في دراسة نشرت في مجلة Nature Communications، قام الدكتور يوناتان فريدمان وطالب الدكتوراه نيتاي ماروز من كلية الأغذية والزراعة البيئية في الجامعة العبرية بتقريب العلوم من هندسة ميكروبيوم فريد لتلبية احتياجات محددة لدى البشر والحيوانات والنباتات والبيئة
كل كائن حي على وجه الأرض، حيوانًا أو نباتًا أو بيئة، هو موطن لمجتمعات بكتيرية معقدة، تُعرف باسم الميكروبيوم. هذه المجتمعات البكتيرية لها تأثير حاسم على صحة مضيفيها، وعلى عمل النظم البيئية العالمية لأنها تشارك في مجموعة واسعة من العمليات الهامة، مثل تسميد التربة وتكسير الطعام في الجهاز الهضمي للإنسان والحيوان. . ولذلك، في السنوات الأخيرة، تم استثمار العديد من الجهود في هندسة المجتمعات البكتيرية الاصطناعية، التي لا تتشكل عضويا، مع تركيبة بكتيرية مختارة من أجل القيام بأعمال مفيدة مثل تحييد الملوثات البيئية، وتفكيك النفايات، وتثبيط مسببات الأمراض.
التطور السريع للبكتيريا
على الرغم من التكوين المختار بعناية للميكروبيوم، فإن البكتيريا تمر بتطور سريع يمكن أن يغير بشكل كبير المجتمعات التي صممتها ويضعف نشاطها المقصود. على الرغم من أن أهمية العمليات التطورية للمجتمعات البكتيرية في تكوينها معروفة، إلا أن هذا المجال غير مستكشف تقريبًا. لذلك، على الرغم من أنه من المعروف أن تطور البكتيريا له تأثير، فإنه ليس من الواضح بعد كيف ومدى أهمية التغيير في وظيفة الميكروبيوم وما إذا كان يمكن التنبؤ به. ד”ר יונתן פרידמן יחד עם הדוקטורנט ניתאי מרוז מהמחלקה למחלות צמחים ומיקרוביולוגיה בפקולטה לחקלאות מזון וסביבה באוניברסיטה העברית, בדקו במחקר חדש שפורסם בכתב העת Nature Communications האם השינויים האבולוציוניים של חברות חיידקים הם מרחיקי לכת ועד כמה ניתן לחזות את השינויים הללו בכ-400 דורות של بكتيريا.
تم إجراء البحث من خلال التطور التجريبي، حيث يتم أخذ البكتيريا وتنميتها أجيالاً بعد أجيال تحت ظروف معملية خاضعة للرقابة ومعرفة كيفية تغيرها مع مرور الوقت. يقول الدكتور فريدمان: «في معظم الأحيان، يتم إجراء مثل هذه التجارب على نوع واحد من البكتيريا، بمعزل عن الأنواع الأخرى التي يمكن أن تؤثر على تطورها». "في بحثنا، أجرينا تجارب تطور على مجتمعات تتكون من عدة أنواع، وليس على نوع واحد بمعزل عن الآخر. ومن أجل فهم مدى عمومية التكوينات، وعدم خصوصيتها لشركة معينة، أجرينا تجارب متطابقة على العشرات من الشركات البكتيرية المختلفة." تطور كل مجتمع لمدة ثلاثة أشهر تقريبًا، وهو ما يمثل بالنسبة للبكتيريا حوالي 400 جيل.
وأظهر الباحثون أن تكوين الأنواع في المجتمع البكتيري عادة ما يتغير بشكل كبير بسبب التطور في أقل من ثلاثة أشهر، وهي حقيقة يجب أن تؤخذ في الاعتبار عند تصميم المجتمعات البكتيرية لتلبية احتياجات التكنولوجيا الحيوية. ومع ذلك، فإن التغييرات التي حدثت تكررت في حالات اختبار مختلفة، وحدثت في كل مرة تطورت فيها نفس الأنواع معًا. بالإضافة إلى ذلك، أظهر الباحثون أن التغيرات التي تحدث في المجتمعات البسيطة التي تحتوي على أزواج من الأنواع يمكن أن تتنبأ بالتغيرات التي تحدث في المجتمعات الأكثر تعقيدًا التي تضم نفس النوع.
تم إجراء البحث بتمويل من المؤسسة الوطنية للعلوم (ISF).
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
