العزل (علم الأحياء الدقيقة)
في علم الأحياء الدقيقة، العزل هو تقنية فصل سلالة واحدة من بين مجموعة مختلطة من الكائنات الحية الدقيقة . [ 1 ] وهذا يسمح بتحديد الكائنات الحية الدقيقة في عينة مأخوذة من البيئة، مثل الماء أو التربة ، أو من إنسان أو حيوان. [ 2 ] طُوّرت التقنيات المختبرية لعزل البكتيريا والطفيليات خلال القرن التاسع عشر، وللفيروسات خلال القرن العشرين.
تاريخ
طُوِّرت تقنيات عزل الميكروبات في المختبر لأول مرة خلال القرن التاسع عشر في مجال علم البكتيريا وعلم الطفيليات باستخدام المجهر الضوئي . وشهد عام 1860 نجاح لويس باستور في إدخال الوسط السائل . وقد مكّنت المزرعة السائلة التي طورها باستور من رؤية تعزيز أو تثبيط نمو أنواع معينة من البكتيريا. وتُستخدم هذه التقنية نفسها اليوم من خلال أوساط مختلفة مثل أجار ملح المانيتول ، وهو وسط صلب. وقد طُوِّرت المزارع الصلبة في عام 1881 عندما قام روبرت كوخ بتصليد الأوساط السائلة بإضافة الأجار [ 3 ].
لم تكن تقنيات العزل المناسبة في علم الفيروسات موجودة قبل القرن العشرين. وقد تغيرت طرق عزل الميكروبات بشكل جذري خلال الخمسين عامًا الماضية، من حيث الجهد المبذول مع تزايد الميكنة، ومن حيث التقنيات المستخدمة، وما يصاحبها من سرعة ودقة.
التقنيات العامة

من أجل عزل ميكروب من مجموعة طبيعية مختلطة من الميكروبات الحية ، كما هو الحال في البيئة، على سبيل المثال في نباتات الماء أو التربة ، أو من الكائنات الحية ذات النباتات الجلدية أو الفموية أو المعوية ، يجب فصله عن الخليط.
تقليديًا، تُزرع الكائنات الدقيقة لتحديد نوع الكائن الدقيق المطلوب بناءً على خصائص نموه. وبناءً على الكثافة المتوقعة وقدرة الكائنات الدقيقة على البقاء في العينة السائلة، يمكن اختيار طرق فيزيائية لزيادة التركيز، مثل التخفيف التسلسلي أو الطرد المركزي . ولعزل الكائنات الحية في مواد ذات محتوى ميكروبي عالٍ، مثل مياه الصرف الصحي أو التربة أو البراز، يزيد التخفيف التسلسلي من فرص فصل الخليط.
في وسط سائل يحتوي على عدد قليل من الكائنات الحية المتوقعة أو لا يحتوي عليها على الإطلاق، من منطقة معقمة عادة (مثل السائل النخاعي ، الدم داخل الجهاز الدوري)، فإن الطرد المركزي، وسكب السائل الطافي واستخدام الرواسب فقط سيزيد من فرصة نمو وعزل البكتيريا أو الفيروسات المرتبطة بالخلايا عادة.
إذا كان المرء يتوقع أو يبحث عن كائن حي دقيق شديد الحساسية ، فسيتعين عليه استخدام تقنيات الاستزراع والعزل الميكروبي المصممة خصيصًا لهذا الكائن. على سبيل المثال، لا يمكن عزل البكتيريا التي تموت عند تعرضها للهواء إلا إذا نُقلت العينة وعُولجت في ظروف خالية من الهواء أو لاهوائية. أما البكتيريا التي تموت عند تعرضها لدرجة حرارة الغرفة (المحبة للحرارة) فتتطلب وعاء نقل مُسخنًا مسبقًا، بينما يحتاج الكائن الحي الذي يجف ويموت عند حمله على مسحة قطنية إلى وسط نقل فيروسي قبل أن يتمكن من الاستزراع بنجاح.
زراعة البكتيريا والفطريات
التلقيح
يقوم فنيو المختبر بتلقيح العينة على أطباق أجار صلبة معينة باستخدام طريقة التخطيط أو في وسط زرع سائل ، وذلك حسب هدف العزل:
- إذا رغبنا في عزل مجموعة معينة من البكتيريا، مثل المكورات العقدية من المجموعة أ من مسحة حلق، يمكننا استخدام وسط زرع انتقائي يثبط نمو البكتيريا الأخرى المتوقعة في المزيج (بفضل المضادات الحيوية الموجودة في الآجار)، بحيث يتم "انتقاء" المكورات العقدية فقط، أي تبرز بوضوح. [ 4 ] لعزل الفطريات، يمكن استخدام آجار سابورو . بدلاً من ذلك، توفر الظروف القاتلة للمكورات العقدية والبكتيريا سالبة الغرام، مثل التركيزات العالية من الملح في آجار ملح المانيتول، بيئة مثالية لبقاء أي مكورات عنقودية موجودة في عينة من بكتيريا الأمعاء، ويعمل الفينول الأحمر في الآجار كمؤشر لدرجة الحموضة ، موضحًا ما إذا كانت البكتيريا قادرة على تخمير المانيتول عن طريق إفراز الحمض في الوسط. في أنواع أخرى من الأجار، تُضاف مواد لاستغلال قدرة الكائن الحي على إنتاج صبغة مرئية (مثل وسط غرناطة لبكتيريا المكورات العقدية من المجموعة ب ) التي تُغير لون مستعمرة البكتيريا ، أو لإذابة أجار الدم عن طريق التحلل الدموي ليسهل رصدها. تتطلب بعض البكتيريا، مثل أنواع الليجيونيلا، مغذيات خاصة أو قدرة على ربط السموم كما في الفحم للنمو، ولذلك يجب استخدام أوساط مثل أجار مستخلص الخميرة بالفحم المخفف .
- إذا رغبنا في عزل أكبر عدد ممكن من السلالات أو جميعها ، فسنحتاج إلى تلقيحها بأوساط غذائية مختلفة، بالإضافة إلى أوساط مُخصبة مثل أجار الدم وأجار الشوكولاتة ، وأوساط زراعة لاهوائية مثل مرق الثيوغليكولات . ولحساب عدد البكتيريا النامية، يمكن تعليقها في أجار سائل قبل أن يتصلب، ثم سكبها في أطباق بتري ، وهي ما تُعرف بـ"طريقة السكب في الطبق"، والتي تُستخدم في علم الأحياء الدقيقة البيئية وعلم الأحياء الدقيقة الغذائية (مثل اختبار منتجات الألبان) لتحديد ما يُسمى بـ"العدد الهوائي للبكتيريا".
حضانة
بعد تلقيح العينة في أو على الوسط المختار، يتم حضنها في ظل الظروف الجوية المناسبة، مثل الظروف الهوائية أو اللاهوائية أو المحبة للهواء الدقيق أو مع إضافة ثاني أكسيد الكربون (5٪)، في درجات حرارة مختلفة، على سبيل المثال 37 درجة مئوية في حاضنة أو في ثلاجة للتخصيب البارد، وتحت إضاءة مناسبة، على سبيل المثال بدون ضوء تمامًا ملفوفة بورق أو في زجاجة داكنة للبكتيريا المتفطرة العكرة ، ولفترات زمنية مختلفة، لأن البكتيريا المختلفة تنمو بسرعة مختلفة، تتراوح من ساعات ( الإشريكية القولونية ) إلى أسابيع (مثل المتفطرات ).
يقوم فنيو المختبرات وعلماء الأحياء الدقيقة بفحص الأوساط الغذائية بشكل دوري ومتسلسل بحثًا عن علامات نمو مرئي، ويسجلونها. ويجب أن يتم الفحص في ظل ظروف مواتية لبقاء العزلة، أي في "غرفة لاهوائية" للبكتيريا اللاهوائية على سبيل المثال، وفي ظل ظروف لا تُعرّض الشخص الذي يفحص الأطباق لخطر الإصابة بميكروب شديد العدوى، أي داخل خزانة السلامة البيولوجية لبكتيريا يرسينيا الطاعونية (الطاعون) أو عصية الجمرة الخبيثة (الجمرة الخبيثة) على سبيل المثال.
تعريف
حتى بعد نمو البكتيريا بشكل واضح، غالبًا ما تكون مختلطة. يعتمد تحديد نوع الميكروب على عزل مستعمرة منفردة ، إذ يعتمد الاختبار الكيميائي الحيوي للميكروب لتحديد خصائصه الفيزيولوجية المختلفة على مزرعة نقية . ولتحضير مزرعة فرعية ، يُتبع أسلوب التعقيم في علم الأحياء الدقيقة ، حيث تُرفع مستعمرة واحدة من سطح الآجار باستخدام حلقة، ثم تُزرع في أرباع طبق الآجار الأربعة، أو على كامل الطبق إذا كانت المستعمرة منفردة وغير مختلطة.

يُتيح تلوين غرام رؤية تركيب جدار الخلية البكتيرية بناءً على اللون الذي تكتسبه البكتيريا بعد سلسلة من خطوات التلوين وإزالة اللون. [ 5 ] تُتيح هذه العملية تحديد البكتيريا سالبة الغرام وموجبة الغرام . تتلون البكتيريا سالبة الغرام باللون الوردي نظرًا لطبقة الببتيدوغليكان الرقيقة. أما إذا تلونت البكتيريا باللون الأرجواني، نظرًا لطبقة الببتيدوغليكان السميكة، فهي بكتيريا موجبة الغرام. [ 5 ]
في علم الأحياء الدقيقة السريري، تُستخدم العديد من تقنيات التلوين الأخرى لأنواع معينة من الكائنات الحية (مثل صبغة البكتيريا المقاومة للأحماض للبكتيريا المتفطرة). وقد طُوّرت تقنيات التلوين المناعي، مثل التألق المناعي المباشر، لمسببات الأمراض ذات الأهمية الطبية التي تنمو ببطء ( صبغة الأورامين-رودامين للبكتيريا المتفطرة ) أو التي يصعب زراعتها (مثل أنواع الليجيونيلا الرئوية )، حيث قد تُغيّر نتيجة الاختبار الإدارة القياسية والعلاج التجريبي .
يتضمن الاختبار البيوكيميائي للبكتيريا استخدام مجموعة من الأجار في قوارير لفصل البكتيريا المتحركة عن غير المتحركة . وفي عام 1970، تم تطوير نسخة مصغرة منه، أطلق عليها اسم مؤشر الملف التحليلي .
يعتمد التعرف الناجح عبر تسلسل الجينوم وعلم الجينوم على المزارع النقية.
تحديد البكتيريا بشكل مستقل عن الزراعة
أسرع طريقة لتحديد البكتيريا هي تسلسل جين 16S rRNA بعد تضخيمه بواسطة تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR)، وهذه الطريقة لا تتطلب عزل البكتيريا. ولأن معظم البكتيريا لا يمكن زراعتها بالطرق التقليدية (خاصةً البكتيريا البيئية أو بكتيريا التربة)، تُستخدم تقنيات الميتاجينوميات أو الميتاترانسكريبتوميات ، أو التسلسل العشوائي ، أو التسلسل الموجه بواسطة تفاعل البوليميراز المتسلسل للجينوم . ويُستخدم التسلسل باستخدام مطياف الكتلة ، كما في تقنية التأين بالليزر بمساعدة المصفوفة (MALDI-TOF MS)، في تحليل العينات السريرية للبحث عن مسببات الأمراض. ويُعد تسلسل الجينوم الكامل خيارًا مناسبًا للكائن الحي الواحد الذي لا يمكن توصيفه بشكل كافٍ لتحديد هويته. كما يمكن استخدام مصفوفات الحمض النووي الدقيقة الصغيرة لتحديد الهوية.
مراجع
- ↑ بايساس، لورا (7 يوليو 2025). "قاتل البعوض قد يكمن في بكتيريا البحر الأبيض المتوسط" . مجلة العلوم الشعبية .
في علم الأحياء الدقيقة، العزلة هي نوع واحد من البكتيريا تم فصله من مزرعة مختلطة، وكذلك تم الحصول عليه من مزرعة نقية. ونتيجة لذلك، تكون جميع البكتيريا في المزرعة من النوع نفسه. وهذا يُسهّل على علماء الأحياء دراسة وتحديد تلك البكتيريا أو أنواع البكتيريا المحددة.
- ↑ "عزل واستزراع الكائنات الدقيقة" . مناقشة بيولوجية . 2016-06-02 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2023-04-21 .
- ↑ بونيه، م.؛ لاجير، ج. س.؛ راؤول، د.؛ خليفية، س. (2020). "زراعة البكتيريا في ظل ظروف انتقائية وغير انتقائية: تطور أوساط الزراعة في علم الأحياء الدقيقة السريري" . ميكروبات جديدة وعدوى جديدة . 34 100622. doi : 10.1016/j.nmni.2019.100622 . ISSN 2052-2975 . PMC 6961714. PMID 31956419 .
- ↑ ألفريد براون، هايدي سميث (2012). تطبيقات بنسون الميكروبيولوجية: دليل المختبر في علم الأحياء الدقيقة العام ( الطبعة الثالثة عشرة). ماكجرو هيل للتعليم. ISBN 9780073402413.
- 1 2 "بروتوكولات صبغة غرام" . ASM.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21-04-2023 .
- علم الأحياء الدقيقة
