کننده های پروتئین مخاطی ( موکوپروتئین ) غیر اختصاصی می باشد که باید قبل از انجام HI، تخریب شود.

چنانچه آنتی ژن مناسبی موجود باشد به وسیله تست HI می توان نژاد ویروس عفونت زا را شناسایی نمود. تست های Nt، حساس ترین تست ها هستند و احتمالا  حساسیت به عفونت را نشان می دهند، اما انجام این تست ها خیلی مشکل و وقت گیر است. تست الایزا از سایر تست ها حساس تر است.

در تلاش برای شناسایی یک سویه ویروس انفلوانزا توسط آنتی بادی بیمار ممکن است به علت وجود پاسخ های خاطره ای به عفونت قبلی ، اختلالاتی در تشخیص به وجود بیاید.

اپیدمیولوژی

ویروس های آنفلوانزا در تمام جهان پراکنده بوده و عامل اپیدمی های سالیانه با شدت های متفاوت هستند. تخمین زده شده که اپیدمی های سالیانه عامل ۳ تا ۵ میلیون بیماری شدید و ۲۵۰ تا ۵۰۰ هزار مرگ در جهان هستند. اثرات اقتصادی شیوع ویروس آنفلوانزای A، به علت بیماری ایجاد شده توسط عفونت ویروس از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است. توجیه اقتصادی بر حسب اندازه اپیدمی، در کشورهای صنعتی، ۱۰ تا ۶۰ میلیون دلار برای هر میلیون جمعیت است.

الگوی اپیدمیولوژی ۳ تیپ انفلوانزا به طور قابل ملاحظه ای با هم تفاوت دارند. ویروس آنفلوانزایC،عامل بیماری های اپیدمی نبوده و فقط عفونت های خفیف تنفسی را به طور اسپورادیک ایجاد می کند. ویروس انفلوانزای B گاهی موجب اپیدمی می شود اما ویروس انفلوانزای تیپ A به سرعت قاره ها را می پیماید و اپیدمی های گسترده ای را به نام پاندمی به وجود می آورد.

حداکثر شیوع بیماری آنفلوانزا در فصل زمستان است. اپیدمی های انفلوانزا در آمریکا معمولا از ژانویه تا آوریل (و در نیم کره جنوبی از می تا آگوست) رخ می دهد. برای باقی ماندن ویروس در جامعه باید زنجیره تماس فرد با فرد وجود داشته باشد. مواردی از فعالیت ویروس را می توان در مراکز بزرگ با تراکم جمعیت در طی سال مشاهده نمود که نشان می دهد، ویروس در جوامع به طور اندمی باقی مانده و موجب عفونت های خفیف یا پنهان می شود.

الف ) تغییرات آنتی ژنی

بروز تناوب های پی در پی بیماری انفلوانزا به علت تغییرات آنتی ژنی در یک یا دو گلیکوپروتئین سطحی ویروس می باشد. هنگامی که در جامعه ای تعداد افراد مستعد کافی باشد، نژاد جدید ویروس موجب اپیدمی می شود. تغییرات آنتی ژنی ممکن است تدریجی باشد ( از این رو، اصطلاح آنتی ژنی ژنیک دریفت را به کار می برند ) که به علت جهش های نقطه ای است که باعث می شود تغییراتی در مکان های عمده آنتی ژنی بر روی گلیکوپروتئین ها به وجود آید . یا ممکن است این تغییرات، ناگهانی و عمده باشد ( از این رو ، اصطلاح آنتی ژنیک شیفت را به کار میبرند ) که به علت ترتیب دوباره ژنتیکی در طی عفونت همزمان با دو ویروس غیر هم نژاد ( ناهم تیپ ) رخ داده است.

تغییرات آنتی ژنتیک دریفت در هر سه تیپ ویروس انفلوانزا دیده شده است. در صورتی که، تغییرات آنتی ژنتیک شیفت فقط در ویروس آنفلوانزای A مشاهده شده است. احتمالا دلیل آن، این است که تیپ های ویروس های آنفلوانزای Bو C محدود به انسان هستند، اما ویروس آنفلوانزای A در پرندگان و سایر حیوانات هم وجود دارد. نژادهای حیوانی ویروس انفلوانزا با ترتیب دوباره ژنتیکی از ژن های گلیکوپروتئین، موجب شیفت آنتی ژنتیک می شوند. ویروس آنفلوانزای A از برخی از پرندگان آبی بویژه اردک، ماکیان مانند بوقلمون، مرغ و خروس، غاز و اردک، از خوک، اسب و حتی از خوک آبی و نهنگ به دست آمده است.

بیماری انفلوانزا به صورت تناوب های پی در پی رخ می دهد و هیچگونه نظم معینی در رویدادهای اپیدمی وجود ندارد. آلودگی با هر نژادی از ویروس، وسعت آنتی ژنتیک دریفت ویروس غالب و ایمنی مبهم را در جامعه منعکس می سازد. فاصله بین اپیدمی های آنفلوانزای Aحدود ۲ تا ۳ سال است، در صورتی که دوره بین اپیدمی های ویروس آنفلوانزای B، طولانی تر بوده و حدود ۳ تا ۶ سال است. هر ۱۰ تا ۴۰ سال، موقعی که زیرتیپی از ویروس انفلوانزای A ظاهر شود، پاندمی ایجاد می گردد. پاندمی آنفلوانزا در سال ۱۹۱۸ ( H1N1 ) ، در سال ۱۹۵۷ (H2H2 ) و در سال ۱۹۶۸ (N3H2 ) روی داد. بعد از سال ۱۹۷۷، ویروس های آنفلوانزای A (H1N1) و (N3H2 ) و B در یک چرخه جهانی بوده اند.

بررسی در مورد شیوع آنفلوانزا، خیلی گسترده تر از هر بیماری دیگری انجام می گیرد تا بتوانند ظهور نژادهای جدید را شناسایی کنند و قبل از وقوع اپیدمی، با تهیه واکسن هایی علیه نژادهای جدید، بیماری را کنترل نمایند. بررسی در حیوانات، به خصوص در پرندگان، خوک و اسب ها نیز ادامه دارد. یافتن ویروسی با هماگلوتینین تغییر یافته، در اواخر بهار در هنگام بروز اپیدمی کوچک، نشان دهنده امکان اپیدمی در زمستان سال آینده است. این علامت اخطار، موج پیشرو نامیده شده که قبل از وقوع اپیدمی های آنفلوانزای A وB مشاهده می شود.

ب ) آنفلوانزای مرغی

آنالیز توالی ویروس های آنفلوانزای A که از چندین میزبان در نقاط مختلف دنیا ایزوله شده است، نشان می دهد که تمام ویروس های انفلوانزای پستانداران از مخزن آنفلوانزای پرندگان ناشی شده اند. از ۱۵ زیر تیپ HA یافت شده در پرندگان، فقط تعداد کمی به پستانداران (H1، H2، H3و H5 در انسان ، H1و H3 در خوک وH3 وH7 در اسب ها ) انتقال یافته اند.

همین طرح در مورد NA مشاهده شده است. ۹ زیر تیپ NA در پرندگان شناخته شده که فقط ۲ تا از آنها در انسان ( N1 و N2) یافت شده است. به نظر می رسد که ویروس های آنفلوانزا در پرندگان به علت عمر کوتاه آنها، تحت تغییر آنتی ژنی قرار نمی گیرند، احتمالا در پرندگان، شرایط مناسب تکثیر ویروس انفلوانزا وجود دارد. این بدان معنی است که ژن هایی که قبلا پاندمی انفلوانزا را درانسان ایجاد کردند هنوز هم بدون تغییر در مخزن پرندگان آبی وجود دارند.

بیماری انفلوانزای پرندگان در ماکیان و بوقلمون و انواع دیگری از حیوانات ، به صورت عفونت های کشنده تا عفونت های مخفی مشاهده می شود. اکثر عفونت های انفلوانزا در اردک ها بدون علائم هستند. ویروس های انفلوانزای اردک در سلول های پوششی مجرای روده تکثیر یافته و به مقدار زیادی همراه مدفوع به داخل آب ریخته می شوند.

این ویروس ها، روز ها و هفته ها در آب باقی می مانند. امکان دارد که انفلوانزای پرندگان، از طریق عفونت موجود در آب، از پرندگان وحشی به پرندگان اهلی و به خوک ها منتقل شود. در تمام نژادهای پاندمی انسان، ترتیب مجدد آنتی ژنی بین ویروس های آنفلوانزای انسان و پرندگان رخ داده است. شواهدی نشان می دهد که خوک ها به عنوان ظروف مخلوط کننده ای برای ترتیب مجدد ژن ها عمل می کنند. چون سلول های آنها حاوی گیرنده هایی است که ویروس های انسان و هم پرندگان را شناسایی می کند .

کودکانی که در سنین مدرسه هستند، حاملین عمده ای در انتقال بیماری آنفلوانزا می باشند. تراکم جمعیت در مدرسه، انتقال ویروس را از طریق ترشحات تنفسی آسان می سازد و کودکان آن را به منزل برده و به سهولت به خانواده خود منتقل می کنند.

 اولین موارد عفونت انسانی به وسیله ویروس آنفلوانزای A پرندگان (H5N1) در سال ۱۹۹۷ در هنگ کنگ در پرندگان رخ داد. منبع آن ماکیان خانگی بودند. در سال ۲۰۰۶، وقوع و تکرار جغرافیایی ویروس انفلوانزای مرغیH5N1 در پرندگان اهلی و وحشی به بسیاری از کشورها در آسیا، آفریقا، اروپا و خاورمیانه گسترش یافت.

پاندمی این بیماری، بزرگترین و شدیدترین مورد گزارش شده بود. ۲۰۰ آزمایشگاه بروز بیماری در انسان را تأیید کردند که بیش از نیمی از موارد کشنده بود. تا اینجا، ایزوله های موارد انسانی دارای تمام قطعات ژنومی RNAی ویروس آنفلوانزای مرغی بوده، به این معنی که ویروس در این عفونت ها مستقیما از پرنده به میزبان انسان مطابقت یافته است. تمام شواهد نشان می دهد که تماس مستقیم با پرندگان بیمار منبع عفونت H5N1 به انسان بوده است. نگرانی این است که اگر به ویروس فرصت داده شود، ویروس H5N1 فوق العاده پاتوژنیک ، قادر است قابلیت گسترش بین انسان ها را از طریق نوترکیبی یا موتاسیون تطبیقی به دست آورد که این احتمالا منجر به پاندمی آنفلوانزای ویرانگر خواهد شد.

ج ) سرولوژی

ویروس آنفلوانزای انسانی اولین بار در سال ۱۹۳۳ با استفاده از موش خرما ایزوله شد. زیرتیپ هایی که قبل از آن زمان وجود داشتند با استفاده از تست های سرواپیدمیولوژی شناسایی شدند. این عمل، بر اساس تیترهای HI و علیه تعداد زیادی از زیرتیپ های HA ویروس آنفلوانزا، با سرم های افراد زیادی در گروه های مختلف سنی انجام شد.

انواع آنتی بادی های آنفلوانزا در اوایل زندگی محدودند اما طیف آنها به تدریج با گذشت زمان وسیع تر می گردد. آنتی بادی های ( ایمنی ) از عفونت های اولیه دوران کودکی، منعکس کننده ی آنتی ژن های غالب نژادهای متداول زمان کودکی هستند. آلودگی بعدی با ویروس های مربوطه اما با ترکیب آنتی ژن متفاوت، سبب می شود که آنتی بادی علیه تعداد بیشتری از آنتی ژن های مشترک ویروس های انفلوانزا ایجاد گردد و در نتیجه، طیف آنتی بادی، گسترده تر شود. آلودگی بعدی با نژادهای مشابه آنتی ژنی، منجر به تقویت افزایش آنتی بادی اولیه می شود. بنابراین با یافتن بالاترین تیتر آنتی بادی در یک گروه سنی خاص، می توان آنتی ژن های غالب ویروس مسئول عفونت های دوران کودکی در این گروه سنی را مشخص کرد. با مطالعه انتشار سنی آنتی بادی های انفلوانزایی در جامعه عادی می توان به رئوس عفونت هایی که در گذشته توسط ویروس هایی با ساختار آنتی ژنی متفاوت ایجاد شده اند، پی برد.

با کمک این روش می توان حدس زد که اپیدمی سال ۱۸۹۰ احتمالا به وسیله ویروس زیر تیپH2N8 و اپیدمی سال ۱۹۰۰ به وسیله ویروسH3N8 ایجاد شده است. پاندمی فاجعه انگیزی در سال ۱۹۱۹ -۱۹۱۸ ( فلوی اسپانیایی ) ظاهرا به وسیله ظهور ناگهانی زیر تیپ H1N1 آنفلوانزای مشابه خوک ایجاد شد ( در طی این پاندمی، بیش از ۲۰ میلیون نفر، جان خود را از دست دادند که علت عمده مرگ آنها پنومونی باکتریایی بود ).

تغییرات عمده آنتی ژنی دیگری در ویروس ها مشاهده شده است. برای مثال، H2N2 ( فلوی آسیایی) در سال ۱۹۵۷ ظاهر شد و در سال ۱۹۶۸ به وسیله زیر تیپ H3N2 ( فلوی هنگ کنگی )، جایگزین گردید. نژاد H1N1 مجدد در سال ۱۹۷۷ ( فلوی روسی ) ظاهر شد.

د ) نوسازی ویروس آنفلوانزای ۱۹۱۸

با روش واکنش زنجیر پلی مراز (PCR) ، قطعات ژن ویروس آنفلوانزا را از نمونه آرشیو بافت ریه فردی که جان خود را در سال ۱۹۱۸ به علت اپیدمی بیماری آنفلوانزای اسپانیا، از دست داده بود به دست آوردند. توالی های کامل کدکننده، نشان داد که این ویروس، نوعی ویروس آنفلوانزایA،N1،H1 یا منشأ پرندگان بوده است. به نظر می رسد که ویروس ۱۹۱۸ نوترکیبی نداشته و مستقیما از پرنده به انسان تطبیق یافته است. با استفاده از ژنتیک معکوس،  یک ویروس عفونی که دارای تمام قطعات ژنومی ویروس پاندمی ۱۹۱۸ بود، بازسازی شد.

در مقایسه با ویروس های انفلوانزای عادی، ویروس ۱۹۱۸ بسیار پاتوژنیک است، به طوری که قادر است به سرعت موش را از بین ببرد. به نظر می رسد ژن های پلی مراز و HA در ویروس ۱۹۱۸ در بیماری زایی زیاد ویروس دخالت دارند.

پیشگیری و درمان به وسیله دارو

هیدروکلرید آمانتادین و مشابه آن ریمانتادین داروی ضد ویروسی هستند که برای پیشگیری از بیماری آنفلوانزای A به کار می روند. مهارکننده هایNA ، زانامی ویر و استامی ویر، در سال ۱۹۹۹ برای درمان آنفلوانزای A و B بکار رفت.

جهت دستیابی به حداکثر، باید در ابتدای بیماری داده شوند. ویروس های مقاوم به دارو، طی درمان با مهارکننده ی M2 سریع تر از مهار کننده های NA ایجاد می شوند و در کودکان بیشتر از بزرگسالان دیده می شوند. در طول فصل انفلوانزا در ایالات متحده در اواخر سال ۲۰۰۵، ۹۲ درصد از ایزوله های ویروس آنفلوانزای AH3N2) ) به مهارکننده های M2 مقاوم بودند.

پیشگیری و کنترل توسط واکسن

از واکسن های غیر فعال ویروس آنفلوانزا جهت پیشگیری بیماری در آمریکا استفاده می شود. در هر حال، برخی از خصوصیات ویروس های آنفلوانزا موجب شده که پیشگیری و کنترل بیماری، به ویژه به وسیله واکسیناسیون مشکل شود. به علت تغییرات آنتی ژنی دریفت و شیفت ، واکسن های قبلی بدون استفاده می مانند. نظارت دقیق به وسیله سازمان بهداشت جهانی و سازمان های دیگر، در مورد انتشار زیرتیپ های ویروس های آنفلوانزا در سراسر جهان به طور ممتد انجام می گیرد و چنانچه نژاد جدیدی ظاهر شود و انتشار یابد، فورا اطلاع می دهند.

مشکلاتی در ارتباط با واکسیناسیون آنفلوانزا، وجود دارد. این واکسن در بالغین سالم ۷۰ تا ۱۰۰ درصد ایمنی و افراد سالمند و کودکان جوان ایمنی کمتری ( ۳۰ تا ۶۰ درصد ) ایجاد می کند. واکسن غیر فعال شده، IgA موضعی را ایجاد نکرده یا پاسخ های ایمنی سلولی را تحریک نمی نمایند. پاسخ ایمنی به تجربیات فرد که قبلا با همان زیر تیپ از ویروس آنفلوانزای A آلوده شده، بستگی دارد.

الف ) تهیه واکسن های غیر فعال :

تجویز تزریقی واکسن های غیر فعال ویروس آنفلوانزای A و B مجاز شده است. هر سال ، سازمان بهداشت جهانی نژادهایی از ویروس آنفلوانزا را که باید در تهیه واکسن به کار رود، معین می کند. معمولا دو تیپ از ویروس آنفلوانزای A همراه با یک تیپB   که در زمستان قبل موجب اپیدمی شده اند، مورد استفاده قرار می گیرد.

نژادهای انتخاب شده جهت واکسن، در تخم مرغ های جنین دار کشت می شوند. از سوبسترا برای تولید واکسن استفاده می شود. گاهی اوقات ایزوله های طبیعی جدید به آهستگی در تخم مرغ رشد می کنند. برخی مواقع ایزوله های طبیعی به کندی در تخم مرغ هایی که برای تولید واکسن استفاده می شود، در این حالت ویروس نوترکیب در محیط آزمایشگاه ساخته می شود.

این ویروس که دارای ژن های آنتی ژن های سطحی واکسن طراحی شده با ژن های تکثیری از ویروس آداپته شده برای تخم مرغ است، برای تولید واکسن به کار می رود.

برای تهیه واکسن، ویروس را از مایع آلانتوئیک برداشته، خالص نموده و توسط سانتریفوژ Zonalتغلیظ کرده و به وسیله فرمالین یا بتا – پروپیولاکتون غیر فعال می کنند. مقدار HA در هر دوز واکسن ( تقریبا ۱۵µg آنتی ژن ) استاندارد شده است اما مقدار NA، استاندارد نمی باشد، زیرا NA در هنگام خالص و ذخیره شدن، ناپایدار است. هر دوز حاوی ۱۰۱۰ عدد ذره ویروس است.

واکسن های موجود یا ویروس کامل ( WV)، یا Subvirion یا آنتی ژن های سطحی هستند. واکسن WV حاوی ویروس سالم غیر فعال بوده ، واکسن SV حاوی ویروس خالص شده که به وسیله پاک کننده ها ( دترژن ها ) تخریب شده است و واکسن های آنتی ژن سطحی حاوی گلیکوپروتئین های خالص شده NA وHA است. تمام این واکسن ها مؤثر هستند.

ب ) واکسن های زنده ویروسی :

ویروس مورد استفاده در واکسن باید ضعیف باشد، به طوری که بیماری ایجاد نکند و از بروز آن هم جلوگیری به عمل آورد.

با توجه به این که ویروس های آنفلوانزا مرتب تغییر می کنند ، کوشش های آزمایشگاهی زیادی برای ضعیف کردن یک ویروس بیماری زا انجام می گیرد. تنها راه عملی، آن است که روشی برای انتقال ژن های ضعیف شده مناسب از یک ویروس دهنده به هریک از ایزوله های جدید اپیدمی یا پاندومی طراحی کنند. چندین اقدام جهت تهیه واکسن مورد ارزیابی قرار گرفته است:

موتانتی که با سرما خود را وفق داده است ( در ۲۵ درجه سانتی گراد رشد می کنند )، در حرارت حدود ۳۳ درجه سانتی گراد در مجاری فوقانی تنفسی در بینی و گلو تکثیر می یابند اما در حرارت بالاتر از آن ( ۳۷ درجه سانتی گراد ) قادر به تکثیر نیستند. اقدام دیگر، استفاده از ویروس انفلوانزای پرندگان است که توانایی تکثیر آن در سلول های پستانداران محدود می باشد.

در سال ۲۰۰۳ واکسنی از ویروس سه گانه ضعیف شده و سازش یافته در سرما ساخته شد که به درون بینی اسپری می شود در آزمایش های بالینی در کودکان مؤثر بوده است.

ج ) مصرف واکسن های آنفلوانزا :

اگر قصد استفاده از واکسن آنفلوآنزا را دارید بهتر است در تهیه آن دقت کنید و نوع مرغوب آن را تهیه کنید و مراقب باشید از جاهای معتبر اقدام به خرید این دارو کنید می خواهیم انواع واکسن های آنفلوانزا را به شما معرفی کنیم تا آن ها را بیشتر بشناسید

واکسن‌های آنفلوانزا تا حدی از ابتلا به بیماری آنفلوانزا پیشگیری می‌کنند اما به یاد داشته باشید که این واکسن‌ها ایمنی کامل در مقابل این بیماری را به همراه نخواهند داشت.

هرساله با شروع فصل سرما، توصیه استفاده از واکسن‌های آنفلوانزا برای سنین مختلف آغاز می‌شود. از این رو افراد با شرایط خاص و با تجویز و تأیید پزشکان این واکسن‌ها را از داروخانه‌ها تهیه کرده و مورد استفاده قرار می‌دهند.
آنفلوانزا یک بیماری حاد تنفسی است که بسرعت منتشر می‌شود. عامل این بیماری گونه‌های مختلف ویروس بوده و علائمی مشابه سرماخوردگی دارد. در واقع آنفلوانزا به‌صورت ناگهانی و با تب و سردرد و خستگی بدن آغاز می‌شود، البته در مورد آنفلوانزا معمولاً تب بالای ۳۸ درجه سانتیگراد وجود دارد و در صورت عدم درمان یا استراحت کامل، ممکن است بیمار به عوارضی مانند عفونت‌های گوش، سینوس و حتی عوارض قلبی و تنفسی مبتلا شود. از این رو نیاز به واکسن هایی جهت تعدیل عوارض این بیماری بشدت احساس می‌شود.

تنها عارضه واکسیناسیون، سابقه ای از آلرژی به پروتئین موجود در تخم مرغ است. چون نژاد های واکسن در تخم مرغ کشت می شوند، بنابراین برخی از آنتی ژن های پروتئینی تخم مرغ در واکسن وجود دارند.

واکسیناسیون سالیانه به افرادی توصیه می شود که در معرض خطر زیادی هستند ( یعنی، افراد در معرض خطر مرگ به علت عوارض ریوی ناشی از عفونت آنفلوانزا، افرادی که مبتلا به بیماری های مزمن ریوی یا قلبی هستند یا اختلالات کلیوی یا متابولیکی دارند، کودکان مبتلا به آسم، افرادی که در خانه سالمندان به سر می برند، اعضای کادر پزشکی که در تماس مداوم با بیماران در معرض خطر هستند، و بالاخره افرادی که ۶۵ سال یا بیشتر دارند).

برخی از افراد معروف در حوزه میکروبیولوژی

برخی از افراد معروف در حوزه میکروبیولوژی

	آنتون وان لونهوک: پدر علم میکروبیولوژی دنیا . دانشمند هلندی که عمدتا شهرت او به خاطر ساخت لنزهای مخصوص میکروسکوپ بود. او اولین فردی بود که با میکروسکوپ خود، موجودات ریز ذره بینی را در یک قطره از آب دریاچه مشاهده کرد.
	لوئی پاستور : یکی از میکروبیولوژیست های برتر دنیا که نقش باکتری ها در بروز بیماری را شناخت و واکسن ضدهاری را کشف کرد. همچنین عمل پاستوریزه کردن توسط او ابداع شد.
	دکتر فریدون ملک زاده : پدرعلم میکروبیولوژی در ایران. او دکتراى تخصصى باکترى‏ شناسى از دانشگاه ایالتى لوئیزیاناى آمریکا و فوق تخصص اکولوژى میکروب ها از دانشگاه ایالتى آریزوناى آمریکا داشته و استاد برتر و نمونه دانشگاه تهران بوده است . همچنین تحقیقات و تالیفات زیادی در حوزه میکروبیولوژی از ایشان به جای مانده است.

ارتباط میکروبیولوژی با سایر علوم

میکروبیولوژی یک علم کاربردی است که با بسیاری از شاخه‌های علوم رابطه نزدیک دارد. از جمله می‌توان به ژنتیک ، پزشکی ، زیست شناسی سلولی ، انگل شناسی ، قارچ شناسی پزشکی و بیوشیمی اشاره کرد.

خاک اب مواد غذایی

میکروبیولوژی خاک

خاک یکی از مخازن عمده میکروارگانیسمها محسوب می‌شود. فراوانترین میکروارگانیسمها در خاک ، باکتریها هستند. خاک باغچه در هر گرم محتوی میلیونها باکتری است. در جاهای عمیق تعداد آنها کاهش می‌یابد. قارچها به تعداد کمتر از باکتریها در خاک یافت می‌شوند. شاید مهمترین نقش میکروارگانیسمهای خاک ، شرکت آنها در چرخه‌های بیو- ژئوشیمیایی است که به گردش برخی عناصر شیمیایی در طبیعت کمک کرده و آنها را قابل مصرف می‌سازد. میکروبیولوژیستها در این زمینه تحقیقات زیادی انجام داده‌اند.

میکروبیولوژی آب

در میکروبیولوژی آب ، میکروارگانیسمها و فعالیت آنها در آبهای طبیعی نظیر دریاچه‌ها ، برکه‌ها ، رودخانه‌ها و دریاها مورد مطالعه قرار می‌گیرد. و میکروارگانیسمهای مفید و مضر برای انسان و سایر جانداران شناسایی می‌شوند.

میکروبیولوژی مواد غذایی

میکروارگانیسمها تغییرات مطلوب و نامطلوب در مواد غذایی پدید می‌آورند. و از طرف دیگر تهیه بسیاری از فرآورده‌های غذایی بدون کمک میکروارگانیسمها ، امکان‌پذیر نیست. مانند کلم شور ، زیتون رسیده و پنیر. اسیدهای حاصل توسط میکروارگانیسمها و اضافه کردن آنها به مواد غذیی مانند خیار شور آنها را از گزند میکروارگانیسمهای نامطلوب حفظ می‌کند. این بخش از میکروبیولوژی ، امروزه کاربرد زیادی دارد.

قارچها

قارچها دسته جداگانه‌ای از یوکاریوتها را تشکیل می‌دهند. این دسته از میکروارگانیسمها همگی هتروتروف بوده و برای رشد و تکثیر به ترکیبات آلی جهت اخذ انرژی و کربن نیاز دارند. قارچها هوازی و یا بیهوازی اختیاری هستند. اکثر قارچها ساپروفیت بوده و در خاک و آب به سر می‌برند و در این نواحی ، بقایای گیاهی و جانوری را تجزیه می‌نمایند. قارچها مانند باکتریها در تجزیه مواد و گردش عناصر در طبیعت دخالت داشته و حائز اهمیت هستند. علم مطالعه قارچهای انگل برای انسان را قارچ شناسی پزشکی گویند. که این انگلها بیماریهای زیادی را بوجود می‌آورند.

باکتریها

باکتریها متنوع‌ترین و مهمترین میکروارگانیسمها هستند. تعداد کمی از آنها در انسان و حیوانات و گیاهان بیماریزا است. بطور کلی بدون فعالیت آنها ، حیات بر روی زمین مختل می‌گردد. بطور یقین یوکاریوتها از موجودات زنده باکتری مانند بوجود آمده‌اند. نظر به اینکه باکتریها ساختمان ساده‌ای داشته و می‌توان به آسانی بسیاری از آنها را در شرایط آزمایشگاه کشت داد و تحت کنترل درآورد، میکروب شناسان مطالعه وسیعی درباره فرایندهای حیاتی آنها انجام داده‌اند. درباره نحوه رشد و مرگ باکتریها ، متابولیسم باکتریها ، ژنتیک باکتریها ، ارتباط آنها با ویروسها و ... مطالعات گسترده‌ای صورت گرفته است.