ΟΝΟΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΤΩΝ ΒΑΚΤΗΡΙΩΝ

Transcript

1 ΟΝΟΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΤΩΝ ΒΑΚΤΗΡΙΩΝ Διωνυμικό σύστημα του Λιναίου Γένος Είδος Vibrio cholerae Staphylococcus epidermidis Mycobacterium tuberculosis (Κεφαλαίο) (μικρό) Το αρχικό του «Γένους» γράφεται με κεφαλαίο, ενώ το αρχικό του «είδους» με μικρό γράμμα. Τα βακτήρια στα διάφορα συγγράμματα γράφονται εν γένει στα Λατινικά και με λοξή γραφή (= italics) ή υπογραμμίζονται μέσα στο κείμενο. Σε ορισμένα βακτήρια έχουν δοθεί Ελληνικά ονόματα, όπως το Δονάκιον της χολέρας, το Μυκοβακτηρίδιο της φυματίωσης, καθώς και κοινόχρηστα ονόματα όπως το Κολοβακτηρίδιο για την Escherichia coli. 1

2 ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ Η επικρατέστερη ταξινόμηση είναι η βασιζόμενη σε φυσιολογικούς και βιοχημικούς χαρακτήρες που χρησιμοποιούνται με το σύστημα της διχοτόμου κλειδός. Η ομάδα του BERGEY στο BERGEY S S MANUAL OF DETERMINATIVE BACTERIOLOGY, προτείνει την επικρατέστερη μέχρι σήμερα ταξινόμηση. Πολλές εκδόσεις του βιβλίου αυτού υπήρξαν από την πρώτη έκδοση (1923), μέχρι την εξελιγμένη 8η έκδοση (1974), όπου έγιναν σημαντικές μεταβολές στην ταξινόμηση. Η 9η έκδοση, που όλως πρόσφατα κυκλοφόρησε, εμπεριέχει καινούργιες μεταβολές στην ταξινόμηση των βακτηρίων. Δείγμα των εκδόσεων αυτών κατωτέρω μας επιτρέπει να κατανοήσουμε τις μεγάλες αλλαγές που επιτεύχθηκαν, με την ανάπτυξη των νέων μεθόδων ταυτοποίησης των μικροοργανισμών.. (Πίνακες( 2, 3,4). ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗΣ Α ) Μορφολογία Η μορφολογία των βακτηρίων βασίζεται στο σχήμα, μέγεθος και διάταξη των μικροβιακών κυττάρων, στην παρουσία ή μη βλεφαρίδων, διάφορων οργανιδίων ή σπόρων. Με ειδικές χρώσεις γίνονται εμφανή όλα τα ανωτέρω χαρακτηριστικά: Οι χρώσεις περιλαμβάνουν το πράσινο μαλαχίτη, τη χρώση Giemsa, τη χρώση Gram. Η συνηθέστερη όμως χρώση είναι η κατά Gram χρώση, που μας δίνει βασικότατες πληροφορίες, και για την οποία θα αναφερθούμε στα μετέπειτα κεφάλαια. 2

3 Χημική δομή Gram(+) και Gram(-) βακτηρίων Gram χρώση Αμινοξέα Μουραμικό οξύ Λιπίδια Πολυσακχαρίδια Gram(+) 3 ή 4 Όχι αρωματικά ή θειούχα % 35-60% Gram(-) Πολλά ± 10-20% 15-20% Β ) Καλλιέργεια σε τεχνητά θρεπτικά υλικά Τα βακτήρια σχηματίζουν χαρακτηριστικές αποικίες στα απλά και τα εκλεκτικά θρεπτικά υλικά. Στα υλικά αυτά εξετάζουμε την μορφή, το σχήμα, το χρώμα, την οσμή, καθώς και την παραγωγή θρεπτικών ουσιών, που είναι διαφορετικά για κάθε βακτηριακό είδος. 3

4 Γ ) Απαιτήσεις διατροφής Βάσει των διατροφικών τους απαιτήσεων διακρίνονται σε αυτότροφα και ετερότροφα. Τα «αυτότροφα» είναι ικανά να συνθέτουν τα κυτταρικά τους στοιχεία από το διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ) και ακόμα να χρησιμοποιούν ανόργανη πηγή αζώτου (NH 4 ). Ονομάζονται αυτότροφα γιατί αναπτύσσονται απουσία εξωτερικής πρόσληψης οργανικών ουσιών, με το δικό τους εξοπλισμό. Τα «ετερότροφα» απαιτούν για την ανάπτυξή τους οργανικές ουσίες για πηγή άνθρακος και ενέργειας. Αναπνοή Αναπνευστικοί τύποι βακτηρίων 4

5 Ε) Χρησιμοποίηση γλυκόζης Διάκριση σε ζυμωτικά (fermentative) και μη ζυμωτικά (non fermentative), βάση της ικανότητάς τους να διασπούν ή μη τη γλυκόζη. ΣΤ) Φυσιολογικοί και βιοχημικοί χαρακτήρες Διάφοροι φυσιολογικοί και βιοχημικοί χαρακτήρες εκτιμώνται και δύναται να αποτελέσουν παράγοντες ταξινόμησης όπως, η θερμοκρασία, το ph, η ύπαρξη NaCl, η παραγωγή ουσιών (ενζύμων, χρωστικών ), η παραγωγή αερίων. Η μελέτη των τελικών μεταβολικών παραγώγων με Αέριο-Υγρά χρωματογραφία (GLC). Η τελευταία αυτή μέθοδος εφαρμόζεται κυρίως για την ταυτοποίηση των αναερόβιων μικροοργανισμών. Ζ ) Μελέτη αντιγονικών χαρακτήρων Οι αντιγονικοί αυτοί χαρακτήρες έχουν σημασία για την παθογόνο δράση. Το σωματικό αντιγόνο (Ο), το αντιγόνο του ελύτρου (Κ) και το αντιγόνο των βλεφαρίδων (Η) βοηθούν στην ταξινόμηση. Η ) Γενετικοί παράγοντες Οι γενετικοί παράγοντες βασίζονται στην εκατοστιαία αναλογία των βάσεων G (γουανίνης) και C(κυτοσίνης) του DNA. Ο τύπος που μας δίνει την αναλογία αυτή είναι ο ακόλουθος: όπου G + C * 100 Α = Αδενίνη G + C + Α +Τ Τ = Θυμίνη Οι γενετικοί χαρακτήρες μελετώνται σήμερα για να αποτελέσουν τη βάση μιας καινούργιας ταξινόμησης. 5

6 Θ ) Πειραματισμοί σε ζώα Γίνεται προσδιορισμός της παθογόνου και λοιμογόνου δράσης των βακτηρίων σε πειραματόζωα. 4.ΤΑΞΙΝΟΜΙΚΕΣ ΒΑΘΜΙΔΕΣ Σύμφωνα με το BERGEY S S MANUAL οι ταξινομικές βαθμίδες είναι οι ακόλουθες: Kingdom (Βασίλειον) : Prokaryote Division (Διαίρεση) : Bacteria Part number (Μέρος) : 14 Order (Τάξη) : Gram(+) Cocci -ales ή -άκα Family (Οικογένεια) : Streptococcaceae ή -ειδή Genus (Γένος) : Streptococcus Species(Είδος Είδος) : pyogenes Συχνότατα επίσης χρησιμοποιούνται όροι που βασίζονται σε σύνολο χαρακτηριστικών που μας βοηθούν για την πληρέστερη ταξινόμηση, ως ακολούθως: 6

7 Ο μ ά δ α (group): Ο όρος αυτός χρησιμοποιείται για βακτήρια που δεν έχουν καλά ταξινομηθεί. Συχνά αναφερόμαστε σε «ομάδα από πολλά γένη» για τα Κολοβακτηρίδια. Π ο ι κ ι λ ί α (Variation): Όταν εντός ενός ορισμένου είδους παρουσιάζονται μεταβολές. Β ι ό τ υ π ο ς (biotype) : Στην περίπτωση αυτή έχουμε διάκριση ενός γένους σε τύπους, ανάλογα με την ικανότητα της διάσπασης των σακχάρων. Ο ρ ό τ υ π ο ς (Serotype) : Ο ορότυπος βασίζεται στα αντιγόνα που προκαλούν ιζηματινοαντιδράσεις ή συγκολλητινοαντιδράσσεις. Λ υ σ ί τ υ π ο ς (Lysotype) : Ο λυσίτυπος περιλαμβάνει βακτήρια αυτού του είδους και ορότυπου, διακρίνονται για την ευαισθησία τους στους βακτηριοφάγους. Β α κ τ η ρ ι ο σ ι ν ό τ υ π ο ι: Ανάλογα με την παραγωγή ή την ευαισθησία στις βακτηριοσίνες. 7

8 Σ τ έ λ ε χ ο ς (Strain) Το στέλεχος είναι καθαρό καλλιέργημα από μια μόνο αποικία βακτηρίου, διότι η διπλανή αποικία παρόλο που φαίνεται όμοια, πολλές φορές παρουσιάζει διαφορετικά ταξινομικά χαρακτηριστικά. Ο όρος «Wild strain»: περιλαμβάνει την τυχαία απομόνωση από διάφορες πηγές. Π.χ. στελέχη με διεθνή φήμη : E. coli K12K και ο βάκιλος B.C.G. (Bacille Calmette Guérin rin). Οι επιστήμονες στην προσπάθεια τους για πληρέστερη ταξινόμηση, δημιούργησαν πρότυπες συλλογές μικροβίων με σταθερά χαρακτηριστικά, ή μικρόβια με εξαιρετικές ιδιότητες. Κατά αυτόν τον τρόπο υπάρχει μία διεθνής επιστημονική ομοιογένεια όταν αναφερόμαστε σε συγκεκριμένα στελέχη. Συλλογές μικροβίων Δύο μεγάλοι οργανισμοί συλλογής προτύπων στελεχών μικροβίων έχουν εδραιωθεί παγκοσμίως: Ο ATCC (American Type Culture Collection )(USA) και ο (NCTN) National Collection of Type Culture (British). Έτσι αναφερόμαστε στην E.coli ATCC συλλογή, που προέρχεται από την Αμερικανική συλλογή. Σήμερα όμως πολλά εργαστήρια έχουν αναπτύξει και τις δικές συλλογές προτύπων στελεχών, και «wild strain» ή άλλων στελεχών με εξαιρετικές ιδιότητες. 8

9 5) BERGEY S S MANUAL ταξινόμηση 6)Σύγκριση με παλαιότερες ταξινομήσεις 7) Γενετική ταξινόμηση Η γενετική ταξινόμηση βασίζεται στην εκατοστιαία αναλογία των βάσεων G (γουανίνης) και C (κυτοσίνης) του DNA. Ο πρώτος τύπος υπολογισμού αυτής της αναλογίας ήταν: G + C A + T και τροποποιήθηκε από τον Chargaff ως ακολούθως: G + C * 100 G + C + Α +Τ Γενετική ταξινόμηση Η εκατοστιαία αναλογία G και C παρουσιάζει εν γένει μεγάλη διαφορά σε συγγενή είδη Δυστυχώς όμως συμπίπτει μερικές φορές και σε εντελώς άσχετα βακτήρια, ως παράδειγμα αναφέρουμε το Bacillus και το Clostridium που παρουσιάζουν 23 έως 62% G-C εκατοστιαία αναλογία γουανίνης και κυτοσίνης. Παρότι πρόκειται για ετερογενείς οργανισμούς, είναι και τα δυο σπορογόνα βακτήρια, και αυτό ενδεχομένως να εξηγεί τη συνάφεια στην εκατοστιαία αναλογία των βάσεων. Εν γένει, παραδεχόμαστε ότι αν η εκατοστιαία αναλογία G- C δύο μικροοργανισμών διαφέρει περισσότερο από 10%, έχουν μόνο λίγες ακολουθίες βάσεων κοινές και δεν έχουν στενή συσχέτιση Ως παράδειγμα τα Enterobacteriaceae παρουσιάζουν εκατοστιαία αναλογία 39 έως 59% G-C. Ενώ η Pseudomonas 58 έως 70% G-C. Επίσης πρέπει να αναφερθεί ότι οι μικροοργανισμοί με την ίδια εκατοστιαία αναλογία G-C, δύνανται να διαφέρουν στην ακολουθία των βάσεων. 9

10 8) Αριθμητική ταξινόμηση Η ταξινόμηση αυτή γίνεται από ηλεκτρονικό υπολογιστή, ανάλογα με το ποσοστό ομοιότητας των βιολογικών χαρακτήρων και ονομάζεται Adansonian Analysis. 10