ลักษณะเฉพาะของ PSEUDOMONAS สัณฐานวิทยาวัฏจักรชีวิต - ชีววิทยา - 2025

Pseudomonasเป็นสกุลของแบคทีเรียในวงศ์ Pseudomonaceae คำอธิบายแรกของจุลินทรีย์เหล่านี้เกิดขึ้นโดยนักวิทยาวิทยาชาวเยอรมัน Walter Migula ในปีพ. ศ. 2437

แบคทีเรียเหล่านี้มีลักษณะเป็นแอโรบิกและแกรมลบ มีลักษณะเป็นแท่งตรงหรือมีความโค้ง พวกมันเคลื่อนที่ได้เนื่องจากมี monotric flagella (one flagellum) หรือ multitricus (หลาย flagella) แฟลเจลลัมมีแนวโน้มที่จะอยู่ในตำแหน่งขั้ว

ภาพแบคทีเรีย Pseudomonas aeruginosa ผู้แต่ง: Janice Haney Carr ผู้ให้บริการเนื้อหา: CDC / Janice Haney Carr ผ่าน Wikimedia Commons

สปีชีส์ส่วนใหญ่ในสกุลออกซิเดสและคาตาเลสบวก อีกลักษณะหนึ่งที่น่าสนใจในการจดจำกลุ่มคือเนื้อหาของ GC ใน DNA ซึ่งมีตั้งแต่ 58 - 72%

Pseudomonas ไม่พัฒนาโครงสร้างต้านทานเช่นสปอร์ พวกเขาไม่มีแคปซูลล้อมรอบผนังหรือส่วนขยายของมันและไซโทพลาสซึม (ต่อมลูกหมาก) ซึ่งเกิดขึ้นในกลุ่มแบคทีเรียอื่น ๆ

การศึกษา Pseudomonas ได้รับการติดต่อจาก Norberto Palleroni นักจุลชีววิทยาชาวอาร์เจนตินาเป็นหลัก นักวิจัยคนนี้เสนอให้แยกสกุลออกเป็นห้ากลุ่มตาม rRNA homology

ปัจจุบันประมาณ 180 ชนิดแยกออกเป็นกลุ่มต่างๆสิบสามกลุ่ม กลุ่มเหล่านี้บางกลุ่มได้รับการยอมรับจากการผลิตเม็ดสีเรืองแสงที่เรียกว่าไพโอเวอร์ดิน

ลักษณะทั่วไป

การกระจาย

เนื่องจากความสามารถในการเติบโตในสภาพแวดล้อมที่หลากหลายสกุลจึงมีการกระจายทางนิเวศวิทยาและทางภูมิศาสตร์ที่แพร่หลาย พบได้ในสภาพแวดล้อมทางบกและในน้ำ เป็นสารเคมีและเจริญเติบโตได้ง่ายบนอาหารเลี้ยงเชื้อที่มีสารอาหาร

อุณหภูมิ

ช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสมคือ 25-30 ° C อย่างไรก็ตามสายพันธุ์พบว่าเติบโตในอุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์และชนิดอื่น ๆ ที่สูงกว่า 50 ° C

โรค

ในบรรดาสายพันธุ์ที่ประกอบขึ้นเป็นสกุลมีบางชนิดที่ทำให้เกิดโรคในสัตว์และมนุษย์ ในทำนองเดียวกันหลายชนิดเป็นเชื้อโรคพืชทำให้เกิดอาการเน่าอ่อน

การประยุกต์ใช้งาน

สายพันธุ์อื่นมีประโยชน์มากเนื่องจากได้รับการพิสูจน์แล้วว่ากระตุ้นการเจริญเติบโตของพืชและสามารถนำไปใช้เป็นปุ๋ยได้ นอกจากนี้ยังสามารถย่อยสลายสารประกอบ xenobiotic (ซึ่งไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งขององค์ประกอบของสิ่งมีชีวิต)

ในบรรดาซีโนไบโอติกบางชนิดที่สามารถย่อยสลายได้มีสารไฮโดรคาร์บอนอะโรมาติกคลอเรตและไนเตรต คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้สิ่งมีชีวิตบางชนิดมีประโยชน์อย่างมากในโปรแกรมการบำบัดทางชีวภาพ

การย้อมสีและการหายใจ

สายพันธุ์ Pseudomonas เป็นแกรมลบ ส่วนใหญ่เป็นแบบแอโรบิคดังนั้นออกซิเจนจึงเป็นตัวรับสุดท้ายสำหรับอิเล็กตรอนในการหายใจ

บางชนิดสามารถใช้ไนเตรตเป็นตัวรับอิเล็กตรอนทางเลือกภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจน ในกรณีนี้แบคทีเรียจะลดไนเตรตเป็นไนโตรเจนในระดับโมเลกุล

ID

Pseudomonas ทุกสายพันธุ์เป็น catalase positive นี่คือเอนไซม์ที่สลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เป็นออกซิเจนและน้ำ แบคทีเรียประเภทแอโรบิคส่วนใหญ่ผลิตเอนไซม์นี้

ภายในกลุ่มมีสายพันธุ์ออกซิเดสบวกและลบ การปรากฏตัวของเอนไซม์นี้ถือว่ามีประโยชน์ในการระบุแบคทีเรียแกรมลบ

สปีชีส์ส่วนใหญ่สะสมกลูโคสโพลีแซคคาไรด์เป็นสารสำรอง อย่างไรก็ตามบางกลุ่มอาจมี polyhydroxybutyrate (PHB) ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์โพลีเมอร์จากการดูดซึมคาร์บอน

รงควัตถุ

Pseudomonas สายพันธุ์ต่าง ๆ ผลิตเม็ดสีที่ได้รับการพิจารณาว่ามีความสำคัญทางอนุกรมวิธาน

ในจำนวนนี้มีฟีนิตยสารประเภทต่างๆ ที่พบมากที่สุดคือ pyoacine เม็ดสีฟ้า เชื่อกันว่าเม็ดสีนี้มีส่วนช่วยเพิ่มความสามารถของ P. aeruginosa ในการตั้งรกรากในปอดของผู้ป่วยที่เป็นโรคปอดเรื้อรัง

ฟีนนิตยสารอื่น ๆ สามารถให้รงควัตถุสีเขียวหรือสีส้มซึ่งมีประโยชน์มากในการระบุชนิดของสกุล

เม็ดสีลักษณะอื่นของ Pseudomonas บางกลุ่มคือ pyoverdin สิ่งเหล่านี้ให้สีเขียวอมเหลืองและเป็นเรื่องปกติของ Pseudomonas เรืองแสงที่เรียกว่า

ไพโอเวอร์ดินมีความสำคัญทางสรีรวิทยามากเนื่องจากทำหน้าที่เป็นไซเดอโรฟอร์ นั่นหมายความว่ามันสามารถดักจับเหล็กที่ไม่พร้อมใช้งานและละลายเป็นรูปแบบทางเคมีที่แบคทีเรียสามารถใช้ได้

Phylogeny และอนุกรมวิธาน

Pseudomonas ถูกอธิบายครั้งแรกในปีพ. ศ. 2437 โดย Walter Migula นิรุกติศาสตร์ของชื่อหมายถึงความสามัคคีที่ผิดพลาด ปัจจุบัน 180 ชนิดได้รับการยอมรับในกลุ่มนี้

สกุลนี้จัดอยู่ในวงศ์ Pseudomoneacae ของลำดับ Pseudomonales ชนิดคือ P. aeruginosa ซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีชนิดหนึ่งในกลุ่ม

ลักษณะที่ใช้ในหลักการอธิบายถึงสกุลนั้นมีอยู่ทั่วไปมากและแบคทีเรียกลุ่มอื่น ๆ สามารถใช้ร่วมกันได้

ต่อมาเริ่มมีการใช้อักขระที่แม่นยำมากขึ้นเพื่อกำหนดเพศ สิ่งเหล่านี้รวมถึง: เนื้อหา GC ใน DNA การสร้างเม็ดสีและประเภทของสารสำรองเป็นต้น

ในช่วงทศวรรษที่ 70 ของศตวรรษที่ 20 Norberto Palleroni ผู้เชี่ยวชาญของกลุ่มร่วมกับนักวิจัยคนอื่น ๆ ได้ทำการศึกษาไรโบโซมอาร์เอ็นเอ พวกเขาระบุว่า Pseudomonas สามารถแยกออกเป็นห้ากลุ่มที่แตกต่างกันโดยพิจารณาจาก rRNA homology

ด้วยการใช้เทคนิคโมเลกุลที่แม่นยำยิ่งขึ้นพบว่ากลุ่ม II-V ที่ Palleroni สร้างขึ้นนั้นสอดคล้องกับกลุ่ม Proteobacteria อื่น ๆ ปัจจุบันมีเพียงกลุ่ม I เท่านั้นที่ถือว่าสอดคล้องกับ Psedomonas senso เข้มงวดo

สายพันธุ์ส่วนใหญ่ในกลุ่มนี้ผลิตสารไพโอเวอร์ดิน วิธีที่เม็ดสีนี้ถูกสังเคราะห์ทางชีวภาพและหลั่งออกมาสามารถช่วยแยกสายพันธุ์ออกจากกันได้

กลุ่มใน

จากการวิเคราะห์ลำดับโฟกัสหลายจุดได้มีการเสนอว่า Pseudomonas จะแยกออกเป็นห้ากลุ่ม:

กลุ่ม P. fluorescens : มีความหลากหลายมากและมีลักษณะเป็น saprophytic ซึ่งมีอยู่ในดินน้ำและพื้นผิวพืช หลายชนิดส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช

กลุ่ม P. syringae : ประกอบด้วยสปีชีส์ที่เป็น phytopathogenic เป็นหลัก รู้จักเชื้อโรคมากกว่าห้าสิบชนิด (สายพันธุ์ของแบคทีเรียที่มีระดับการก่อโรคแตกต่างกัน)

กลุ่ม P. putida : สายพันธุ์ของกลุ่มนี้พบได้ในดินไรโซสเฟียร์ของพืชต่างชนิดและในน้ำ มีความสามารถในการสลายสารได้สูง

กลุ่ม P stutzeri : แบคทีเรียเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในวัฏจักรของสารอาหารและมีความหลากหลายทางพันธุกรรมสูง

Group P aeruginosa : ในกลุ่มนี้มีสายพันธุ์ที่อาศัยอยู่อาศัยที่หลากหลายรวมถึงเชื้อโรคในมนุษย์

อย่างไรก็ตามในการศึกษาระดับโมเลกุลเมื่อเร็ว ๆ นี้เสนอว่าสกุลนี้ถูกแบ่งออกเป็นสิบสามกลุ่มซึ่งประกอบด้วยสองถึงมากกว่าหกสิบชนิด

กลุ่มที่ใหญ่ที่สุดคือกลุ่มพี fluorescens ซึ่งรวมถึงชนิดพันธุ์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในโปรแกรมการบำบัดทางชีวภาพ อีกสายพันธุ์หนึ่งที่น่าสนใจในกลุ่มนี้คือ P. mandelii ซึ่งเติบโตในแอนตาร์กติกาและแสดงให้เห็นว่ามีความต้านทานต่อยาปฏิชีวนะสูง

สัณฐานวิทยา

บาซิลีมีลักษณะตรงถึงโค้งเล็กน้อยกว้าง 0.5 - 1 µm x ยาว 1.5 -5 µm พวกเขาไม่สามารถสร้างและสะสมเม็ด polyhydroxybutyrate ในอาหารเลี้ยงเชื้อไนโตรเจนต่ำได้ สิ่งนี้ทำให้พวกมันแตกต่างจากแบคทีเรียแอโรบิคอื่น ๆ

ซองเซลล์ประกอบด้วยเมมเบรนไซโทพลาสซึมผนังเซลล์และเยื่อหุ้มชั้นนอกที่หุ้มส่วนหลัง

ผนังเซลล์เป็นเรื่องปกติของแบคทีเรียแกรมลบมีความบางและประกอบด้วยเพปทิโดไกลแคน เยื่อหุ้มไซโทพลาสซึมจะแยกไซโทพลาสซึมออกจากส่วนประกอบอื่น ๆ ของซองเซลล์ มันถูกสร้างขึ้นโดย lipid bilayer

เมมเบรนชั้นนอกประกอบด้วยลิพิดที่เรียกว่าไลโพลีแซคคาไรด์ที่มีโซ่ไฮโดรคาร์บอน เยื่อหุ้มเซลล์นี้เป็นสิ่งกีดขวางทางเดินของโมเลกุลเช่นยาปฏิชีวนะที่อาจทำให้เซลล์เสียหายได้ ในทางกลับกันมันช่วยให้สารอาหารที่จำเป็นสำหรับแบคทีเรียทำงานได้

ความสามารถของเมมเบรนชั้นนอกในการปล่อยให้สารบางอย่างผ่านไปและอื่น ๆ ไม่ได้เกิดจากการมีรูพรุน เป็นโปรตีนโครงสร้างของเมมเบรน

แฟลกเจลลา

แฟลกเจลลาในสกุลโดยทั่วไปจะอยู่ในตำแหน่งขั้วแม้ว่าในบางกรณีอาจเป็นขั้วย่อย แฟลกเจลลาด้านข้างพบได้ใน P. stutzeri และสายพันธุ์อื่น ๆ

จำนวนแฟลกเจลลามีความสำคัญทางอนุกรมวิธาน อาจมีแฟลเจลลัม (monoteric) หนึ่งอันหรือหลายอัน (หลายทริช) ในสายพันธุ์เดียวกันจำนวนแฟลกเจลลาอาจแตกต่างกันไป

ในบางชนิดพบว่ามี fimbriae (โปรตีนภาคผนวกที่บางและสั้นกว่าแฟลเจลลัม) ซึ่งสอดคล้องกับการแพร่กระจายของเยื่อหุ้มไซโทพลาสซึม

ใน P. aeruginosa fimbriae มีความกว้างประมาณ 6 นาโนเมตรสามารถพับเก็บได้และทำหน้าที่เป็นตัวรับแบคทีเรียหลายชนิด (ไวรัสที่ติดเชื้อแบคทีเรีย) Fimbriae สามารถนำไปสู่การยึดเกาะของแบคทีเรียกับเซลล์เยื่อบุผิวของโฮสต์

วงจรชีวิต

สายพันธุ์ Pseudomonas เช่นเดียวกับแบคทีเรียทุกชนิดสืบพันธุ์โดยฟิชชันไบนารีซึ่งเป็นประเภทของการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ

ในช่วงแรกของการแยกไบนารีแบคทีเรียจะเข้าสู่กระบวนการทำสำเนาดีเอ็นเอ สิ่งเหล่านี้มีโครโมโซมแบบวงกลมเดี่ยวซึ่งเริ่มถูกคัดลอกโดยการทำงานของเอนไซม์การจำลองแบบ

โครโมโซมจำลองจะไปที่ส่วนปลายของเซลล์ต่อมามีการสร้างกะบังและผนังเซลล์ใหม่เกิดขึ้นเพื่อสร้างเซลล์ลูกสาวทั้งสอง

มีการสังเกตกลไกต่างๆของการรวมตัวกันใหม่ทางพันธุกรรมในสายพันธุ์ Pseudomonas สิ่งนี้รับประกันการเกิดความแปรปรวนทางพันธุกรรมในสิ่งมีชีวิตที่สืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ

กลไกเหล่านี้คือการเปลี่ยนแปลง (ชิ้นส่วนดีเอ็นเอจากภายนอกสามารถเข้าสู่แบคทีเรียได้) อื่น ๆ คือการถ่ายทอด (การแลกเปลี่ยน DNA ระหว่างแบคทีเรียโดยไวรัส) และการเชื่อมต่อกัน (การถ่ายโอน DNA จากแบคทีเรียของผู้บริจาคไปยังผู้รับ)

พลาสมิด

พลาสมิดเป็นโมเลกุลดีเอ็นเอกลมขนาดเล็กที่เกิดขึ้นในแบคทีเรีย สิ่งเหล่านี้ถูกแยกออกจากโครโมโซมและทำซ้ำและส่งต่ออย่างอิสระ

ใน Pseudomonas พลาสมิดทำหน้าที่ต่างๆเป็นปัจจัยการเจริญพันธุ์และความต้านทานต่อสารต่างๆ นอกจากนี้บางชนิดยังให้ความสามารถในการย่อยสลายแหล่งคาร์บอนที่ผิดปกติ

พลาสมิดสามารถให้ความต้านทานต่อยาปฏิชีวนะหลายชนิดเช่นเจนตามิซินสเตรปโตมัยซินและเตตราไซคลีนเป็นต้น ในทางกลับกันบางชนิดมีความทนทานต่อสารเคมีและกายภาพที่แตกต่างกันเช่นรังสีอัลตราไวโอเลต

นอกจากนี้ยังสามารถช่วยป้องกันการกระทำของแบคทีเรียที่แตกต่างกัน ในทำนองเดียวกันพวกเขาให้ความต้านทานต่อ bacteriocins (สารพิษที่ผลิตโดยแบคทีเรียเพื่อยับยั้งการเจริญเติบโตของสิ่งที่คล้ายกัน)

ที่อยู่อาศัย

สายพันธุ์ Pseudomonas สามารถพัฒนาได้ในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน พบได้ในระบบนิเวศทั้งบนบกและในน้ำ

อุณหภูมิที่เหมาะสำหรับการพัฒนาของสกุลคือ 28 ° C แต่สายพันธุ์เช่น P. Psychrophila สามารถเติบโตได้ในช่วง -1 ° C ถึง 45 ° CP thermotolerans สามารถพัฒนาได้ที่อุณหภูมิ 55 ° C

ไม่มีสายพันธุ์ใดที่ทนต่อ pH ต่ำกว่า 4.5 พวกมันสามารถเติบโตได้ในอาหารเลี้ยงเชื้อที่มีไนเตรตแอมโมเนียมไอออนเป็นแหล่งไนโตรเจน พวกเขาต้องการเพียงสารประกอบอินทรีย์ธรรมดา ๆ เพื่อเป็นแหล่งคาร์บอนและพลังงาน

พบ Pseudomonas อย่างน้อยเก้าชนิดเติบโตในแอนตาร์กติกา ในขณะที่สายพันธุ์ P. syringae มีความเกี่ยวข้องกับวัฏจักรของน้ำโดยมีอยู่ในน้ำฝนหิมะและเมฆ

โรค

สายพันธุ์ Pseudomonas สามารถทำให้เกิดโรคต่างๆได้ทั้งในพืชและสัตว์และในมนุษย์

โรคในสัตว์และมนุษย์

โดยทั่วไปแล้วสายพันธุ์ของสกุลนี้ถือว่ามีความรุนแรงต่ำเนื่องจากมีแนวโน้มที่จะเป็น saprophytic สิ่งเหล่านี้เป็นโอกาสและมีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดความเจ็บป่วยในผู้ป่วยที่มีความต้านทานต่อการติดเชื้อต่ำ มักมีอยู่ในระบบทางเดินปัสสาวะทางเดินหายใจบาดแผลและเลือด

สายพันธุ์ที่มีผลต่อมนุษย์มากที่สุดคือ P. aeruginosa เป็นสายพันธุ์ที่ฉวยโอกาสโจมตีผู้ป่วยที่ได้รับภูมิคุ้มกันซึ่งมีอาการไหม้รุนแรงหรืออยู่ระหว่างการรักษาด้วยเคมีบำบัด

P. aeruginosa โจมตีทางเดินหายใจเป็นหลัก ในผู้ป่วยที่เป็นโรคหลอดลมอักเสบ (ขยายหลอดลม) จะสร้างเสมหะจำนวนมากและอาจถึงแก่ชีวิตได้

พบเชื้อ P. entomophila เป็นเชื้อโรคของแมลงหวี่เมลาโนแคสเตอร์ (แมลงวันผลไม้) แพร่กระจายโดยการกินเข้าไปและโจมตีเซลล์เยื่อบุผิวในลำไส้ของแมลงซึ่งอาจทำให้เสียชีวิตได้

P. plecoglossicida ถูกพบว่าเป็นเชื้อโรคของปลาอะยุ (Plecoglossus altivelis) แบคทีเรียทำให้เกิดโรคน้ำในช่องท้อง (การสะสมของของเหลวในช่องท้อง) ในปลา

โรคพืช

Pseudomonas สายพันธุ์พืชที่ก่อให้เกิดโรคเป็นสาเหตุของโรคที่หลากหลาย สิ่งเหล่านี้สามารถทำให้เกิดแผลเนื้อตายหรือจุดบนลำต้นใบและผลไม้ นอกจากนี้ยังสามารถทำให้เกิดถุงน้ำดีเน่าเปื่อยและการติดเชื้อในหลอดเลือด

กลุ่ม P. syringae โจมตีที่ระดับทางใบเป็นหลัก ตัวอย่างเช่นในหัวหอมพวกเขาสามารถเกิดจุดบนใบและการเน่าของหลอดไฟ

ในต้นมะกอก (Olea Europea) สายพันธุ์ P. savastboon เป็นสาเหตุของวัณโรคของต้นมะกอกซึ่งมีลักษณะการก่อตัวของเนื้องอก เนื้องอกเหล่านี้ส่วนใหญ่ก่อตัวที่ลำต้นยอดและบางครั้งบนใบผลไม้และราก ทำให้เกิดการผลัดใบการลดขนาดของพืชและการตายในเวลาต่อมา

อ้างอิง

1. Casado MC, Urbano N, R Díazและ A Díaz (2015) วัณโรคต้นมะกอก: การศึกษาในหลอดทดลองของผลของสารฆ่าเชื้อราที่แตกต่างกันต่อ Pseudomonas savastonoi หกสายพันธุ์ Expoliva Symposium Proceedings, Jaén, Spain, 6 - 8 พ.ค.
2. Hesse C, F Schulz, C Bull, BT Shaffer, Q Yan, N Shapiro, A Hassan, N Varghese, L, Elbourne I Paulsen, N Kyrpides, T Woyke และ J Loper (2018) ประวัติวิวัฒนาการตามจีโนมของ Pseudomonas spp. จุลชีววิทยาสิ่งแวดล้อม 20: 2142-2159.
3. Higuera-Llantén S, F Vásquez-Ponce, M Núñez-Gallego, M Palov, S Marshall และ J Olivares-Pacheco (2018) ลักษณะฟีโนไทป์และจีโนไทป์ของสายพันธุ์ใหม่ที่ดื้อต่อยาปฏิชีวนะหลายชนิดอัลจิเนตไฮเปอร์โปรดัคชั่นของ Pseudomonas mandelii ที่แยกได้ในแอนตาร์กติกา Polar Biol 41: 469-480
4. Luján D (2014) Pseudomonas aeruginosa: ศัตรูที่อันตราย Acta BioquímClín ละตินอเมริกา. 48 465-74
5. Nishimori E, Kita-Tsukamoto และ H Wakabayashi (2000) Pseudomonas plecoglossicida sp. พ.ย. , สาเหตุที่ทำให้เกิดโรคน้ำในช่องท้องจากเชื้อแบคทีเรียจากเชื้อแบคทีเรีย Plecoglossus altivelis International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 50: 83–89.
6. Palleroni NJ และ M Doudoroff (1972) คุณสมบัติบางประการและการแบ่งย่อยอนุกรมวิธานของสกุล Pseudomonas Annu รายได้ไฟโตพา ธ อล. 10: 73-100.
7. Palleroni, N (2015) Pseudomonas. ใน: Whitman WB (บรรณาธิการ) Bergey Manual of Systematics of Archaea and Bacteria. John Wiley & Sons, Inc. ร่วมกับ Bergey's Manual Trust