تصنيف البكتيريا وتصنيفها العلمي

تصنيف البكتيريا وتصنيفها العلمي هو فرع من فروع علم الأحياء الدقيقة يُعنى بتسمية البكتيريا وترتيبها في نظام هرمي يعكس علاقاتها. تعتمد التصنيفات البكتيرية الحديثة على منهج متعدد الأوجه (polyphasic) وتصنيف تطوري (phylogenetic): فهي تجمع بين الأدلة المظهرية (phenotypic) والكيميائية التصنيفية (chemotaxonomic) والجينية (genomic)، مع توفير مقارنات الحمض النووي الريبوزي الريبوسومي (ribosomal RNA) وتسلسل الجينوم الكامل للعمود الفقري للتصنيف الطبيعي.

Definition

التصنيف العلمي للبكتيريا هو التصنيف المنهجي والتسمية والتعريف بالبكتيريا، حيث تُجمّع الكائنات الحية في أصنوفات مرتبة بناءً على التشابه المظهري والكيميائي التصنيفي والجيني والعلاقة التطورية.

Scope

يغطي هذا الموضوع المبادئ التي تُعرّف وتُسمّى بموجبها الأصنوفات البكتيرية (bacterial taxa)، والتحول من التصنيف القائم على النمط الظاهري إلى التصنيف الجزيئي والقائم على الجينوم، والمعايير المستخدمة لتحديد الأنواع، والرتب القياسية (النطاق، الشعبة، الطائفة، الرتبة، الفصيلة، الجنس، النوع). إنه نظرة عامة مرجعية لكيفية ترتيب البكتيريا، وليس فهرسًا للأصنوفات.

Core questions

• على أي أساس تُعرّف وتُسمّى الأصنوفات البكتيرية؟
• كيف يتم تحديد النوع البكتيري، وبأي عتبات جينومية؟
• كيف غيّر التصنيف الجزيئي تصنيف البكتيريا؟

Key concepts

• النطاق، الشعبة، الطائفة، الرتبة، الفصيلة، الجنس، النوع
• التصنيف متعدد الأوجه (Polyphasic taxonomy)
• التصنيف التطوري للحمض النووي الريبوزي الريبوسومي 16S
• التهجين بين الحمض النووي (DNA-DNA hybridization)
• متوسط هوية النوكليوتيدات (ANI)
• تحديد الأنواع القائم على الجينوم
• السلالات النمطية (Type strains) والتسمية

Key theories

التصنيف التطوري ذو النطاقات الثلاثة

تقسم مقارنة تسلسل الحمض النووي الريبوزي الريبوسومي الحياة الخلوية إلى البكتيريا والعتائق وحقيقيات النوى، وتؤسس التصنيف الجزيئي كأساس للتصنيف الطبيعي للبكتيريا.

التصنيف متعدد الأوجه (Polyphasic taxonomy)

تُحدد الأصنوفات البكتيرية من خلال دمج خطوط متعددة ومستقلة من الأدلة، مظهرية وكيميائية تصنيفية وجينية، بدلاً من الاعتماد على خاصية واحدة.

Mechanisms

يصنف التصنيف البكتيريا من النطاق (domain) وصولاً إلى النوع (species)، ويضع التعريف العزلة المجهولة ضمن هذا التسلسل الهرمي. اعتمد التصنيف المبكر على النمط الظاهري والفسيولوجيا والكيمياء التصنيفية. ثم وفرت مقارنة تسلسلات الحمض النووي الريبوزي الريبوسومي للوحدة الفرعية الصغيرة (16S) تصنيفًا جزيئيًا مستقرًا وأعادت تنظيم الأصنوفات العليا. وقد تقاربت عملية تحديد الأنواع، التي كانت تستند تاريخيًا إلى التهجين بين الحمض النووي (DNA-DNA hybridization) ومزيج متعدد الأوجه من الخصائص، نحو مقاييس قائمة على الجينوم مثل متوسط هوية النوكليوتيدات (average nucleotide identity)، حيث تدعم بيانات الجينوم الكامل الآن التصنيفات الكبيرة الموحدة. تخضع الأسماء لقواعد تسمية رسمية، ويرتبط كل نوع بسلالة نمطية (type strain) محددة.

Clinical relevance

يوفر التصنيف العلمي الأسماء والتجمعات التي تستخدمها مختبرات التشخيص للإبلاغ عن العزلات البكتيرية ولربط الكائن الحي بما هو معروف عن مجموعته، وتُسهم الطرق القائمة على الجينوم بشكل متزايد في تحديد وتعريف الأنواع ذات الأهمية السريرية. يصف هذا المدخل مبادئ التصنيف كمادة مرجعية وليس أساسًا لقرارات التشخيص أو العلاج الفردية.

Evidence & guidelines

تتبع تسمية البكتيريا قواعد متفق عليها دوليًا وتقارير اللجان حول التصنيف المنهجي، بينما يستند العمود الفقري التطوري ومعايير الأنواع إلى الأدبيات الأولية لمقارنة الحمض النووي الريبوزي الريبوسومي والجينوم الكامل؛ وتوزع قواعد البيانات المنسقة الآن تصنيفات موحدة قائمة على الجينوم.

History

بدأ تصنيف البكتيريا بالنمط الظاهري والشكل والتلوين والفسيولوجيا، وتم تدوينه في طبعات متتالية من الكتيبات المنهجية. وقد حول التصنيف الجزيئي في السبعينيات واقتراح النطاقات الثلاثة في عام 1990 أساسه إلى مقارنة التسلسلات، وانتقل عصر الجينوم بتحديد الأنواع من التهجين بين الحمض النووي إلى مقاييس الجينوم الكامل والتصنيفات الموحدة القائمة على الجينوم.

Debates

كيف ينبغي تعريف النوع البكتيري؟

لقد تحول مفهوم النوع العملي من التهجين بين الحمض النووي والمعايير المظهرية متعددة الأوجه نحو عتبات قائمة على الجينوم مثل متوسط هوية النوكليوتيدات، ولا يزال مقدار الأهمية التي يجب أن يحتفظ بها النمط الظاهري محل نقاش.

Key figures

• Carl Woese
• Peter Vandamme
• Donovan Parks
• Philip Hugenholtz

Seminal works

• woese-1990
• wayne-1987
• goris-2007
• parks-2020

Frequently asked questions

ماذا يعني التصنيف متعدد الأوجه؟

يعني أن الأصنوفات البكتيرية تُعرّف من خلال دمج عدة أنواع مستقلة من الأدلة، مظهرية وكيميائية تصنيفية وجينية، بدلاً من الاعتماد على خاصية واحدة.

كيف يتم تعريف النوع البكتيري اليوم؟

لقد تحول تحديد الأنواع من التهجين بين الحمض النووي نحو مقاييس قائمة على الجينوم مثل متوسط هوية النوكليوتيدات، مع كون مقارنة الجينوم الكامل الآن محورية في تعريف وتحديد الأنواع.