مقدمه:
مشخصه های هیدرو فوبیک و حرکت الکتروفورتیک (EMP) میکروارگانیسم ها از نظر زیستی جنبه قابل فهم تأثیر متقابل آنها بر محیط است.این خواص در سرنوشت، حمل، فیزیولوژی و مطالعات حدت ارگانیسم اساسی هستند و بنا بر این در انتخاب جانشین جامع می باشد. قوای هیدرو فوبیک و الکتروفورتیک همکاران مهمی برای تحرک ذرات و میکروارگانیسم ها در محیط هستند. به این وسیله خواص سطحی عمومی استفاده شده توسط باسیلوس آنتراسیس جانشین آندوسپور هایی می شود که تحت شرایط مقایسه ای براساس کشت، خلوص آندوسپور، نوع بافر و استحکام آزمایش شده اند. علاوه بر این ها اطلاعاتی از آندوسپور های معلق در آب دهیدروکلرینه در دست است که نقض امنیتی در زیر ساخت های آب را ارزیابی می کند. خواص نفوذی باسیلوس آنتراسیس نشان داد که در بین شش گونه باسیلوس آزمایش شده برای قدرت بافر می تواند در حداکثر هیدروفوبیک و در حداقل الکترونگاتیو باشد. تأثیر EMP بر روی هیدروفوبی سیتی در حالت گونه خاص متفاوت می باشد. این مطالعه شرح می دهد که خواص سطحی جایگزین متفاوت بوده و بایستی مراقب بود که مناسب ترین جایگزین انتخاب شود. به هر حال نشان داده شده که باسیلوس تورینژینزیس بهترین نشان دهنده ها ولی باسیلوس آنتراسیس سوش استرن در هردو جنبه EMP و هیدروفوبیسیتی در طول تمام آزمایش ها بافر بوده است.
این یک تحقیق جالب است که نشان می دهد از نظر هیدروفوبیسیتی رتبه باسیلوس آنتراسیس مافوق دیگر گونه های باسیلوس است. در حالی که در همان حال دارای پایین ترین الکترو نگاتیویتی است. در عمل به این معنا است که اسپور بیشتر تحت تأثیر انتقال جریان آب است مانند انتقال باسیل از یک لاشه دفن شده به سمت ریشه گیاه از طریق مواد ارگانیک موجود در خاک.
تأثیر متقابل میان باسیلوس آنتراسیس و گیاه
آنچه به دنبال می آید حاصل تحقیقات انجام شده توسط محققین مؤسسه PLoSone در زمینه تأثیر متقابل میان باسیلوس آنتراسیس و گیاه است.
مخزن های محیطی در نگهداری و انتقال شاربن نقش اساسی دارند اما به خوبی مشخص نیستند. عامل سیاه زخم، باسیلوس آنتراسیس، طی دوران ها به عنوان یک عامل بیماریزای اجباری در نظر گرفته شده است که به صورت نهفته و غیر فعال به محیط منتقل می شود. به هر حال مطالعات آزمایشگاهی در حال رشد نشان می دهد که باسیلوس آنتراسیس نظیر بعضی از نزدیکان خود در خارج از بدن مهره داران میزبان خود تا حدودی فعالیت می کند. در این جا ما نشان می دهیم که باسیلوس آنتراسیس در مزرعه واکنش متقابل مشخصی با یک گیاه داشته که می تواند انتقال اسپور شاربن را به میزبان های علف خوار افزایش دهد. با استفاده از یک منطقه و سوش حاد ب-آنتراسیس یک تجربه فیلدی در یک محدوده انجام دادیم. ما دریافتیم که ب- آنتراسیس میزان یک گیاه بومی Enneapogon desvauxii را تا ۵۰% افزایش می دهد و طول گیاه حاصل از بذر همین گیاه که در معرض خون قرار می گیرد تا ۴۵% بلندتر از گیاه کنترل است. در نهایت ما به طور مشخص اثر ب-آنتراسیس و E. desvauxii و تأثیر متقابل آنها بر روی ترکیب جمعیتی و غنای گونه باکتریایی خاک را نشان دادیم . ما مدرکی برای تکثیر یا افزایش طول عمر ب- آنتراسیس در داخل توده خاک مرتبط با علوفه کنترل به دست نیاوردیم، اما ممکن است تأثیر متقابل بین ب- آنتراسیس و گیاهان و تأثیر آن بر حیوان حساس در اثر رابطه بین چرای بیشترمیزبان علف خوار و در نتیجه افزایش انتقال جرم به میزبان باشد.
بحث:
با الهام از یافته های آزمایشگاهی اخیر که امکان فعالیت خارج از بدن میزبان مهره دار را نشان می دهد، ما فعل و انفعال بین یک گیاه بومی یا E.d و ب- آنتراسیس را در یک مزرعه بسته تجربه کردیم. ما فرضیه مواد لاشه نظیر ب- آنتراسیس و خون گور خر را که ممکن است رشد گیاهان را افزایش دهند آزمایش کردیم و در یافتیم که افزودن خون گورخر به خاک ارتفاع گیاه را افزایش می دهد. مطالعات قبلی در شمال آمریکا افزایش حجم گیاه در محل سقوط لاشه به دلیل نشتب مواد مغذی ناشی از لاشه را نشان داد. بنا براین ما فرض کردیم که خون گور خر ممکن است سبب باروری علوفه شده است. در عین حال مایه تعجب بود زیرا دریافتیم که از بین بردن تنها اسپور های ب- آنتراسیس ( بدون ازبین بردن مواد مغذی لاشه ) بر روی میزان رویش گیاهان در منطقه مورد عمل تأثیر منفی گذاشته است.
در واقع مشاهدات نشان داد که فعل و انفعال مشخص ب- آنتراسیس با گیاه غیر منتظره نیست. بسیاری از گونه های باسیلوس باکتری های محرک رشد گیاه شناخته شده اند که تأثیرات مفیدی بر روی رشد و توسعه گیاه دارند. گونه های مختلفی از باسیلوس سرئوس در خاک، بر روی بذر، ریشه، غده و دیگر مواد زراعی به منظور افزایش رشد غلات دیده شده است. بعلاوه باکتری ها نه تنها در تسهیل جذب عناصر مغذی و به عنوان محرک رشد برای ریشه گیاه مؤثر هستند بلکه مقاومت سیستمیک در گیاه ایجاد کرده و سبب محافظت گیاه از امراض گیاهی و حشرات شده و می توانندمقاومت در برابر خشک سالی را نیز در گیاه افزایش دهند.
ما فرض کردیم که وجود گیاه ممکن است میزان پوسیدگی ب-آنتراسیس را در خاک کاهش دهد اگر در ریزوسفور تکرار وجود داشته ویا علف در اثر هوا کاهش یابد. درعین حال گیاهان ممکن است مخزنی برای تحریک مقاومت ب- تورینژینژیس و ب- آنتراسیس در محیط باشند. با توجه به مطالعات قبلی ما مدرکی در تکرار یا افزایش مقاومت ب- آنتراسیس در هسته های خاک همرا با E. desvauxiiبه دست نیاوردیم.
به جای فراهم نمودن یک انکوباتور برای تکثیر در محیط، رابطه با گیاه برای ب-آنتراسیس و ب – تورینژینزیس ممکن است حداقل به بخشی از افزایش احتمال تماس با میزبان های علف خوار مربوط باشد یعنی حیوان علف خوار نقش انکوباتور را اجرا کند.
به هر حال هنگامی که گیاه به صورت تازه در یک کرت آزمایشی کشت شد ( ۳ ماه ) مشخص شد که اضافه کردن خون بدون اسپور به صورت قابل ملاحظه ای CFU/g countsب- آنتراسیس را کاهش داد. برخی از اسپور های باسیلوس آنتراسیس ممکن است در جواب به مواد مغذی خون در خاک جوانه می زنند ولی بعد در این راه با شکست مواجه شوند. مطالعات قبلی نشان داد که اسپور های باسیلوس آنتراسیس در آب یا خاک با مواد احشاء یا خون حیوانات ازدیاد می یابند. سلول های تکثیر یافته به مواد مغذی بالایی نیاز دارندو ممکن است قادر به شکوفایی بدون این افزایش نیاز مواد مغذی در خارج از بدن میزبان نباشند.این یافته هانشان می دهد که به طور طبیعی در محل های سقوط لاشه های شاربنی ممکن است افزایش رشد و تولید علوفه مشاهده شود که این پدیده سبب جذب بیشتر میزبانان چرا کننده به سمت این محل های آلوده به جای محل سقوط لاشه های غیر آلوده که علوفه کوتاهتر و کمتری دارند بشود .
مطالعات آینده ما رشد فزاینده و استفاده میزبان از محل های سقوط لاشه را مقایسه کرده است که از لحاظ وجود ب- آنتراسیس متفاوت می باشد. گیاهخواران به صورت انتخابی در محل های پر علف، دارای خاک غنی و در یک پهنه ناهمگون علوفه ای چرا می کنند و محل سقوط لاشه های شاربنی منشأ محیطی انتقال بیماری به میزبانان بالقوه است. در تحقیقات اولیه لویس پاستور بر روی شاربن در اواخر قرن نوزدهم مشخص نمود که محل سقوط لاشه های شاربنی یک منطقه کلیدی برای انتقال شاربن است و شرح داد که چرا حیوانات در این محل ها با خوردن گیاهان تخریش دهنده می تواند سبب ابتلاء آنها به بیماری شاربن به شود.
میزبان های چرا کننده با خوردن خاک همراه با برگ و ریشه های گیاهان عوامل بیماری را وارد بدن خود می نمایند. پاتوژن ها ممکن است در قسمت های داخلی گیاهان تجمع پیدا کنند. بارش باران بر روی گیاهان می تواند روش انتقال بالقوه پاتوژن های خاک نظیر سالمونلا انتریکا سرو وار تیفی موریوم را فراهم کند. در این جا ما به اندازه قابل تشخیص از باسیلوس آنتراسیس را بر روی برگ های E. desvauxiiنیافتیم. به هر حال این اتفاق ممکن استواقیعت تحقیق مارا نشان دهد که اسپور ها به صورت دقیق در عمق ۵ سانتیمتری خاک جایگزین شده و به شکلی که تصور می شود به صورت وسیع در سطح محل سقوط لاشه وجود ندارند. بعلاوه در رخدادسطحی ( خارجی ) برگ مانند رخداد سالمونلا انتریکا سرو وار تیفی موریوم به قسمت داخلی گیاه گوجه فرنگی حمله کرده ویک روش بالقوه دیگر انتقال بیماری را فراهم می کند. تعیین اینکه ب-آنتراسیس نیز در قسمت داخلی گیاهان متمرکز می شود نیاز به مطالعات آزمایشگاهی و گلخانه ای مشابه دارد.
در نهایت ما آزمودیم که E. desvauxiiیا ب – آنتراسیس بر روی ساختار جمعیت باکتریایی موجود در خاک تأثیر می گذارد. به طور کلی ما تشخیص دادیم که جمعیت های باکتریایی که خیلی شبیه بودند به طور قابل توجهی از تأثیرو E. desvauxiiو ب- آنتراسیس بر OTU یا operational taxonomic unitsناشی از غنای خاک وترکیب جمعیت باکتر یایی است . قبلاً Sail و Koehler در آزمایشگاه نشان دادند که ب-آنتراسیس در ریزوسفر گیاه تکثیر می شود. این عمل ممکن است به دلیل فعل و انفعال مشخصی باشد که بین اسپور و گیاه درمان شده در غنای عمومی OTU برخی فعالیت های ب- آنتراسیس در ارتباط با E. desvauxii نشان داده می شود. بعلاوه ترکیب جمعیتی در توده خاک مرتبط با E. desvauxiiوب- آنتراسیس باتوده خاک کنترل تفاوت داشت. خاک مرتبط با E.d شمار بیشتری از پروتئوباکتریا را دارا بود در حالی که خاک مربوط به ب- آنتراسیس حاوی شمار بیشتر و بخشی از Firmicutes* بود. در حالی که تأثیر گیاهان بر روی توده خاک به خوبی مطالعه نشده است گیاهان به عنوان عامل مؤثر بر روی ترکیب و به نسبت فراوانی جمعیت باکتری در ریزوسفور شناخته شده اند. در مشاهداتی که پروتئو باکتریا شامل شمار بیشتر و بخشی از باکتریا در توده خاک مرتبط با E.d بود این فرضیه وجود داشت که پروتئوباکتریاشماره های غالب در جمعیت های ریزوسفور هستند.
علیرغم نقش محوری محیط در انتقال شاربن، به دلیل فقدان تجربیات عملی میدانی اطلاعات اندکی در خصوص حیات و فعالیت ب-آنتراسیس در خارج از بدن میزبان وجود دارد. Van Ness پیشنهاد می کند که تحت شرایط PH قلیایی، رطوبت بالای خاک و وجود مواد ارگانیک، ب- آنتراسیس در محیط های انکوباتوری حفظ و تکثیر می شود اما در تجربه در اثبات فرضیه خود درماند. مشاهدات میدانی جایگاه های لاشه نشان می دهد ب-آنتراسیس ممکن است حداقل میزان محدودی از فعالیت ب-آنتراسیس را در محیط نشان دهد که شامل از دست دادن یکی یا هر دو پلاسمید در طول زمان ، کسب مقاومت آنتی بیوتیکی و حفظ عدم کاهش در خاک علیرغم قرار گرفتن در معرض عناصر باشد. به هر حال مطالعات متعدد نشان می دهد که ب-آنتراسیس ممکن است توانایی کنش و واکنش با دیگر ارگانیسم های جمعیت گیاهی را داشته باشد. Schuch and Fischetti نشان دادند که باکتریوفاژ ها سبب ارائه ب-آنتراسیس با پتانسیل اسپورولاسیون در خارخ از بدن مهره دار میزبان می شوند. ب-آنتراسیس که در این به صورت جداگانه جامطالعه شده است، متعاقباً مشخص شد که حاوی یک باکتریوفاژ لیزوژنیک جدید است.که اخیراً شناخته شده است. در مطالعات بیشتر جایگاه این قبیل فاژ ها کشف خواهد شد که ممکن است در فعل وانفعال بین جدایه های ب- آنتراسیس و گیاه نقشی داشته باشند.
