ความหลากหลายทางชีวภาพของจุลินทรีย์
ในบรรดาสิ่งมีชีวิตทั้งหมดนั้น อาจกล่าวได้ว่า จุลินทรีย์มีความหลากหลายทางชีวภาพสูงมาก คือ มีความหลากหลายของสปีชีส์ หรือความหลากหลายของชนิดพันธุ์ จำนวน จุลินทรีย์ในโลกนี้มีอยู่ประมาณ 5 แสนชนิด แบ่งออกเป็นกลุ่มใหญ่ๆ 5 กลุ่ม คือ แบคทีเรีย สาหร่าย ไวรัส โพรโทซัว และราชนิดต่างๆ ซึ่งสามารถจำแนกเป็นอาณาจักรที่ต่างกันได้ถึง 3 อาณาจักร เนื่องจากมีวิธีการได้อาหารที่แตกต่างกัน และมีลักษณะโครงสร้างของเซลล์ที่ต่างกัน กล่าวคือ กลุ่มที่จัดอยู่ในอาณาจักรโมเนรา (Monera) ประกอบด้วยจุลินทรีย์พวกโพรคาริโอต ซึ่งมีเซลล์แบบโพรคาริโอติกเซลล์ (Prokaryotic cell) คือ ไม่มีเยื่อหุ้มนิวเคลียส ส่วนใหญ่ได้อาหารโดยการดูดซึมอาหารที่ย่อยแล้วเข้ามาในเซลล์ มีบางชนิดที่สังเคราะห์แสงได้ ส่วนใหญ่สืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ โดยการแบ่งตัวจากหนึ่งเป็นสอง ในกลุ่มนี้ ได้แก่ แบคทีเรียและสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน (blue green algae) ที่ปัจจุบันเรียกชื่อใหม่ว่า ไซยาโนแบคทีเรีย (Cyanobacteria) กลุ่มจุลินทรีย์ที่จัดอยู่ในอาณาจักรโพรทิสตา (Protista) ประกอบด้วย สาหร่าย โพรโทซัวและราเมือก กลุ่มนี้มีลักษณะเซลล์แบบยูคาริโอติกเซลล์ (Eukaryotic cell) ซึ่งมีเยื่อหุ้มนิวเคลียส และมีวิธีได้อาหารแตกต่างกัน ได้แก่ สาหร่าย ได้อาหารโดยการสังเคราะห์แสงเพราะมีคลอโรพลาสต์ จึงเป็นผู้ผลิตของระบบนิเวศ โพรโทซัวมีการดำรงชีวิตคล้ายสัตว์ ได้อาหารโดยการกินสิ่งมีชีวิตอื่น มีบางชนิดที่มีคลอโรพลาสต์ด้วย จึงช่วยในการสังเคราะห์แสงได้ บางชนิดเป็นปรสิตอยู่ในร่างกายของสิ่งมีชีวิตอื่น ส่วนราเมือก (Slime mold) ได้อาหารโดยส่งเอนไซม์ออกมาย่อยอาหารนอกเซลล์ แล้วดูดสารอาหารเข้าเซลล์ จึงดำรงชีวิตเป็นแซโพรไฟต์ อาณาจักรฟังไจ (Fungi) ได้แก่ ยีสต์ที่มีลักษณะเซลล์เดียว เห็ดและราที่มีหลายเซลล์เรียงเป็นเส้นใยจำนวนมาก เรียกว่า ไมซีเลียม เห็ด รา และยีสต์ เป็นพวกยูคาริโอตที่ไม่มีคลอโรฟิลล์ สร้างอาหารเองไม่ได้ ส่วนใหญ่ดำรงชีวิตเป็นแซโพรไฟต์ย่อยสลายสารอินทรีย์ที่เน่าเปื่อยให้เป็นสารโมเลกุลเล็ก ส่วนน้อยเป็นปรสิตทำให้เกิดโรคกับพืช สัตว์ และคน
นอกจากจุลินทรีย์ใน 3 อาณาจักรนี้แล้ว ยังมีไวรัสซึ่งไม่จัดเป็นเซลล์ เพราะมีโครงสร้างง่ายๆ มีเพียงสารพันธุกรรมชนิด DNA หรือ RNA อย่างใดอย่างหนึ่ง และมีเปลือกโปรตีนที่เรียกว่า แคปซิด (Capsid) ล้อมรอบสารพันธุกรรมไว้ ก็จัดเป็นอนุภาคไวรัสที่สมบูรณ์แล้ว ไวรัสบางชนิดอาจมีเอนเวลโลป (envelope) ล้อมรอบเปลือกโปรตีนอีกชั้นหนึ่ง เอนเวลโลปประกอบด้วยโปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต ไวรัสไม่มีออร์แกเนลล์ต่างๆ ที่จำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิต จึงต้องอาศัยกลไกภายในเซลล์โฮสต์ (host) ที่มันเข้าไปอาศัยอยู่ จึงจัดไวรัสเป็นปรสิตที่แท้จริงภายในเซลล์ (obligate intracellular parasite) ของคน สัตว์ พืช และจุลินทรีย์อื่นๆ
จุลินทรีย์มีความหลากหลายทางพันธุกรรม เพราะจุลินทรีย์สปีชีส์เดียวกันอาจไม่ได้มีลักษณะที่เหมือนกันทุกประการ ทำให้แบ่งย่อยออกเป็นสายพันธุ์ (strain) ต่างๆ ได้อีก ความแตกต่างทางพันธุกรรมนี้ เป็นผลสืบเนื่องมาจากกระบวนการวิวัฒนาการอันยาวนานนับพันล้านปี เนื่องจากจุลินทรีย์ ได้กำเนิดขึ้นมาบนโลกเมื่อประมาณ 3,500 ล้านปีมาแล้ว ความแตกต่างทางพันธุกรรม ทำให้จุลินทรีย์สามารถปรับตัวให้อยู่ในสิ่งแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงและมีความรุนแรงได้ ดังนั้น ความหลากหลายทางพันธุกรรม จึงเป็นผลให้จุลินทรีย์ปรับตัวให้เหมาะสมกับถิ่นที่อยู่อาศัยที่แตกต่างกันได้ อันเป็นความหลากหลายทางระบบนิเวศ (ecological diversity) จึงทำให้สามารถพบจุลินทรีย์ในสิ่งแวดล้อมทุกหนทุกแห่ง ตั้งแต่บริเวณที่เย็นจัดแม้ในหิมะและน้ำแข็งขั้วโลก จนถึงบริเวณที่มีอุณหภูมิสูง เช่น ในบ่อน้ำพุร้อน แม้แต่ในทะเลลึกที่มีความกดดันของน้ำมากๆ ก็ยังมีจุลินทรีย์อาศัยอยู่ได้ พบได้ทั้งในน้ำเค็ม น้ำจืด สระน้ำ ลำธาร น้ำไหล ในดินแฉะ บนก้อนหิน ดินทราย ตามเปลือกไม้ และพบได้ทั้งในสภาพซึ่งไม่มีออกซิเจนที่สิ่งมีชีวิตอื่นไม่สามารถอาศัยอยู่ได้
นอกจากนี้จุลินทรีย์ยังสามารถดำรงชีวิตได้ทุกรูปแบบทั้งแบบที่สังเคราะห์อาหารได้เอง โดยใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์ เพื่อรวมก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และน้ำให้เป็นคาร์โบไฮเดรต และได้ก๊าซออกซิเจนเป็นผลพลอยได้ กระบวนการนี้เรียกว่าการสังเคราะห์แสง ซึ่งพบกระบวนการนี้ในสาหร่ายทุกชนิด แบคทีเรียบางชนิดและไซยาโนแบคทีเรีย แบคทีเรียบางชนิดยังได้พลังงานจากกระบวนการออกซิเดชันสารเคมีอีกด้วย บางพวกสังเคราะห์อาหารเองไม่ได้ ต้องอาศัยสิ่งมีชีวิตอื่นเป็นอาหาร จุลินทรีย์บางชนิด เช่น โพรโทซัว มีการเคลื่อนที่เพื่อนำสิ่งมีชีวิตหรืออาหารให้เข้ามาในเซลล์ แล้วใช้เอนไซม์ย่อยเป็นสารอาหารขนาดเล็กที่เซลล์นำไปใช้ได้ จุลินทรีย์บางชนิดอาจส่งเอนไซม์ออกจากตัวมาย่อยอาหารนอกเซลล์จนเป็นสารอาหารขนาดเล็กแล้วจึงดูดซึมสารอาหารเข้าเซลล์ก็ได้ เช่น เห็ด รา แบคทีเรีย จุลินทรีย์เหล่านี้จึงมักอาศัยอยู่ตามซากพืชซากสัตว์ที่ตายแล้ว และเป็นสาเหตุให้ซากเน่าเปื่อย เพื่อสลายเป็นสาร อนินทรีย์ในดินทำให้ดินมีความอุดมสมบูรณ์ขึ้น จุลินทรีย์บางชนิดอาจปรับตัวให้เป็นปรสิต (parasite) เข้าไปอาศัยอยู่ในร่างกายหรือเซลล์ของสิ่งมีชีวิตอื่น เช่น พืช สัตว์ และมนุษย์ และอาศัยอาหารจากพืช สัตว์เหล่านั้น ซึ่งทำหน้าที่เป็นเจ้าบ้านหรือโฮสต์ ทำให้โฮสต์เกิดโรคขึ้น
ในการเปลี่ยนอาหารโมเลกุลใหญ่ให้เป็นพลังงานที่จุลินทรีย์ใช้ในการดำรงชีวิตนั้นเกิดขึ้นโดยกระบวนการหายใจ ซึ่งมีอยู่ 3 แบบ คือ แบบที่ใช้ออกซิเจนอิสระ แบบที่ไม่ใช้ออกซิเจน และแบบกระบวนการหมัก มีจุลินทรีย์จำนวนมากที่ใช้กระบวนการหายใจแบบใช้ออกซิเจนจากอากาศในการเปลี่ยนอาหารให้เป็นพลังงาน แต่จุลินทรีย์บางชนิดในกระบวนการหายใจไม่ต้องอาศัยก๊าซออกซิเจน พวกนี้เมื่อสลายอาหารแล้วมักได้ก๊าซที่มีกลิ่นเหม็น จุลินทรีย์บางชนิด เช่น ยีสต์ อาศัยกระบวนการหมักในการเปลี่ยน อาหารให้เป็นพลังงาน และยังได้ผลิตภัณฑ์ที่เป็นสารอินทรีย์ที่เรานำไปใช้ประโยชน์ได้ เช่น เอทิลแอลกอฮอล์ กรดแล็กติก กรดน้ำส้ม กรดซักซินิก เป็นต้น
จุลินทรีย์ส่วนใหญ่ต้องได้อาหารจากสิ่งมีชีวิตอื่น จึงมีความสัมพันธ์ร่วมกับสิ่งมีชีวิต ทั้งแบบปรสิตที่ทำให้เกิดโรคกับโฮสต์ดังกล่าวแล้ว หรือจุลินทรีย์บางชนิดอยู่ร่วมกับสิ่งมีชีวิตอื่นโดยไม่ทำอันตราย แต่กลับให้ประโยชน์ซึ่งกันและกัน ที่เรียกว่าภาวะพึ่งพากัน (mutualism) ตัวอย่างความสัมพันธ์นี้ ได้แก่ ไลเคนส์ ไรโซเบียมที่อยู่กับปมรากถั่ว โพรโทซัวไตรโคนิมฟาที่อยู่กับปลวกเป็นต้น
ไลเคนส์เป็นความสัมพันธ์ระหว่างราและสาหร่าย ซึ่งต่างได้ประโยชน์ซึ่งกันและกัน ไลเคนส์สามารถเจริญได้บนหินหรือเปลือกไม้ หรือบริเวณที่แห้งแล้งไม่เหมาะกับการเจริญของพืชอื่น ไลเคนส์จำนวนมากเจริญได้ที่อุณหภูมิต่ำแถบขั้วโลกและบนภูเขาสูง ไลเคนส์ประกอบด้วยไมซีเลียมของราอัดกันแน่นอยู่ชั้นบน ข้างใต้เป็นกลุ่มเซลล์ของสาหร่ายและด้านล่างลงไปเป็นชั้นของรา ซึ่งยึดติดกับพื้นดินด้วยไฮฟา
ไลเคนส์เป็นเครื่องบ่งชี้ถึงมลภาวะของอากาศ บริเวณใดที่อากาศมีมลพิษมาก จะไม่พบไลเคนส์เจริญอยู่ การมีไลเคนส์เจริญอยู่ที่ใดแสดงว่าอากาศบริเวณนั้นมีความบริสุทธิ์
การเปลี่ยนแปลงสภาพระบบนิเวศอย่างรุนแรง อาจมีผลทำให้จุลินทรีย์สูญพันธุ์ได้ เช่น การพลิกหน้าดิน โดยการไถพรวนด้วยเครื่องจักรขนาดใหญ่ อาจทำให้จุลินทรีย์ชนิดที่อยู่ใต้ดินถูกพลิกขึ้นมาผิวดิน และเผชิญกับสภาพแวดล้อมใหม่ที่มีอากาศและแสงแดดรุนแรง หรือในกรณีกลับกัน จุลินทรีย์ชนิดที่อยู่หน้าดินและชอบอากาศและแสงแดด อาจถูกพลิกกลับลงไปอยู่ใต้ดินซึ่งเป็นสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสมกับมัน จุลินทรีย์เหล่านี้อาจปรับตัวไม่ทันและตายได้ แต่จุลินทรีย์บางชนิดได้รับการถ่ายทอดทางพันธุกรรม ให้สามารถเผชิญกับสภาพแวดล้อมที่รุนแรงได้ โดยมีโครงสร้างพิเศษ เช่น สปอร์ ซีสต์ แคปซูล ทำให้ทนต่อความแห้งแล้ง ความร้อน สารเคมี รังสีต่างๆ และแรงกดดันต่างๆ ได้ จึงทำให้จุลินทรีย์พวกนี้มีชีวิตรอดมาจนทุกวันนี้
สมัครสมาชิก:
ส่งความคิดเห็น (Atom)
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น