تعريف بالخمائر
الخمائر هي فطريات وحيدة الخلية ، يتراوح قطر خلاياها بين 1-2 ميكرومتر بالنسبة للخلايا الصغيرة ، و 7-8 ميكرومتر بالنسبة للخلايا الكبيرة ، عديمة الحركة ، قد تكون الخلايا ذات شكل بيضاوي ، كروي ، أهليلجي ، أو اسطواني ، باستثناء خميرة Trigonopsis variabilis التي تأخذ شكل المثلث وتتبرعم ، أي تكون خلايا جديدة عند أركان هذا المثلث. الغشاء السيتوبلازمي المحيط بخلايا الخميرة لا يسمح بمرور المواد الغذائية ذات الحجم الكبير ، وهي كائنات لها متطلبات غذائية بسيطة ، ليست قادرة على القيام بعملية التمثيل الضوئي ، وتحتاج مصادر كربونية ومصادر نيتروجينية بسيطة التركيب. والمركب الوحيد ذو التركيب المعقد الذي تحتاجه الخميرة لكي تنمو هو البيوتين (فيتامين) ، وبالطبع تحتاج إلى مجموعة مختلفة من الأملاح. تتكاثر الخمائر لا جنسيا عن طريق التبرعم كما في الصورة الآتية:
كما تتكاثر أيضاً عن طريق الانقسام الثنائي ، وقد تتكاثر جنسياً. لا تملك الخمائر أعضاء الحركة التي تسمى فلاجلاFlagella في أي مرحلة من مراحل دورة حياتها. تكون مستعمرات ذات بناء متعدد الخلايا عندما تنمو على الأسطح الصلبة . هذه المستعمرات لها صفات مورفولوجية معينة تتكون أثناء الانقسام حسب نوع الخميرة. يمكن وصف الخمائر من الناحية الفسيولوجية على أنها هوائية إجباراً أو لا هوائية اختياراً ولم يعرف حتى الآن خمائر لا هوائية إجباراً. ومن أهم الخواص الفسيولوجية للخمائر، مقدرتها على تخمير السكر وإنتاج كحول الإيثانول في غياب الأكسجين ، وذلك لتحصل على طاقتها من خلال تحويل السكريات إلى ثاني أكسيد الكربون والإيثانول كما في المعادلة :
C6H12O6 (glucose) → 2C2H5OH + 2CO2
البيئات الصناعية الشائعة لتنمية الخميرة هي بيئة آجار دكستروز البطاطسPotato dextrose agar (PDA) أو بيئة مرق دكستروز البطاطس Potato dextrose broth وفي هذه البيئات يتم الحصول على مستخلص البطاطس عن طريق طبخ قطع صغيرة منها في الأوتوكلاف لمدة 5 إلى 10 دقائق ، ثم الترشيح ، وبعد ذلك يضاف الدكستروز (الجلوكوز) بمقدار 10 جرام/لتر ثم تعقم البيئة .
البيئات الطبيعية للخمائر Natural media of yeasts
إن معرفة البيئة التي تعيش فيها الخميرة لها قيمة عملية كبيرة حيث أن مكونات البيئة لها دور أساسي في عملية التحول التي تحدث لبعض أجناس الخميرة والتي تسمى بعملية الانتخاب الطبيعي.
1- تتواجد الخمائر على بقايا النباتات المتحللة ذلك لأن البكتيريا والفطريات والحشرات بما فيها يرقات الذباب والخنافس الثاقبة، تحلل المواد النباتية إلى صور يمكن أن تقوم الخميرة بتمثيلها. فالخميرة لا تستطيع القيام بعملية التمثيل الضوئي ولا تستطيع تثبيت النيتروجين الجوي ولكنها كثيراً ما تعتمد على كائنات أخرى لتجهز لها المواد الأولية في صورة ميسرة. ولكن هذا لا يمنع أن هناك خمائر ولو أنها قليلة جداً ، تستطيع أن تحلل المواد الهيميسليولوزية والمواد السليولوزية والبكتين إلى سكريات أحادية تستفيد بها باقي الخمائر.
2- تعتبر الخمائر في حد ذاتها غذاء لكثير من الحشرات سواء كانت يرقات أو حشرات كاملة. وقد لوحظ حديثاً وجود بعض أنواع الخمائر على أشجار الموالح مثل البرتقال ، والليمون ووجد أنها انتقلت إلى هذه الأشجار عن طريق بعض حشرات هذه الفاكهة. وهكذا يتضح أن هناك التحام شديد بين الخمائر والنباتات والحشرات والتربة والماء. فالخمائر تنمو على أسطح أوراق النباتات حيث تحصل على غذائها من إفرازات هذه الأوراق ، كما أن كثير من النباتات الاستوائية تحمل على أوراقها بكتيريا لها القدرة على تثبيت النيتروجين الجوي، أي تحويل النيتروجين الجوي من الصورة الغازية إلى صورة عضوية ميسرة مثل الأحماض الأمينية، وبالتالي يمكن للخمائر المتواجدة أن تستفيد من هذه المواد النيتروجينية.
3- تعيش الخمائر أيضاً على المواد اللزجة التي توجد في بعض النباتات ، وعلى رحيق الأزهار ، وعلى الثمار المتحللة ، وعلى أجزاء أخرى من النباتات . وتحمل الحشرات الخمائر من نبات إلى آخر ، فعلى سبيل المثال تحمل ذبابة الدروسوفلا الخمائر التي توجد على المواد اللزجة في النباتات والفاكهة والخضر العاطبة إلى أماكن أو نباتات أخرى. كما يحمل النحل الخمائر من الأزهار إلى أقراص العسل ، وهذا شيء متوقع لأن النحل يقوم بتجميع رحيق الأزهار ، وهو بيئة مثلي لنمو ونشاط الخمائر ولذلك فإن الخمائر هي المسئولة عن فساد العسل غير الناضج في أقراص عسل النحل المنزلي. ويعتبر العسل المخزن عن طريق النحل الطنان Bumblebees مصدر جيد لعزل الخمائر التي جمعها النحل من الأزهار، حيث أن تركيز السكر فيه يكون منخفض بالمقارنة بعسل النحل المنزلي. كما يعتبر العسل مصدر جيد لعزل الخمائر التي تتحمل الضغط الأسموزي العالي.
4- كما تحمل خنافس اللحاء كثيراً من أنواع الخمائر، وخصوصاً من جنسي Hansenula وPichia إلى الأنفاق التي تعيش فيها. وتتغذى يرقات بعض الحشرات شبكية الأجنحة على الطفيليات النباتية، وعندما تنمو هذه اليرقات إلى حشرات بالغة فإن غذائها الأساسي المكون من حشرات المن ينقصه الأحماض الأمينية الأساسية، وهنا تقوم الخمائر بإمداد الحشرة بهذه الأحماض. ولا تقتصر العلاقة بين الخمائر والحشرات على التكافل المعيشي ، بل إن بعض الخنافس وبعض أنواع الدروسوفلا تحتوي على خمائر بين خلاياها، حيث وجد نوع من الخمائر وهو Coccidiascus legeri يعيش في الخلايا الطلائية المعوية لأنواع من الدروسوفلا. وقد وجد أن أشجار الجريب فروت، وبعض أنواع الموالح الأخرى التي تهاجمها حشرات ذبابة فاكهة البحر المتوسط، وذبابة فاكهة أمريكا الشمالية، تحتوي في نفس الوقت على أنواع معينة من الخمائر مثلKloeckera sp , Pichia fernentans وPichia kluyveri .
5- إن التربة والماء يستقبلان كل أو معظم العناصر الغذائية التي توجد فيهما من مصادر خارجية مثل النباتات والحيوانات بما فيها الإنسان. وتعتبر المواد الناتجة عن نشاط الإنسان مصدر للعناصر الغذائية للخمائر، كما أنها أيضاً مصدر لتلوث البيئة. وتستقبل التربة كميات متزايدة من الملوثات الناتجة عن نشاط الإنسان والتي قد تعتبر مواد غذائية للخمائر، ولذلك فإن مجموعة الخمائر التي توجد في التربة تتغير في أعدادها وأنواعها حسب كمية ونوع هذه المواد الغذائية التي تصل إليها. فعلى سبيل المثال فقد وجد أن المواد العضوية الخفيفة التي تحملها الرياح عندما تتجمع في تربة معينة فإنها تؤدي إلى زيادة أجناس معينة مثل Hanseniaspora ، و Kloeckera أي أن هذه الخمائر تسود في التربة بصفة مؤقتة وتعتمد على النشاط التمثيلي للميكروبات الأخرى. غير أن هناك كثير جداً من الخمائر التي تسود في التربة بصفة دائمة .ولا يوجد في عصرنا الحالي الماء الذي يمكن أن يطلق عليه ماء نقي، ولكن يوجد ماء ملوث بدرجة قليلة ، وماء متوسط التلوث ، وماء عالي التلوث ، وذلك بناء على نوع وكمية المادة الملوثة. وتعيش الخمائر في هذه الأنواع الثلاثة من الماء ويتراوح عددها من خلايا قليلة/ملليلتر "مل" من الماء القليل التلوث إلى مليون خلية/مللي من الماء العالي التلوث، كما يختلف أيضاً توزيع أنواع الخميرة في الماء حسب كمية ونوع المادة الملوثة. يتراوح عدد الخمائر في البحيرات والأنهار من 20 خلية/لتر في الأماكن النائية منها إلى 300 – 400 خلية/لتر في أماكن الاستجمام إلى 4000 خلية/لتر في الأماكن القريبة من المدن. أما في المخلفات المائية الصناعية فيصل عدد الخميرة إلى 115 ´ 410 خلية/لتر، في حين يصل هذا العدد إلى 98 ´ 610 خلية/لتر في مياه المجاري المنزلية. ولكن بصفة عامة فإن عدد الخمائر الموجودة في كل أنواع المياه يقل في المناطق النائية ويزيد في الأماكن المأهولة بالسكان.
ساحة النقاش