همزیستی سویه‌های باکتریایی، مانع انقراض نسل‌ها

چرا منقرض نمی‌شویم؟

این روزها همه به دنبال اخبار و اطلاعات درباره بیماری کووید۱۹ و ویروس کرونا هستیم و به دنبال آن اطلاعات پزشکی و بهداشتی‌مان هم افزایش قابل توجهی پیدا کرده است. حال که سر و کارمان با این موضوعات است گفتیم مقاله‌ای را از روزنامه دلتا در دانشگاه دلفت هلند با موضوع یکی از دستاوردهای زیست شناسی مطرح کنیم.

سوال این است: در این دنیای پیچیده چه چیزی مانع انقراض نسل‌ها می‌شود؟ زیست‌شناسان قرن‌ها به دنبال یافتن پاسخ این سوال بودند. دانشمندان دانشگاه دلفت و پژوهشگران آمریکایی مشترکا به نتایجی دست یافته‌اند که شاید پاسخی باشد به این سؤال: یک شکل دوناتی و استراتژی زمین سوخته!

در ناحیه شکم ما بی‌شمار نوع باکتری یا سویه‌های باکتریایی* همزیستی دارند. این موضوع جدیدی نیست. این باکتری‌ها نقش مهمی در سلامت ما دارند اما جنبه جالب توجه، همزیستی آنها در روده‌ها است. اگر این باکتری‌ها برای زنده ماندن به یک غذا احتیاج داشته باشند، آیا نباید یکی از سویه‌ها –سویه قوی‌تر یا آن که سریع‌تر تکثیر می‌شود – در نهایت دیگری را از بین ببرد؟

این سؤال از زمان طرح نظریه تکامل از سوی داروین ذهن زیست‌شناسان را به خود مشغول کرده است. البته که پاسخ آن مربوط به همه موجودات زنده است نه فقط باکتری‌ها. چگونه می‌توانیم تنوع زیستی را به طور کلی شرح دهیم؟

زرافه، پلنگ، میمون، گوساله و یک انسان

برای یافتن اینکه چه سازوکار زیستی به دو سویه باکتریایی اجازه همزیستی می‌دهد، پژوهشگران از دانشگاه دلفت همراه با پژوهشگرانی از آمریکا باکتری‌هایی را در یک محیط دارای قند کشت دادند. آنها از جفت‌های سویه باکتری E.coli که از روده‌های زرافه، پلنگ، میمون، گوساله و یک انسان استخراج کرده بودند، استفاده کردند. سپس با استفاده از تغییر ژنتیکی یکی از این جفت‌ها را به رنگ آبی و دیگری را به رنگ قرمز رنگ‌آمیزی کردند. نتایج این پژوهش در ماه گذشته در نشریه Nature منتشر شد. اما آن چه پژوهشگران دیدند این بود:

در ابتدا قرمزها برتری و گسترش یافتند و آبی‌ها را کنار زدند اما پیش‌روی قرمزها ناگهان متوقف شد، درست وقتی که آبی‌ها پدیدار شدند و به نظر می‌آمد جبهه جلویی قرمزها را اشغال کرده‌اند. موج بعدی گسترش فقط از آن آبی‌ها بود. باکتری‌های آبی با رساندن خود به نواحی دورتر محل کشت می‌توانند مواد قندی آن نواحی را تمام کنند. از این رو در این نواحی هیچ شانسی به قرمزها برای حیات نمی‌دهند؛ تا اندازه‌ای شبیه راهبرد زمین سوخته.

اشتراک مناطق تحت سلطه

پژوهشگران کشف کردند دو سویه‌ای که زیستگاه مشترک دارند، می‌توانند خود به خود به دو ناحیه جداگانه تفکیک شوند. به نظر می‌آید آنها مناطق تحت سلطه خود را به شکل دونات تقسیم کرده‌اند؛ سویه قرمزرنگ که در مرکز دونات قرار دارد، رشد سریع‌تری دارد، در حالی که سویه آبی‌رنگ با تشکیل حلقه‌ای به دور رقیب خود می‌تواند از آن دور شده و سریع‌تر شناور شود. این الگو بارها و بارها تکرار می شود.

میان هر دو سویه مصالحه‌ای بین تحرک و رشد شکل می‌گیرد که تدریجا به هیچ‌کدام اجازه نمی‌دهد سریع‌ترین رشد و حرکت را همزمان داشته باشد، تا تمام محیط رشد را از آن خود کند. ارکاگ پینس، یکی از نویسندگان مقاله از دانشگاه هاروارد در توییتی که ده‌ها بار از سوی میکروب‌شناسان ریتوییت شده می‌نویسد: «از نظر ریاضی، هر دو سویه به نقطه تعادلی رسیده‌اند که هرکدام می‌تواند به دیگری حمله کند. این است مُهر ضمانت همزیستی».

انتشار مقاله مورد بحث تأثیرات زیادی را در زیست‌شناسی رقم زده است. ساندر تنز، استاد دانشکده Bionanoscience و مسئول آزمایشگاه بیوفیزیک AMOLF در آمستردام، همان آزمایشگاهی که این پدیده در آن دیده شد می‌گوید: «این یک کشف مهم است. به نظر می‌آید بعضی باکتری‌ها در تکثیر شدن بهتر هستند و برخی دیگر در مهاجرت کردن اما هیچ‌کدام نمی‌توانند همزمان در هر دو توانایی بهترین باشند. این موضوع منطقی است، چرا که هر دو فعالیت انرژی زیادی را می‌طلبد. این توانمندی غالبا دیده می‌شد اما اثبات تأثیر آن روی همزیستی سخت است. در اینجا ما با مهندسی ژنتیک توانستیم قابلیت مهاجرت کردن و تکثیر شدن را دست‌کاری کنیم و نشان دهیم این قابلیت به تنهایی برای همزیستی کفایت می‌کند. مکانیزم‌های دیگر مانند تبادل سموم یا وابستگی‌هایی از قبیل شبکه غذایی به خودی خود لازم نیست.»

این یافته می‌تواند روی پژوهش‌های پزشکی هم تأثیر بگذارد. جمعیت باکتریایی درون روده‌های ما نقش حیاتی در هضم، پاسخ‌های سیستم ایمنی بدن و احتمالا جنبه‌های بسیار دیگری دارد که علم باید آشکار کند. همچنین اکوسیستم‌های باکتریایی مشخصی هستند که عامل ایجاد چاقی مفرط و یا دیابت نوع ۲ هستند.

تنز در ادامه می‌گوید: «تاکنون پژوهش‌ها روی باکتری‌ها عمدتا متمرکز بر ارزیابی تنوع ژنتیکی باکتری‌های ناحیه روده بوده است اما پژوهش ما می‌گوید توزیع فضایی سویه‌ها هم می‌تواند مهم باشد. با توجه به افزایش مقاومت آنتی‌بیوتیک‌ها می‌توان این ایده را مطرح کرد که روی درمان‌های جدید با تأثیر بر تمام اکوسیستم باکتریایی کار شود، نه فقط با تمرکز بر یک سویه خاص باکتریایی.»

*سویه: یاخته‌هایی (کوچک ترین واحد زندگی هر موجود زنده) که از یک یاخته به دست آمده‌اند. هرگاه دو سویه باکتری در ۳۰ درصد DNAشان تفاوت داشته باشند، می‌توان آنها را گونه‌های جداگانه در نظر گرفت.

مرجع: سایت روزنامه دلتا –دانشگاه دلفت هلند

توسط حسین رجبی

شاید بپسندید مطالب بیشتر از نویسنده

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.