إنهم متطورون ومتخفيون ولديهم قدرة رائعة على التطور ولديهم استراتيجية صعبة الاختراق؛ سلسلة دراسات بقيادة البروفيسور ناتالي لابان من الجامعة العبرية تكشف آليات البقاء الخبيثة للبكتيريا في جسم الإنسان
يجب أن تتعامل البكتيريا مع الظروف البيئية القاسية. وتشمل الاستراتيجيات الرئيسية للتعامل مع هذه التحديات، من بين أمور أخرى، تنشيط الجينات المناسبة وتراكم الطفرات أثناء التطور التي تساعد البكتيريا على التكيف مع تلك الظروف المتغيرة.
في كثير من الأحيان، يُطلب من البكتيريا المعرضة للتغير المفاجئ وغير المتوقع استخدام استراتيجيات أخرى، وقد تبين مؤخرًا أن توليد التباين غير الوراثي مثل إنشاء مجموعات سكانية فرعية تتكيف مسبقًا مع البيئة وتغيير الأهداف يمكن أن يوفر استراتيجية بديلة.
تواجه البكتيريا المسببة للأمراض العديد من التحديات، وقدرتها على التهرب من الجهاز المناعي والتعامل مع العلاج بالمضادات الحيوية المسبقة لحالات معينة يمكن أن توفر ميزة في اختراق الخلايا البشرية. في الدراسة، التي نُشرت هذا الشهر (7.2) في المجلة العلمية eLife، كان هدفنا هو اختبار ما إذا كان التعرض لهذه الظروف يمكن أن يحفز تكوين مجموعات فرعية من البكتيريا التي تتكيف مسبقًا مع ظروف مختلفة. ولهذا استخدمنا بكتيريا E.Coli المسؤولة عن العديد من حالات الوفاة في العالم وتعريضها لظروف تحاكي الخلايا البشرية. في هذه المحاكاة، اكتشفنا في الواقع انقسامًا إلى مجموعتين سكانيتين فرعيتين، تتميز إحداهما بالعنف المفرط (شديد الضراوة). ولدهشتنا، احتفظت هذه المجموعة السكانية الفرعية الخبيثة بخصائصها لعدة أجيال حتى عندما تم نقل البكتيريا لتنمو في بيئة خارجية. استخدمنا في البحث النمذجة الرياضية والأساليب الجينية ووجدنا آلية تتحكم في "التبديل" الذي ينظم بين المجموعتين السكانيتين الفرعيتين. بمعنى آخر اكتشفنا أن هناك تقسيماً للأدوار أثناء دخول البكتيريا إلى الجسم. جزء من السكان "يسلح نفسه" بوسائل العنف والاعتداء، بينما يبقى جزء آخر في "الاحتياط". هذا الاكتشاف للسكان المتكيفين مسبقًا
ولحسن الحظ، بالنسبة للهجوم على الخلايا البشرية، من المفترض أن تحمينا العلاجات بالمضادات الحيوية من هذه المجموعات.
وفي عمل آخر نشر في جريدة العلوم المرموقة (بتاريخ 9.2), لقد اكتشفنا ظاهرة مثيرة: مجموعة سكانية فرعية أخرى، دخلت في "غيبوبة" مؤقتة وأوقفت نموها، وتمكنت من الهروب من العلاج بالمضادات الحيوية، وفي وقت لاحق، طورت مقاومة للعلاج بالمضادات الحيوية أسرع 20 مرة من البكتيريا الأخرى. من المهم التأكيد على أن هذه المجموعة الفرعية النائمة، والتي تم إنشاؤها استجابة لظروف صعبة، لا يتم اختبارها في الاختبارات المعملية عند فحص فعالية العلاج بالمضادات الحيوية، وبالتالي قد تمر "تحت رادار" الفريق المعالج. إن الفهم الكمي، من خلال النمذجة الرياضية، للمسار الجديد الذي يساهم في التطور السريع لمقاومة المضادات الحيوية، قد يؤدي إلى طرق جديدة لمنع تطور المقاومة، وهي إحدى المشاكل الملحة في الطب الحديث.
