:

امروزه تحقیق بر روی سلول­های بنیادی به دانش پیشرفته­ای تبدیل شده است که نه تنها در حیات علمی، بلکه در بعد اقتصادی نیز موثر قلمداد می­شود ]1[. سال­هاست که این تفکر در ذهن دانشمندان شکل گرفته که با توجه به امکان تقسیم سلولی آیا می­توان درمان را بر پایه این سلول­ها بنا نهاد. این تفکر و تحقیق به تدریج به طرف طب جدیدی سوق داده می­شود که از آن به عنوان reparative (regenerative) medicine نام برده می­شود] 2[. پر واضح است برای رسیدن به این هدف، درک کامل بیولوژی سلولی و ماهیت سلول­های بنیادی از اهمیت ویژه­ای برخوردار است. خصوصا” علی­رغم تحقیقات وسیع، هنوز ابهامات متعددی پیرامون نحوه عملکرد سلول­های بنیادی وجود دارد ]3[.

سلول­های بنیادی، سلول­های زایای غیر بالغ­اند که قادر به خود تکثیری (Self-renewal) هستند و از این طریق جمعیت سلولی خود را حفظ می­کنند]4[. هر سلول بنیادی در کنام یا نیچ تنظیمی خود قرار گرفته است. کنام یک سلول، مجموعه­ای از عوامل فیزیکی و شیمیایی است که سلول را احاطه کرده است. از اعمال مهم کنام سلول­های بنیادی، تنظیم توازن بین خود نوزایی و تمایز است. یکی از مکانیسم­های تنظیم کننده این توازن کنترل تقسیم متقارن و نامتقارن می­باشد. در تقسیم نامتقارن، از تقسیم سلول ­بنیادی دو سلول دختری ایجاد می­گردد که یکی در کنام باقی مانده و دیگری کنام را ترک کرده تا تعداد زیادی پیش­ ساز ایجاد نماید و در نهایت به سلول­های بالغ تمایز پیدا می­کنند. در عوض در تقسیم متقارن، دو سلول­دختری ایجاد می­گردد که هر دو در کنام باقی مانده و به صورت بنیادی باقی می­مانند] 5، 6[. بنابراین سلول­های بنیادی، سلول­های تمایز نیافته­ای می­باشند که توانایی خود تکثیری، تولید نسل تمایز یافته عملکردی و ترمیم بافت بعد از صدمه را دارا هستند ]7[.

 

 

 

سلول­های بنیادی بر اساس قابلیت تمایز به سه گروه تقسیم می­شوند:

همه توان: جزء اولین سلول­هایی هستند که در جنین شکل می­گیرند ( از تخمک لقاح یافته 1-3 روزه)،  قابلیت تمایز به انواع سلول­های ارگانیسم را دارند] 4[.

پر توان: از توده سلولی داخلی در مرحله بلاستوسیست 100تا 200 سلولی منشاء می­گیرند. این سلول­ها دارای توانایی تمایز و تکثیر نامحدود هستند و قادرند به هر سه لایه سلولی تمایز یابند]7[.

چند توان: این گروه را سلول­های بنیادی بالغ و یا سلول­های بنیادی سوماتیك نیز می‌نامند که بصورت خاموش و غیر متعهد حفظ می­شوند تا در آینده و بر اساس نیاز فعال شده و به سایر دودمان­های مربوط به همان بافت تمایز یابند]8[، به عنوان مثال سلول­های بنیادی خونساز در مغز استخوان به تمام انواع سلول­های خونی مانند گلبول‌های قرمز، لنفوسیت‌های B وT  و … تمایز می‌یابند [9،10[.

سلول­های بنیادی از لحاظ منشاٴ به دو دسته­ی، سلول­های بنیادی جنینی (ESCs) و سلول­های بنیادی بالغ تقسیم می­شوند. از آنجا که استفاده از سلول­های بنیادی جنینی با مسائل اخلاقی و قانونی بسیار مواجه است و یا پیوند این سلول­ها خطر ایجاد بافت توموری را در پی خواهد داشت ]7،11[، بنابراین کلید حل این مشکل به دست آوردن منبع عظیمی از سلو­ل­هاست به گونه­ای­که قابلیت تمایز بالایی داشته باشد و قادر باشند به دفعات نامحدودی در محیط کشت تکثیر شوند تا تعداد کافی سلول قابل دسترس برای پیوند و یا هر کاربرد درمانی و پژوهشی فراهم آورد]4[.

سلول­های بنیادی مزانشیمی از مهم­ترین سلول­های بنیادی بالغ است. این سلول­ها اولین بار توسط مطالعات Friedenstein  و Petrokova در سال 1966 استخراج شدند ]12[. سلول­های بنیادی مزانشیمی توان تمایز به چندین دودمان سلولی ازجمله استخوان، عصب، غضروف و كبد را دارند] 13 .[این سلول­ها به عنوان یك منبع ایده­آل برای سلول درمانی، ژن درمانی و به عنوان ابزاری برای درمان بیماری­های مادرزادی محسوب می­گردند] 14[. گزارش­هایی مبنی بر استفاده از این سلول­ها در مدل­های حیوانی برای درمان جراحات نخاعی] 15،16[، سكتة مغزی ]17 [و پاركینسون] 18 [وجود دارد.

1-1- سلول­های بنیادی جنینی

اولین تحقیقات در زمینه  ESCs در دهه 1960 شروع شد، هنگامیکه Finch و   Ephrussii درسال1960 ، سلول­های سرطانی جنینی چند توان را از سلول­های زایای سرطانی تمایز نیافته انسان و موش جدا کردند] 19.[

این سلول­ها اولین بار در سال1981 از توده سلولی داخلی جنین موش جدا سازی شدند، سپس در سال 1998، سلول­های بنیادی جنینی انسان استخراج شدند] 20،10.[ سلول­های بنیادی جنینی فعالیت تلومرازی شدیدی دارند و قادرند به طور نامحدودی تقسیم شوند، به گونه‌ای كه سلول­های بنیادی جنینی انسانی را می‌توان در شرایط محیط كشت تا بیش از یكسال به صورت تمایز نیافته حفظ كرد و جمعیت آنرا به 80 برابر رساند] 10.[  حضور آلکالین فسفاتاز و تلومراز و بیان نشانگر اختصاصی SSEA-1 از ویژگی­های اختصاصی سلول­های بنیادی جنینی می­باشد] 21.[

 این سلول­ها از توده سلولی داخلی بلاستوسیست جداسازی می­شوند که دارای توانایی تمایز و    تکثیر نامحدود هستند و قادرند به هر سه لایه سلولی تمایز یابند، این ویژگی را Pluripotent  می­نامند. محققین اولین بار این سلول­ها را از mice  و اخیرا” از انسان و پریمات­ها جداسازی کرده­اند] 22، 23[. یک نکته مورد توجه در ارتباط با سلول­های بنیادی جنینی موش این است که این سلول­ها پس از آنکه در محیط کشت و شرایط آزمایشگاهی قرار می­گیرند، تکثیر شده و بعد از پیوند به جنین­ در مرحله قبل از کاشته شدن، ویژگی پلوری­پوتنتی خود را حفظ کرده و قادرند انواع بافت­های تمایز نیافته با منشا اکتودرمال، مزودرمال و اندودرمال را تولید کنند ]7، 24[ مشابه همین ویژگی­ها در سلول­های بنیادی جنینی انسان نیز دیده شده است ]7[. بنابراین گرچه سلول­های بنیادی جنینی از قدرت تكثیر و تمایز بالایی برخوردارند اما كاربرد این سلول­ها با موانع اخلاقی و قانونی همراه بوده و پاسخ ایمنی را در فرد گیرنده افزایش می‌دهند [7،11،10]. علاوه بر آن وقتی سلو­ل­های بنیادی جنینی انسان یا موش به حیوانات  متولد شده پیوند زده می­شودند تولید تومور می­کنند که حاوی انواع متفاوتی از بافت­ها شامل: پوست، مو و عضله می­باشد که تراتوما نامیده می­شود ]25[، حضور سلول­هایی از سه لایه جنینی در این تومور، نشان دهنده ظرفیت تمایزی بالای این سلول­هاست بنابراین استفاده درمانی از این سلول­ها با مشکلاتی همراه است]7[.

2-1- سلول­های بنیادی بالغ

سلول­های بنیادی بالغ، سلول­های سوماتیکی هستند که در بافت بالغ حضور دارند و قادرند به سلول­های بنیادی بالغ، سلول­های سوماتیکی هستند که در بافت بالغ حضور دارند و قادرند به سلول­های بافتی که از آن منشا می­گیرند، تمایز یابند. این سلول­ها را می‌توان در بافت­هایی مثل استخوان تیغه‌ای (ترابكولار)، بافت چربی، مغز، سینوویوم، عضله اسكلتی، ریه، طحال، كبد، كلیه، مغز استخوان، غضروف، قلب، پوست، دندان­های شیری و سلول­های اطراف عروق مربوط به ژله‌ وارتون بند ناف انسان نیز مشاهده نمود [14،26]. یکی از نکات مهم در مورد سلول­های بنیادی بالغ این است که تعداد آن­ها در هر بافتی محدود است. این سلول­ها در حالت عادی در ناحیه خاصی از هر بافت به صورت خاموش به حالت تقسیم نشده وجود دارند و قادرند تحت شرایط فیزیولوژیك یا بدنبال ایجاد ضایعه، به سلول­های بافتی كه در آن قرار دارند تمایز یابند و بافت آسیب دیده را ترمیم كنند و یا تحت شرایط خاصی نیز به به سلول­های دیگری كه مربوط به آن بافت خاص نمی‌باشد تمایز می‌‌یابند، به این ویژگی Trans-differentiation و یا Adult­ stem cell plasticity می‌گویند [3،27،28].

Ferrari و همکارانش در سال 1998 اولین بار differentiatio Trans- سلول­های BMSCs  را به سلول­های عضلانی و در همان سال Shi و همکارانش تولید سلول­های اندوتلیال از BMSCs را گزارش دادند]29،30[.Petersen  تولید سلول­های کبدی از مغز استخوان را بعد از آسیب کبدی و Brazelton و همکارانش در سال 2000  تولید نورون از  BMSCs را گزارش دادند ]31،32 .[در سلول­های استخراج شده از بافت­های دیگر مانند عضله اسکلتی ]33 [و مغز ]34 [نیز این قابلیت تمایزی مشاهده شده است. امروزه فناوری سلول­های بنیادی و قابلیت تمایز آن­ها به انواع سلول­های بالغ و همچنین استفاده از آن­ها در درمان بیماری­ها به طور روز افزونی در حال پیشرفت بوده که امیدواری­هایی را در جهت ایجاد روش­های مبتنی بر سلول درمانی به عنوان یک جایگزین مناسب برای پیوند اندام کامل ایجاد نموده است.

1 progenitor

2  Niche

3 symmetric

4 asymmetric

1 Totipotent

2 Pluripotent

3 Inner cell mass

4 Multipotent

5 adult Stem Cell

6 Embryonic Stem Cell

:

انگل لیشمانیا یک پروتوزوای جنس لیشمانیا یک پاتوژن داخل سلولی است که می تواند باعث ایجاد طیف وسیعی از بیماری های انسانی از یک زخم پوستی ساده تا عفونت های احشایی شود که با گزش پشه خاکی آلوده به میزبان پستاندار از جمله انسان منتقل می­شود(99).

به بیماری­های حاصل از انگل های جنس لیشمانیا، لیشمانیازیس گفته می­شود. این بیماری در 88 کشور در مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری جهان گسترش یافته است و اینک 12 میلیون نفر به این انگل مبتلا می باشند و350 میلیون نفر در خطر ابتلا به این بیماری قرار دارند. با وجود کوشش هایی که برای مبارزه با بیماری انجام شده، سالیانه 1 تا 2 میلیون مورد جدید جهانی گزارش می شود ، که 5/1 میلیون مورد از نوع جلدی و500هزار نفر از انواع احشایی می­باشد. در انسان بیماری به سه فرم بالینی جلدی (CL)[1]، جلدی مخاطی (ML)[2] و احشایی (VL)[3] بروز می­کند(57،83).

عفونتهای پارازیتی مثل لیشمانیوز می توانند در  بیماریهای ایمنوساپرس کننده مثلHIV پدیدار شود. عفونت توأم این بیماری­ها با لیشمانیوز بعنوان یک تهدید جدی در کشورهایی است که هر دو عامل پاتوژنیک را دارند( 106).

سازمان بهداشت جهانی آن را  در زمره 8 بیماری مهم انگلی دنیا با شیوع بالا در جهان قرار داده است. کنترل این بیماری از اولویتهای سیستم بهداشتی و درمانی جهان است و نیز از اولویتهای تحقیقاتی انیستیتو پاستور ایران نیز می­باشد(49).

افراد در تمام سنین در معرض ابتلا به این بیماری می باشند. بیش از %90 موارد ابتلا به لیشمانیای پوستی در کشورهای افغانستان، عراق، پرو، عربستان سعودی و متأسفانه ایران گزارش شده است( 47). این انگل امروزه بصورت انگلی فرصت طلب در افراد دچار نقص ایمنی درآمده است و به دلیل اینکه در ایران نیز موارد ابتلا به آن زیاد می باشد، لذا لازم است در زمینه شناخت بیشتر خود انگل و راه­های مقابله با آن مطالعات وسیعتری صورت گیرد.

 

 

 

فصل اول: کلیات

تعریف بیماری لیشمانیوز:

انگل پروتوزوای جنس لیشمانیا  یک پاتوژن داخل سلولی است که می تواند باعث بروز طیف وسیعی از بیماری های انسانی از یک زخم پوستی تا عفونت های احشایی شود. این انگل­ها با گزش پشه خاکی آلوده به میزبان پستاندار از جمله انسان منتقل می­شود( 47). این بیماری در نواحی روستایی و شهری بیشتر نقاط کشور وجود دارد. ناقل بیماری تنها یک سوم اندازه پشه معمولی است و به سختی با چشم دیده می شود. انسان در نوع شهری لیشمانیوز (سالک شهری) به عنوان میزبان اصلی محسوب می شود و به ندرت اتفاق می افتد که از مادر باردار به جنین یا با انتقال خون یا سوزن آلوده سرایت کند( 47).

این بیماری در انسان می تواند به اشکال مختلف بروز نماید و در مورد فرم احشایی در صورت عدم درمان حتی به مرگ منجر گردد(29،17). ژنوم این انگل در سال 2002 حدود 32 مگا باز ژنوم و8500 ژن تخمین زده شد که با ترجمه آنها بیشتر از 10000 پروتئین حاصل خواهد شد(16).

یکی از خصوصیات مهم انگل لیشمانیا، رشد و تکثیرآن در درون فاگولیزوزوم­های ماکروفاژها است. تعداد کمی از میکروارگانسیم ها قادرند که تحت چنین شرایطی ودر مجاورت انواع آنزیم های هیدرولیتیک زندگی کنند. بنابراین مراحلی که منجر به ورود انگل به درون فاگولیزوزوم می­گردد از اهمیت خاصی برخوردار است(77).

میزبان مهره دار برای انگل شامل میزبان پستاندار وخزنده است که میزبان پستاندار شامل انسان، سگ، سگ سانان و برخی جوندگان ودیگر جانوران وحشی می باشد. لیشمانیوزها عموما توسط گونه های پشه خاکی منتقل می شوند. ناقل این انگل ها در دنیای قدیم (همه قاره ها بجز آمریکا) پشه خاکی های متعلق به جنس فلوبوتوموس می باشد و در دنیای جدید گونه های مختلف پشه خاکی های ماده از جنس لوتزومیا
می­باشد(20،92،69،101).

عامل بیماری­زایی در لیشمانیوز، یعنی لیشمانیا، از راسته کینتوپلاست داران است که برحسب سیر تکاملی و محیط زیست خود به دو شکل بی تاژک یا آماستیگوت (یا جسم لیشمن) در درون سلولهای سیستم رتیکولواندوتلیال مهره داران مانند ماکروفاژها و شکل تاژکدار پروماستیگوت (یا لیپومونادی) در درون بدن پشه خاکی ناقل و محیط کشتهای مصنوعی مثل NNN[1] دیده می­شود (3).

2-1-1- تاریخچه لیشمانیوز در جهان

کانینگهام[1] در سال 1885 در فرانسه ترشحات زخم پوستی بیماری را که به آن تاول دهلی می گفتند، مورد مطالعه قرار دارد. این محقق، ماکروفاژهای میزبان را انگل آمیبی پنداشته و اجسام داخل ماکروفاژها را هاگ (اسپور) تصور کرده بود(64). رایت اجسامی شبیه به آنچه کانینگهام گزارش داده بود در زخم پوستی دختری که از ارمنستان به بوستون مهاجرت کرده بود مشاهده کرد. او این انگل را هلیکوزوماتروپیکوم نامید و فکر می کرد که متعلق به گروه میکروسپوریدیا باشد(3و18). در سال 1900 لیشمان[2] در طحال سربازی که از تب دام دام[3] در هندوستان مرده بود اجسام بیضی شکلی را در داخل سلول های بزرگی مشاهده کرد (دام دام شهری است که بیماری لیشمانیوزاحشائی در آن دیده شده بود). لیشمان نتیجه مطالعات خود را در سال1903 منتشر ساخت.

در همین سال دونووان[4]  در مدرسه هندوستان اجسامی شبیه به آن چه لیشمان در بیماری دام دام یافته بود در طحال بیمارانی که مبتلا به تب های نامرتب می­شدند مشاهده کرد. امروزه به تب دام و سایر بیماری های شبیه به آن لیشمانیوز احشایی یا کالاآزار گفته می­شود. راس  نیز در سال 1903 جنس لیشمانیا را معرفی کرد. لاوران ومسنیل در همان سال نام لیشمانیا دونووانی را به عنوان عامل بیماری کالا آزارپیشنهاد کردند. سپس تشابه شکل انگل زخم شرقی وعامل کالاآزار تایید گردید و لوهه در سال 1906 نام لیشمانیا تروپیکا را برای عامل زخم شرقی و یا سالک پیشنهاد کرد(53،95).  ونیون در سال 1911 خاطر نشان ساخت که فلبوتوم ممکن است ناقل بیماری های ناشی از لیشمانیا باشد. ولی 30 سال گذشت تا نظریه ونیون توسط آدلر  به اثبات رسید. این محققین نشان دادند که فلبوتوموس پاپاتاسی در حقیقت ناقل لیشمانیا تروپیکا به انسان است وسوامینات  و همکاران ملاحظه کردند که فلبوتوموس آرجنتیپس  ناقل لیشمانیا دونووانی است(86،87،93).

3-1-1- تاریخچه لیشمانیوز در ایران

در کتاب قانون ابوعلی سینا در مورد زخمی به نام جیرونیه یا خیرونیه که درمان مشکلی دارد و در برابر داروهای گوناگون مقاومت می کند بحث شده است. در شرح اسباب ملانفیس از بیماری ای به نام شلیم نام برده شده که تظاهرات آن با زخم سالک مشابه است (3).

در اوایل قرن بیستم مطالعات کاملی درباره لیشمانیوز پوستی در تهران توسط دکتر پولاک که یکی از اساتید پزشکی مدرسه دارالفنون بود، انجام گرفت. وی شرح جامعی درباره بیماری سالک نوشت.

در سال 1916 گاشه از دیگر اساتید پزشکی دارالفنون 21 سگ را در تهران مورد مطالعه قرار داد که 15 سگ به سالک مبتلا بودند.

از  سال 1320 به بعد محققان ایرانی نظیر دکتر انصاری، دکتر مفید و دکتر ندیم در مورد اپیدمیولوژی، خصوصیات آزمایشگاهی انگل، گونه های پشه خاکی مناطق آلوده و درمان انواع سالک در نقاط مختلف ایران مطالعات و آزمایشاتی را انجام دادند(9). در 1328 برای نخستین بار دکتر پویا در مقاله ای سه مورد بیماری را که از لحاظ بالینی و آزمایشگاهی تشخیص آنها قطعی بود معرفی کرد و وجود کالاآزار در ایران را اعلام نمود.

از سال 1328 تا 1340تعداد 24 مورد کالاآزار از نقاط مختلف کشور نظیر تهران، تنکابن، آبادان، شیراز و نیشابور گزارش شد. از 1340 به بعد موارد بیشتری از بیماری بخصوص در استان فارس و بین عشایر بصورت تک گیر مشاهده شد. در فاصله سالهای 1353 تا 1358 فقط در بیمارستانهای وابسته به دانشگاه شیراز 131 مورد کالاآزار گزارش شد که اکثر بیماران اطفال زیر 7 سال بودند(2.3).

مطالعاتی که در سالهای 1364 تا 1368 در مشکین شهر استان اردبیل انجام گرفت نشان داد که بیماری در این مناطق از سالها قبل به صورت اندمیک (بومی) وجود داشته است و ممکن است در سالهای اخیر به صورت اپیدمی بروز کرده است. زیرا در این مدت بیش از 600 مورد کالاآزار از استان اردبیل تشخیص داده شد که 520 مورد آن در شهرستان مشکین شهر بوده است(2،6).

[1]-  Cuningham

[2] -leishman

[3] -Dum Dum fever

[4] -Charls Donovan

[1]- Novy- McNeal- Nicolle

[1] -Cutaneous Leishmaniasis

[2]-mocusal leishmanianiasis

[3] -visceral leishmaniasis

1-1- تاریخچه آنتی بیوتیک

مدت‌ها قبل از کشف پنی‌سیلین بشر آموخته بود به‌طور تجربی بعضی مواد خام را به عنوان عامل ضد میکروب مورد استفاده قرار دهد. ۶۰۰ – ۵۰۰ سال قبل از میلاد، چینی‌ها شیره کپک زده لوبیای شور را برای درمان عفونت‌ها بکار می‌بردند. در گذشته از عصاره گیاهانی مثل درمنه برای مقابله با کرم آسکاریس، از پوست درخت سینچونا[2] برای درمان مالاریا و از ریشه گیاه اپیکا در درمان اسهال استفاده می‌کردند اما مصرف دوز بیش از حد آنها عوارضی همچون سمیت، اختلالات شنوایی و بینایی داشت. از فلزات سنگین نیز در درمان بیماری‌ها استفاده می‌شد. از جیوه در درمان سفلیس و آرسنیک در درمان بیماری انگل تریپانوزوما استفاده می‌شد که به‌دلیل سمیت بالای این ترکیبات درمان را با مشکل مواجه می‌کرد. در سال 1910 پائول ارلیخ ترکیبات شیمیایی مختلف را به عنوان مواد ضد میکروبی آزمایش کرد و پایه گذار شیمی درمانی مدرن بود. او ارسفانآمین[4] را به عنوان اولین داروی موثر برای سفلیس معرفی کرد. کلمه آنتی بیوتیک از اصطلاح آنتی بیوز اولین بار در سال ۱۸۸۹ به‌وسیله ویلمین[6] برای توجیه ماهیت رقابتی جوامع بیولوژیک که در آن فقط قویترین و اصلح‌ترین زنده می‌ماند بکار برده شد و چند سال بعد این اصطلاح برای آنتاگونیسم[7] میکروارگانیسم‌ها نیز مورد استفاده قرار گرفت.

 آنتی بیوتیک‌ها مواد شیمیایی هستند که از میکروارگانیسم‌هایی مانند قارچ‌های میکروسکوپی و باکتری‌ها گرفته می‌شوند و از ادامه زندگی سلول‌های یوکاریوتی یا پروکاریوتی جلوگیری نموده و یا مانع تکثیر آنها می‌شوند در قرن 19 آقای لوئی پاستور و رابرت کخ باکتری‌ها را به عنوان عوامل بیماری معرفی کردند و کنترل آنهارا امری ضروری دانستند. تا قرن بیستم، داروهای نسبتا اندکی وجود داشت. در سال‌های اول قرن بیستم، پژوهشگران امور پزشکی امیدوار بودند که بتوانند با کشف یا ساخت داروهای جدید عامل عفونت را در داخل بدن از بین ببرند.

اولین کشف مهم در این زمینه بوسیله پزشک اسکاتلندی، الکساندر فلمینک در سال 1928 میلادی انجام گرفت. در تابستان سال 1928 فلمینگ مشغول تحقیق درباره آنفلوانزا بود. ضمن انجام كارهای معمول آزمایشگاهی كه می‌بایست كشت‌های باكتریایی را كه در ظرف‌های پهن در پوش‌دار رشد كرده بودند زیر میكروسكوپ بررسی كند، متوجه شد كه در یكی از ظرف‌ها ناحیه شفافی به وجود آمده است.

 

 تحقیقات بیشتر نشان داد كه ناحیه شفاف در اطراف نقطه‌ای بود كه وقتی سرپوش ظرف گذاشته نشده بود، تكه‌ای كپك به درون آن افتاده بود. فلمینگ با به خاطر آوردن تجربیاتش در زمینه لیزوزیم، نتیجه گرفت كه كپك چیزی تولید می‌كند كه باعث مرگ باكتری‌های استافیلوكوكوس در ظرف كشت شده بود. فلمینگ كپك را جدا كرد و آن را به عنوان یكی از اعضای جنس پنی‌سیلیوم شناخت، و ماده آنتی بیوتیكی را كه تولید می‌كرد پنی‌سیلین نامید. فلمینگ در ادامه نشان داد كه پنی‌سیلین برای جانوران سمی نیست و به یاخته‌های بدن آسیبی نمی‌رساند. به سبب ضرورت بهره‌گیری سریع از توانایی پنی‌سیلین در مقابله با بیماری‌ها و درمان زخم‌های نظامیان جنگ جهانی دوم، تولید آن در مقیاس گسترده، هم در انگلستان و هم در ایالات متحده، از اولویت‌های اول بود. استفاده از پنی‌سیلین نه تنها جان هزاران نفر را طی جنگ جهانی نجات داد، بلكه عاملی شد تا برای كشف آنتی بیوتیك‌های دیگر، از جمله خانواده‌ای از تركیبات مشابه شیمیایی پنی‌سیلین به نام سفالوسپورین‌ها، پژوهش‌هایی انجام گیرد.

 در سال 1945 جایزه نوبل در پزشكی به طور مشترك به او و فلوری[13] و چاین[14] داده شد (Clardy, 2009). با معرفی آنتی بیوتیک پنی‌سیلین به عنوان یک متابولیت ثانویه از کپک پنی‌سلیوم نوتاتوم[15] به دست آمد، دوران مدرن شیمی درمانی در سال 1940برای درمان بیماری‌های عفونی در انسان آغاز شد (Ligon, 2004). با کشف آنتی‌بیوتیک گرامایسیدین در سال 1939 به عنوان اولین عامل باکتری‌کش از یک باکتری جداشده شده از خاک (باسیلوس برویس[17]) نقطه آغاز جداسازی و غربالگری باکتری‌ها و قارچ‌های خاک برای دستیابی به آنتی بیوتیک‌های جدید آغازشد (Dubos, 1993) کشف آنتی‌بیوتیک استرپتومایسین در سال 1943 از باکتری استرپتومایسس، باکتری‌ها را درکانون توجه عموم برای کشف داروهای جدید قرار داد (Riedlinger, 2004).  استرپتومایسین اولین ترکیب از مجموعه متابولیت‌های ثانویه فعال زیستی بود که از اعضای جنس استرپتومایسس به دست ‌آمد و به عنوان آغاز مسیر تولید آنتی‌بیوتیک از سایر باکتری‌ها معرفی می‌شود (Berdy, 2005). در حالی که تعریف اصلی از آنتی بیوتیک‌ها  که توسط میکروبیولوژیست خاک واکسمن،کاشف استرپتومایسین، به شدت متکی بر متابولیت‌های مولکولی تولید شده توسط میکروارگانیسم‌هایی بود که باعث مهار رشد و یا از بین بردن میکروارگانیسم‌های دیگر می‌شد بود ولی امروزه این اصطلاح همچنین شامل عوامل به دست آمده از سایر منابع طبیعی و یا ترکیبات با منشاء نیمه سنتتیک یا مصنوعی نیز گفته می‌شود (Laskin, 2003).

1-1-1- مکانیسم عمل آنتی بیوتیک‌ها

بیشتر آنتی بیوتیک‌ها بر روی هر دو نوع سلول پروکاریوت‌ها و یوکاریوت‌ها اثر می‌گذارند و به همین دلیل نمی‌توان همه آنها را از نظر درمانی برای انسان مورد استفاده قرار داد. آنتی‌بیوتیک‌ها به دو گروه عمده‌ی عوامل کشنده یا سیدال که تمام سلول ها را می کشند و عوامل استاتیک که رشد باکتری را مهار می‌کنند طبقه بندی می‌شوند. در جدول شماره 1-1 مهمترین دارو‌های ضد میکروبی و مکانیسم اثر آن‌ها را نشان می‌دهد. آنتی بیوتیک‌ها از طریق چهار مکانیسم کلّی ویژگی باکتریوسیدی یا باکتریواستاتیکی خود را بروز می‌دهند.

1-1-1-1- جلوگیری از سنتز دیواره سلولی باکتری: باكتری‌ها یك لایه خارجی سخت دارند كه دیواره سلولی آنها است و شكل میكروارگانیسم را تعیین می‌كند و از سلول باكتری كه فشار اسموتیك بالایی دارد محافظت می‌نماید . آسیب به دیواره سلولی (توسط لیزوزیم) یا مهار تولید آن ، به متلاشی شدن سلول می‌انجامد. آنتی‌بیوتیک‌هایی که باعث مهار سنتز دیواره ی سلولی می شوند عبارتند از: پنی‌سیلین‌ها (پنی‌سیلین G، پنی سیلین V، آمپی سیلین، نفسیلین، تیکارسیلین،کاربنی‌سیلین، کلوکاسیلین)، سفالوسپورین‌ها، باسیتراسین، وانکومایسین، سیکلوسرین، نووبیوسین، تیکوپلانین، ریستوستین، فوزومیوسین و فسفونوپپتیدها.

2-1-1-1- مهار پروتئین سازی: آنتی بیوتیک‌های این گروه را می توان در دو گروه ممانعت کننده از نسخه برداری و ممانعت کننده از ترجمه تقسیم بندی کرد. گروه اول شامل اکتینومایسین که با اتصال به مولکول DNA مانع سنتز mRNA می شود و ریفامپین که با اتصال به آنزیم RNA پلی مراز مانع سنتز mRNA می‌شود. گروه دوم شامل آنتی‌بیوتیک‌های مهارکننده جزء30S ریبوزوم(آمینوگلیکوزیدها، آمینو سایکلیتول‌ها، تتراسایکلین ها) و آنتی بیوتیک‌های مهار کننده جزء 50Sریبوزوم(ماکرولیدها، لینکومایسین‌ها و تتراسایکلین).

3-1-1-1- جلوگیری از سنتز اسید نوکلئیک: این گروه شامل میتومایسن( به دو زنجیره مکمل DNA متصل شده و مانع جدا شدن و همانندسازی آن می‌شود)، اکتینومایسین ( به مولکول DNA متصل شده و مانع سنتز مولکول mRNA  می‌شود)، ریفامپین (به آنزیم RNA پلی مراز متصل شده و مانع سنتز mRNA می‌شود)، کینولون‌ها (نالیدیکسیک اسید؛ سینوکساسین و مشتقات فلورینه آن شامل نورفلوکساسین، سیپروفلوکساسین) می‌باشند.

4-1-1-1- تغییر در عملکرد غشاء سلولی: سیتوپلاسم تمام سلول‌های زنده توسط یك غشای سیتوپلاسمی محصور شده كه به‌عنوان یك غشای دارای نفوذپذیری انتخابی عمل می‌كند . این دسته با ایجاد تغییراتی در غشاء سلولی باعث افزایش نفوذپذیری و در نتیجه تخریب غشاء می‌شوند. نمونه این مكانیسم اثر پلی‌میكسین‌ها به طور مستقیم بر فسفاتیدیل اتانول آمین غشا در باكتری‌های گرم منفی می‌باشد و پلی ان‌ها که بر قارچ‌ها موثر هستند از دیگر داروهایی كه با مهار عمل غشای سلولی اثر می‌گذارند می‌توان به آمفوتریسین ب ، كلیستین، کلوتریمازول، کتوکونازول، ایمیدازول، تری آزول‌ها و یونوفورها اشاره كرد.

2-1-1- ژنتیک تولید آنتی بیوتیک

ژن تولیدکننده آنتی‌بیوتیک و دیگر متابولیت‌های ثانویه اکتینومیست‌ها معمولا به‌صورت کلاستر و یا به صورت پلاسمیدهای خطی بزرگ دیده می‌شوند. از نظر ژنتیکی آنتی بیوتیک‌ها با وزن مولکولی پائین، ساختار بسیار پیچیده دارند که نزدیک به 50 ژن در سنتز آنها دخالت دارد (Cundliffe, 2006). این در حالی است که یک ژن به آسانی می‌تواند یک پروتئین به وزن 100 کیلو دالتون را رمز گذاری کند(Challis, 2003). بعضی از جنس‌های استرپتومیسس بیش از 20 کلاستر ژنی را به سنتز متابولیت‌های ثانویه اختصاص داده‌اند. هر آنتی بیوتیک حدود 1% از کل ژنوم اکتینومیست تولید کننده را لازم دارد. علاوه بر ژن‌های لازم برای سنتز آنتی بیوتیک بعضی کلاستر‌ها دارای ژن‌های تنظیم کننده تولید آنتی بیوتیک می‌باشند (Cundliffe, 1989).

[1] . Clustered

[1] . Cidal

[2] . Static

[1] . Santonin

[2] . Cinchona  

[3] . Paul Ehrlich

[4] . Arsphenamine

[5] . Antibiosis

[6] . Vilmain

[7] . Antagonism

[8] . Louis Pasteur

[9] . Robert Koch

[10] . Allexander Fllemiing

[11] . Staphylococcus

[12] . Penicillium

[13] . Florey

[14] . Chain

[15] . Penicllium notatum

[16] . Gramicidin

[17] . Bacillus bervis

[18] . Streptomycin

[19] . Streptomyces

[20] . Waksman

خلیج‌فارس به دلیل شرایط اقلیمی ویژه‌ی حاکم بر آن بسیار شکننده و آسیب‌پذیر است و ورود کمترین آلاینده‌ها به داخل دریا اثرات مخربی بر سلامت آبزیان و موجودات آن دارد. خلیج‌فارس با تمام مشکلات محیطی و اقلیمی که بر آن حاکم است از تنوع ژنی بالایی برخوردار است. از طرفی خلیج‌فارس محل حمل و نقل جهانی محسوب می‌شود و این امر موجب شده در سال‌های گذشته لکه‌های نفتی بسیاری از این نفت‌کش‌ها در آب‌های خلیج‌فارس به جا بماند, از طرفی آلاینده‌های صنایع حاشیه سواحل وارد آب این دریا         می‌شوند و همچنین بخشی از آلاینده‌ها بر اثر حرکت نفت‌کش‌ها و شناورها, رها کردن آب توازن کشتی‌ها- حفاری و عملیات کشف نفت- تراوش و استخراج نفت و ریختن زباله‌ها از داخل شناور‌ها به خلیج‌فارس تزریق می‌شوند. مرجان‌های زیبا و گونه‌های نادر گیاهی و جانوری در حالی قربانی توسعه بی رویه غیر اصولی و هجوم انواع آلاینده‌ها به درون دریا می‌شوند که هنوز سازمان حفاظت از محیط زیست به عنوان دستگاه متولی حفظ محیط زیست نتوانسته اقدام موثر و شایسته‌ای در این زمینه انجام دهد. که در نهایت اینگونه بی‌توجهی‌ها منجر به مرگ و میر آبزیان و مهاجرت آن‌ها به خارج از منطقه, تغییرات در تنوع زیستی و کاهش تنوع زیستی و تغییر رفتار موجودات در محیط زیست منطقه می‌شود که از جمله آثار ناشی از آن آلودگی دریاهاست.

 

بخش اعظم آلاینده‌های موجود در خلیج‌فارس از نوع نفتی است, از طرفی نفت از میلیون‌ها ترکیب تشکیل شده است که در کل می‌توان آن‌ها را در 4 دسته تقسیم‌بندی کرد که عبارتند از ترکیبات آروماتیک, هیدروکربن‌های اشباع, رزین‌ها و آسفالتن‌ها. از طرفی ترکیبات آروماتیک با توجه به تعداد حلقه‌های بنزنی به کار رفته در ساختارشان تقسیم‌بندی می‌شوند که در این پروژه از فنل بعنوان یک ترکیب آروماتیک تک حلقه و از نفتالین بعنوان یک ترکیب دو حلقه استفاده شده است. ترکیبات آروماتیک از طریق استنشاق, بلعیدن و تماس مستقیم با پوست قابلیت ورود به بدن داشته و در صورت بروز این رخداد منجر به بروز علایمی چون استفراغ, سرگیجه و اسهال می‌شود و با توجه به خصوصیات شیمیایی که دارا می‌باشند, توانایی ایجاد جهش در ژنوم موجودات زنده را دارند و می‌تواند منجر به بروز سرطان در موجود زنده شوند. در این پروژه با بررسی آلودگی منطقه ساحلی استان بوشهر به ترکیبات آروماتیک موفق به جداسازی و شناسایی 9

 

 سویه تجزیه کننده ترکیبات آروماتیک شده و با رسم درخت فیلوژنی به بررسی جد مشترک میکروارگانیسم‌ها پرداخته‌ایم. بطور کلی این پایان ‌نامه از 5 فصل تشکیل شده است که عبارتند از فصل اول شامل کلیه قسمت‌های مربوط به پروپوزال جهت بیان مسئله و ارائه ضروریات اجرایی شدن مسئله و اهداف پروژه. فصل دوم مروری بر ادبیات و پیشینه تحقیق. فصل سوم شامل روش اجرای تحقیق می‌باشد.در فصل چهارم به تجزیه و تحلیل داده‌ها پرداخته ودر نهایت در فصل پایانی به بحث و نتیجه‌گیری و بیان پیشنهادات می‌پردازیم.

 

2-1- بیان مسئله

 

تجزیه زیستی مواد، به فرایندی اطلاق می‌شود که در طی آن مواد آلوده‌کننده خارجی به وسیله میکروارگانیسم‌هایی که قادرند از آنها استفاده کنند، به مواد بی‌ضرر تبدیل می‌شوند (Luis and Mara et al 2000, 69-75; Chaıneau and Rougeux et al 2005, 1490-1496). که در آن از میکروب‌های مختلف استفاده می‌شود و اساس کار آن استفاده از جمعیت‌های میکروبی به منظور تجزیه آلاینده‌ها بوده بنابراین ضرورت نظافت زیستگاه‌های طبیعی جمعیت‌های میکروبی قبل از هر کار دیگر لازم و ضروری می‌باشد (Aitken and Stringfellow et al 1998, 743-752). آلودگی نفتی از معضلات زیست محیطی می‌باشد، هیدروکربن‌های نفتی یک دسته از آلاینده‌های خطرناک محیط هستند که براساس فعالیت‌های مختلف در محیط تجمع می‌یابند (Ewies and Ergas et al 1998, 80-89; Dobler and Saner et al 2000, 41-46) نفت‌خام کمپلکس پیچیده‌ای از مخلوط صد‌ها نوع ترکیب مختلف شامل هیدروکربن‌ها, نیتروژن, گوگرد و وانادیوم است که قسمت هیدروکربن شامل ترکیبات آروماتیک, آلیفاتیک و آسفالتی است (Sisler and Zobell 1987, 521-522; Chaıneau and Rougeux et al 2005, 1490-1496; Feijoo-Siota and Rosa-Dos- Santos 2008, 185-192) ورود هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای PAHs[1] به محیط زیست, اثرات بسیار خطرناکی در زندگی انسان خواهد داشت. مشخص شده است که PAH ها عوامل بالقوه سرطان‌زا برای انسان می‌باشند و به سرعت وارد بدن شده و در بافت‌های چربی بدن ذخیره می‌شوند (Koch and Fuchs 1992, 649-671). هیدروکربن‌های نفتی یک دسته از آلاینده‌های خطرناک محیط هستند که براساس فعالیت‌های مختلف در محیط تجمع می‌یابند (Ewies and Ergas et al 1998, 80-89; Dobler and Saner et al 2000, 41-46). این آلاینده‌ها یکی از مهمترین آلودگی‌های زیست محیطی دنیا محسوب می‌شود که در اثر دفع و دور ریز نامناسب فاضلاب‌ها، ضایعات، پساب صنعتی و پخش آلاینده‌ها توسط نیروگاه‌ها و نشت آلاینده‌ها از مخازن نفت و ایستگاه سوختگیری و غیره وارد محیط زیست می‌شوند ((Ewies and Ergas et al 1998, 80-89; Dobler and Saner et al 2000, 41-46; Cappello and Crisari et al. 2012, 39-50). استفاده از فعالیت‌های بیولوژیکی محیطی (باکتری‌های تجزیه کننده) در جهت حذف هیدرو‌کربن‌های نفتی که در این تحقیق ترکیبات آروماتیک می‌باشد نسبت به روش‌های فیزیکی (سوزاندن) که آلودگی زیست محیطی ایجاد می‌کند و روش شیمیایی (سورفکتانت‌ها) که روشی پر‌هزینه و دارای محدودیت می‌باشد مزیتی قابل توجه‌ای دارد (MacGillirray and Shiaris et al 1999, 90-101; Vinas and Grifoll et al 2002, 252-261; Moslemi and Vosoughi et al 2005, 15-23). میزان تجزیه و معدنی شدن ترکیبات آلی وابسته به غلظت ترکیبات است بطوریکه غلظت بالای هیدروکربن‌ها با محدود کردن مواد غذایی و اکسیژن یا از طریق اثرات سمی ایجاد شده بوسیله هیدروکربن‌های فرار از تجزیه زیستی ممانعت می‌کند. رشد میکرواورگانیسم‌ها روی هیدروکربن‌ها اغلب همراه با امولسیونه کردن منابع کربن نامحلول در محیط کشت است. در اغلب موارد این همراه با تولید عوامل امولسیونه کننده خارج سلولی در طی شکست هیدروکربن‌ها می‌باشد این فرآیند رشد میکرواورگانیسم روی نفت خام و متابولیزه کردن آن را امکان‌پذیر می‌سازد (حسن شاهیان و همکاران 1387، 8-1؛ طلایی و همکاران 1388، 68-57؛ طلایی و همکاران 1389، 68-80). در این تحقیق هدف بر این است که با جداسازی باکتری‌های تجزیه‌کننده ترکیبات آروماتیک در اکوسیستم ایران و بکارگیری آنها به روش تجزیه زیستی موجبات کاهش این آلاینده‌ها فراهم گردد.

 

3-1- اهمیت و ضرورت انجام تحقیق

 

رشد روز افزون فعالیت‌های صنعتی از یک سو و عدم رعایت الزامات زیست‌ محیطی از سوی دیگر که باعث افزایش آلاینده‌ها زیست‌محیطی در چند دهه اخیر شده، ضرورت جلوگیری و ایجاد روش‌های بهینه‌تر و اقتصادی‌تر برای از بین بردن این آلودگی‌های محیطی بیش از پیش قابل توجه است. هیدروکربن‌های نفتی یک دسته از آلاینده‌های خطرناک محیط هستند که بر‌اساس فعالیت‌های مختلف در محیط‌ زیست تجمع می‌یابند. هیدروکربن‌های نفتی آلاینده‌های اصلی محیط‌های دریایی هستند. خلیج فارس از متنوع‌ترین اکوسیستم‌های جهان است. در آب‌های این منطقه 57.1% آلودگی نفتی مربوط به حمل و نقل کشتی‌ها و 22.4% مربوط به بهره‌برداری از دریا است. آلودگی مزمن محیط با نفت منجر به بهم ریختگی اکولوژِیکی و مانع از استفاده پایدار آن توسط بشر می‌شود (R and J 2003, 1234-1243). مهم‌ترین روش‌های حذف این آلودگی‌ها جداسازی فیزیكی، جذب، ژل‌سازی، امولسیون‌سازی و تصفیه‌زیستی می‌باشد اغلب این روش‌ها بر‌اساس جابجا كردن، پخش نمودن و انتقال آلودگی‌ها بوده و باعث حذف كامل آلاینده‌ها نمی‌شوند(حسن شاهیان و همکاران 1387، 8-1؛ طلایی و همکاران 1388، 68-57؛ طلایی و همکاران 1389، 68-80). تجزیه‌زیستی مشتقات نفتی در محیط‌های آلوده موثر‌تر, قوی‌تر و از نظر اقتصادی مقرون به‌صرفه‌تر از روش‌های فیزیک و شیمیایی است (Fedorak and Westlake 1981, 367-375). هیدروکربن‌های آروماتیک پلی‌سیکلیک (PAH) از دو یا چند حلقه شش عضوی تشکیل شده‌اند که این حلقه‌ها توسط اشتراک یک جفت اتم‌های کربن بین حلقه‌ها جوش‌خورده و بهم متصل شده‌اند و ساده‌ترین عضو این گروه نفتالین (C10H8) است (Zaidi and Imam 1999, 737-742) تا کنون 16 ترکیب PAH در فهرست سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا, بعنوان آلاینده‌های مهم آمده است. از مهمترین آنها میتوان به نفتالین, آنتراسین, فنانترن, فلورن, کریزن, فلورانتن, پیرن, مشتقات آنها اشاره کرد (R and J 2003, 1234-1243) بازیافت، تصفیه و دفع این مواد شیمیایی سمی اهمیت زیادی دارد و در حال حاضر تصفیه ‌زیستی، یکی از فناوری‌های اصلی برای رفع آلودگی زیست محیطی به شمار می‌رود. روش‌های بیولوژیکی علاوه بر اینکه کم هزینه‌تر و موثرتر می‌باشد، سازگاری بیشتری نیز با محیط زیست دارند. تحقیقات بر روی تجزیه‌زیستی ترکیبات نفتی نشان داده است که این روش بهترین و موثرترین روشهای حذف ترکیبات نفتی از محیط زیست (خاکی و آبی) می‌باشد(حسن شاهیان و همکاران 1387، 8-1؛ طلایی و همکاران 1388، 68-57؛ طلایی و همکاران 1389، 68-80).

 

[1] Polycyclic Aromatic Hydrocarbons

1-1- تالاب ها

تالاب ها به طور مستقیم یا به طور ضمنی و تلویحی به طرق گوناگون تعریف شده اند. عوامل متعدد ازقبیل دیدگاه و نظریات شخصی، جایگاه وموقعیت، چشم اندازها و مناظر، هر فرد یا گروهی تالاب  را از دیدگاه و نظریات خود متکی بر تجارب یا نیازهای خاص تعریف کرده است. برای مثال، اگر تعریف تالاب از یک  فرد عادی و غیر متخصص پرسیده شود، ممکن است که یک باتلاق با انبوهی از گیاهان با آب عمیق همراه با اردک ها و یا این که یک برکه ناشناخته و کدر  را بیان کند، اما از دیدگاه متخصص، تالاب به عنوان مکانی که در آن فرایند غیر هوازی رخ می دهد، به همراه  گیاهان  فراوانی که برای زندگی در شرایط مساعد، یا دشوار و طاقت فرسای آن ناحیه سازگار شده اند تعریف می شود. نهایتاً آنان که استفاده و کارایی های تالاب ها  را بیان و محاسبه میکنند مطمئنا یک نظریه ساختاری دارند و تالاب را به وسیله ویژگی های بارز خاک، هیدرولوژی و گیاهان آن به خاطر سهولت تصمیم گیری در مورد کاربری های آن تعریف  می کند.

2-1- تعریف تالاب

تالاب از نظر لغوی معادل واژه “ وتلند “ به معنی اراضی خیس و غرقابی و متشکل از دو کلمه تال و آب بوده که در اصل به معنی آبگیر می باشد. تالاب ها  زیستگاه هایی موقتی و انتقالی اند از این حیث که آنها نه زیستگاه های خشکی اند و نه زیستگاه های آبی، بلکه ویژگی ها و خصوصیات هر دو را دارند. ممکن است در طی زمان به خاطر وابستگی به فاکتور هایی نظیر میانگین بارش سالیانه، تبخیر و تعرق و تغییرات و اصلاحات حوضه آبریز، گسترده یا محدوده  شوند. به خاطر موقتی بودن خصوصیات تالاب ها  و جابجایی مرزهای آنها، شناسایی  دقیق مرز تالاب ها اگر عملاً غیر ممکن نباشد، مشکل خواهد بود. همچنین انواع مختلف تالاب در نوع تعریف آن مؤثرند. تالاب ها شامل زیستگاه های شناخته شده ای، مانند باتلاق  و مرداب و تالاب های فصلی که کمتر شناخته شده اند، مانند برکه های بهاری و رودهای دوره ای و فصلی می باشند.

هر تالاب بسته به اندازه، شکل، هیدرولوژی، خاک، گیاهان و موقعیتش در چشم اندازها منحصر به فرد می باشد. به همین دلیل تالاب ها دامنه وسیعی از ویژگی های عملکردی وکارا و مفید، شامل : 1- تهیه زیستگاه هایی برای حیات وحش و آبزیان 2- حفظ و نگهداری رسوبات و سموم 3- تضعیف قدرت تخریب سیلاب 4- متابولیسم مواد غذایی 5- تغذیه آبهای زیرزمینی 6- صدور محصولات را ارائه می کنند.

علی رغم این که ارائه تعریف برای تالاب به صورت جامع کاملاً دشوار است، تاکنون چندین تعریف رسمی پیشنهاد شده است. آسانترین تعریف را مدیران و دانشمندان بویژه آنهایی که علاقمندن به پرندگان آبزی و حیات وحش می باشند، بیان نمو ده اند (F. Shaw 1956). این تعریف که تا اندازه ای تعریف ساختاری است و مطلبی قابل فهم و کلامی معقول را برای افراد عادی  ارائه می دهد. واژه تالاب به زمین های پستی اطلاق می شود که با آب کم عمق ( پایاب) و گاهی اوقات آبهای موقتی و فصلی پوشیده شده اند. همچنین با اسامی دیگری مانند, wet

 

 Meadow , Bog ,fen swamp , marsh , potholes  نامیده می شود.

این تعریف برپایه دو پارامتر ضروری که باید در یک تالاب وجود داشته باشد، بیان شده است :

1- وجود آب های سطحی 2- توسعه و گسترش رطوبت درخاک برای گیاهان

دریک کارگروه کانادایی، یک گروه محقق تالاب های ملی آن کشور، تعریفی را ارائه کرده که پارامتر سومی یعنی خاک های هیدریک را هم شامل شده است. این تعریف بیشتر به  خصوصیات علمی تالاب ها توجه کرده است. به علاوه توضیح  و بسط تعریف قبلی  تالاب که نه تنها شامل زیستگاه هایی که دارای آب های سطحی می باشند، می پردازند، بلکه آنهایی را که خاک اشباع شده دارند، را تشریح می کنند (Tarnokai- 1979).

سرویس حیات وحش  و ماهیان آمریکا، تعریفی را که هیدرولوژی تالاب، خاک های  هیدریک و گیاهان آبدوست را به عنوان پارامترهای دخیل در تعریف تشخیص داده، تصویب نموده است (Kvardyn et al, 1979). این تعریف  تالاب شناسان، تعریفی است که از تعریف کانادایی ها، از این حیث که نیاز به ارائه  ویژگی و خصایص  پارامتر مذکور را ندارد، متمایز گردیده است :

تالاب ها، زمین های موقتی بین سیستم های خشکی و آبی هستند. مکانی که سفره آب در درون یا نزدیک به سطح زمین قرار دارد و یا بوسیله آب های کم عمق پوشیده شده است.

1-2-1- تعریف تالاب از نظر کنوانسیون رامسر

مناطق مردابی، آبگیر، توربزا  برکه های مصنوعی یا طبیعی که به طور دائم یا موقت دارای آب ساکن یا جاری، لب شوریا شور مشتمل بر مناطقی از آبهای دریایی که عمق آب هنگام پایین ترین جزر در آنها  بیش از6 متر نباشد.

3-1- طبقه بندی تالاب

روش ها و الگوهای طبقه بندی تالاب ها بسیار توسعه یافته اند (For example, Martin and Stewart et al 1953 and 1971 Kantvrd Glt and Larson 1974). این سیستم طبقه بندی بوسیله کاردین و همکارانش در سال 1979 گسترش  یافت و در سال  1993 بوسیله آقای برینسون که از سوی دانشمندان، سیاستمداران  و مهندسین مورد  تأیید قرار گرفت، به صورت پیشرفته ارئه گردید. این طبقه بندی ها می توانند درتمام نواحی جغرافیایی و در قسمت اعظم دنیا  بیشتر از سایر طرح های طبقه بندی به کار روند.

با توجه به ویژگیهای متفاوتی که تالابها می توانند داشته باشند سیستم های طبقه بندی  متعددی برای تالابها ارائه شده است. معمولاً در این نوع طبقه بندی ها معیارهای گوناگونی نظیر رویش های گیاهی، ویژگیهای هیدرولوژیک، خصوصیات شیمیایی، نوع خاک و هیدروتوپوگرافی منطقه اساس طبقه بندی تالابهای مختلف قرار می گیرد. بنابراین فقط به برخی از طبقه بندی های مهم در رابطه با تالابها در نقاط مختلف دنیا اشاره می شود. هر چند بیشتر سیستم های طبقه بندی تالاب بر روی مفهوم هیدرولوژی تکیه می کنند ولی سیستم های اولیه ای که در ارتباط با طبقه بندی تالاب ارائه شدند برمبنای رویش های گیاهی نظیر جنگلی، همیشه سبز، برگ ریز و غیره استوار بودند، که البته این سیستم ها هنوز هم  برای توصیف و تشریح ساده از تالاب بسیار مفید می باشند.

 در دهه 1970 طبقه بندیهای فراوانی از تالاب ارائه شد که یکی از مهمترین آنها را ادوم ( 1971, Odum ) بر اساس موقعیت جغرافیایی قرارگیری تالابها و شرایط محیطی تأثیر گذار بر آنها ارائه نموده است.

 بر طبق طبقه بندی ادوم تالابها به پنج گروه تقسیم می شوند :

نوع اول : سیستم هایی که سازگار به شرایط مختلف محیطی بوده بدین لحاظ دارای محدوده وسیعی از پراکنش جغرافیایی می باشند.

نوع دوم : اکوسیستم های نواحی حاره و استوایی که در این اکوسیستم های هر چند میزان نور بالا بوده ولی تغییرات محیطی و فصلی بسیار ناچیز می باشند  از جمله این اکوسیستم ها می توان به سیستم های  حرا اشاره نمود.

نوع سوم : اکوسیستم های نواحی معتدله که شدیداً تحت تأثیر تغییرات فصلی نظیر سرمای زمستان و گرمای تابستان می باشند.

نوع چهارم : اکوسیستم های واقع در نواحی قطبی

نوع پنجم : اکوسیستم های جدیدی که در مجاورت جوامع بشری بوجود آمده اند و شدیداً تحت تأثیر دستکاریهای بشر در حال تغییر می باشند.                                                                               

یکی از مهمترین سیستم های تالابی که همیشه درمورد آن مباحث زیادی بیان می گردد، توربزارها می باشد. اقدامات مربوط به طبقه بندی  توربزارها در شمال اروپا و آمریکا انجام شده که طبقه بندی Davis (1907)                                                                                     در ایالات متحده از اولین طبقه بندیهای ارائه شده در رابطه با توربزارها می باشد وی باگهای میشیگان را بر طبق سه اصل ذیل گروه بندی نمود :

1-  زمین های باگ یا بر روی دریاچه های کم عمق یا بر روی دلتاهای رودخانه ایی واقع شده اند.

2-  باگ ها از دوطریق توسعه می یابند یا با بالا آمدن کف سیستم و یا گسترش نواحی ساحلی به سمت دریا

3-  سطح آنها یا از خزه و یا از لاریکس پوشیده شده است.

ویلر نیز (Wheller – 1994) انواع تالاب ها را بر اساس منبع تأمین آب، چگونگی کسب رطوبت و همچنین مکان جغرافیایی آنها گروه بندی نموده است که در زیر به اختصار آورده شده است :

بر اساس منبع تأمین آب : دریاچه ها، آبهای زیرزمینی، نهرهای جاری شده از آبهای جاری

تالابهای واقع بر مناطق بدون شیب : انواع تورب زارها، تالاب مردابی، تالاب چاهی

تالابهای واقع بر مناطق شیب دار : فن های چشمه ای، فن های شیب دار، باگ تپه ای

یکی دیگر از نظام های طبقه بندی که امروزه در رابطه با تالاب ها مطرح است طبقه بندی Brinson (1993) می باشد  وی تالاب را بر اساس ویژگیهای هیدروژئومورفیکی تقسیم بندی نموده است، او در طبقه بندی خود به سه فاکتور ژئومورفولوژی منطقه ( موقعیت جغرافیایی تالاب )، منابع آب تالاب و خصوصیات هیدرو دینامیکی آب تالاب ( جهت و قدرت حرکت آب تالاب ) توجه داشته است که به این تقسیم بندی در زیر اشاره شده است :

بر اساس ژئوموفولوژیکی ( موقعیت جغرافیایی تالاب ) : گودالها ( برکه های بهاری ) تورب زارها ( باگ فن)، حواشی رودخانه ها و برخی اکوسیستم های دیگر ( کرانه ها).

بر اساس منبع تأمین آب : بارندگی ( باگ امبروتر وفیک )، آبهای زیرزمینی ( فن ها)، آبهای  سطحی (تالاب ساحلی ).

بر اساس ویژگیهای هیدرودینامیکی : نوسانات عمودی ( باگ )، جریانهای یک طرفه ( تالابهای کنار رودها).

بنابراین کاملاً مشخص است که طبقه بندی  تالابها در نقاط مختلف جهان بر اساس معیارهای بسیار متنوعی صورت می گیرد و در این مورد نیز اتفاق نظری وجود ندارد و متناسب با نوع ویژگی یک تالاب و یا اعمال نظر شخصی یک دانشمند یا سازمان این تقسیم بندی  انجام می شود.

Beazly درسال 1993 درکتاب ” تالابها در معرض خطر” انواع تالابهای موجود در نقاط مختلف جهان را در شش سیمای عمده به صورت زیر معرفی کرد.

1- مصب ها، سیستم های حرا و کفه های گلی (Estuaris ‘ Mangroves and tidal flate) : از مهمترین ویژگی این اکوسیستم ها بویژه مصب ها حرکت روزانه جزر و مد می باشد. در محل مصب ها به دلیل تداخل آب شیرین رودخانه با آب شور دریا ها چشمه هایی با آب لب شور ایجاد شده است. 

2- دشت های سیلابی و دلتاها (Flood plain and deltas) : این زیستگاها عمدتاً تحت تأثیر طغیان آب رودخانه ها بوده و بر این اساس الگوی تغذیه ایی آب در آنها به صورت فصلی می باشد. دشتهای سیلابی عموماً در نواحی ساحلی و دلتاهای مصبی همراه با زیستگاههای آب شور و یا شیرین یافت می شوند. 

3- نیزارهای آب شیرین (Freshwater marsh) : چشمه های سطحی، رودها و سیلابها می توانند ایجاد اکوسیستم هایی با آب دائمی و کم عمق نمایند که به آنها تالاب آب شیرین اطلاق می شود.

4- دریاچه ها (Lakes) : دریاچه ها زیستگاههایی می باشند که در اکثر مناطق دنیا یافت می شوند که به لحاظ رویش گیاهی، غرقابی بودن خاک و همچنین حیات وحش آنها را نوعی تالاب محسوب می نمایند.

5- تالابهای جنگلی (Forest wetland) : در برخی از نواحی نظیر سواحل دریاچه ها و دشت های سیلابی که آب در آنها به مدت طولانی بصورت ساکن باقی مانده است جنگل هایی تشکیل شده است که به این زیستگاهها تالابهای جنگلی گویند.

6- توربزارها (Peatland) : توربزارها تحت شرایط ناشی از دمای پایین، اسیدیته بالا، مواد غذایی کم، شرایط غرقابی و میزان اکسیژن پایین تشکیل می شوند. درچنین شرایطی سرعت تجزیه مواد گیاهی مرده کاهش می یابد. این ویژگی هر چند در تمامی توربزارها عمومیت دارد اما میزان در انواع آن متفاوت است. برای مثال توربزارهایی تحت عنوان باگ ها دارای اسیدیته بالا و مواد غذایی کم بوده در حالی که فن ها دارای اسیدیته خنثی و از نظر مواد غذایی غنی می باشند. البته در کل می توان توربزارها را نسبت به سایر تالابها اکوسیستم های حاصل خیز به شمار آورد (Beazley’1993) . برخلاف تصور اولیه توربزارها مختص به عرض های جغرافیایی بالا در نیمکره شمالی نبوده بلکه در تمامی قاره ها و عرض های جغرافیایی مشاهده می گردنند. توربزارها برطبق معیارهای مختلفی مثل میزان اسیدیته، آّب و هوا و هیدرولوژی دارای تنوع وسیعی بوده که مهمترین این معیارها هیدروتوپوگرافی توربزار می باشد.