اكتشف البروفيسور باير وزملاؤه السليلوز وعزلوه لأول مرة في عام 1983، عندما درسوا بكتيريا موجودة في الطبيعة تعمل على تفكيك السليلوز من المواد النباتية. وأظهر البحث الذي استمر لسنوات أن السليلوز لا يشبه أي نظام آخر في الطبيعة، وهو من سمات مجموعة واسعة من البكتيريا، والقاسم المشترك بينها هو القدرة على تفكيك السليلوز.
يتغذى البشر والأبقار على أطعمة مختلفة، ولكن م يكتشف أنه على الرغم من المسافة التطورية بينهما، فإن البشر يشتركون مع الأبقار في جسيم دون الميكرون يشارك في هضم الطعام. يطلق عليه المجتمع العلمي اسم "السليلوز". هذا الجسيم، الذي يتم إنتاجه في الطبيعة عن طريق خط من البكتيريا السليلوزية، هو في الواقع مركب بروتيني موجود على سطح هذه البكتيريا، وهو شائع في جهازنا الهضمي - تمامًا كما هو الحال في الجهاز الهضمي للأبقار. السليلوز قادر على تحطيم السليلوز، وهو المكون الرئيسي لجدار النبات، وهو نفس الجدار الذي تعيش عليه الحيوانات (مثل الأبقار) والذي يتغذى عليه الإنسان كل يوم. السليلوز عبارة عن بوليمر سكري يصعب تفكيكه، وطالما لم يتم تفكيكه فهو ذو طاقة عالية غير متوفرة. دراسة جديدة، أجريت البروفيسور إد باير واقترح أعضاء مجموعته من قسم العلوم الجزيئية الحيوية في معهد وايزمان للعلوم، بالتعاون مع زميله البروفيسور رافائيل ليميد من جامعة تل أبيب، أن تحلل السليلوز - الذي تقوم به بكتيريا الجهاز الهضمي - قد يكون له عواقب على صحة الإنسان، بما في ذلك احتمال ارتباطه بظاهرة السمنة، والاضطرابات الأيضية، وحتى مرض السكري.
اكتشف البروفيسور باير وزملاؤه السليلوز وعزلوه لأول مرة في عام 1983، عندما درسوا بكتيريا موجودة في الطبيعة تعمل على تفكيك السليلوز من المواد النباتية. وأظهر البحث الذي استمر لسنوات أن السليلوز لا يشبه أي نظام آخر في الطبيعة، وهو من سمات مجموعة واسعة من البكتيريا، والقاسم المشترك بينها هو القدرة على تحطيم السليلوز. إن تفرد السليلوز هو في شكل تنظيم العشرات من الإنزيمات السليولوزية في اقتران ضخم، بطريقة تذكرنا بمكعبات الليغو في طفولتنا. يوجد في قلب البنية الشبيهة بالليغو بروتين يشبه الخيط، ترتبط به العديد من الإنزيمات المحللة للسيلوليت بطريقة دقيقة ومنظمة. والإنزيمات المرتبطة بالخيط بطريقة منظمة مكانيًا، هي المسؤولة عن تحطيم ألياف السليلوز -التي لا يمكن هضمها- إلى سكريات قابلة للذوبان عالية الطاقة. تفيد منتجات التحلل البكتيريا السليلوزية، والبكتيريا الطفيلية الأخرى، التي ليست السليولوزية، وكذلك الحيوانات العاشبة، التي توجد في معدتها البكتيريا السليلوزية.
يقول البروفيسور باير: "إن الاكتشاف الجديد المتعلق بالسليلوز لدى البشر بدأ بالفعل بالأبحاث المتعلقة بالأبقار". وفي إطار التعاون مع البروفيسور هاري فلينت من جامعة أبردين بالمملكة المتحدة، يقوم بدراسة السليلوزومات الموجودة على جدران البكتيريا الموجودة في ردف الأبقار. تعتبر هذه البكتيريا العامل الرئيسي والأهم في هضم الأطعمة مثل القش وبقايا النباتات: فهي تقوم بتكسير السليلوز الذي يتكون من سلسلة من السكريات التي يصعب تركيبها وحلها، إلى سكريات قابلة للذوبان متاحة وغنية بالطاقة. أظهر البحث الذي أجرته المجموعة من أبردين أن السليلوزومات الموجودة في بكتيريا الأمعاء مبنية بنمط أساسي، مشابه لسليلوزوم البكتيريا الخلوية المفصلية في الطبيعة.
وفي وقت لاحق، تمكن البروفيسور باير وزملاؤه الباحثون من العثور على السيليلوسومات في البكتيريا التي تعيش في الأمعاء الدقيقة لجسم الإنسان. فريق كبير متعدد الجنسيات من العلماء - بما في ذلك البروفيسور باير، والدكتورة سارة مورايس، وباحث ما بعد الدكتوراه الدكتور بركات ديسا، وطالبة البحث يونيت بن دافيد من المعهد، بالتعاون مع البروفيسور فلينت والبروفيسور لامد؛ د. إيليا بوروبوك من جامعة تل أبيب؛ وعملت الدكتورة نيكول كوروفتكين والبروفيسور إريك ميرتنز من كلية الطب بجامعة ميشيغان، والدكتور إينيك بيرنالييه-دوندير من معهد INRA بفرنسا، على تحديد تسلسل جينوم بكتيريا الأمعاء الدقيقة. في بداية الدراسة، لم تكن النتائج واضحة. وفي جينوم تلك البكتيريا، تم العثور على عدة جينات مميزة للمكونات السليلوزية، لكن عدد الجينات كان منخفضًا جدًا بحيث لا يمكنه تجميع السليلوز المثالي، وهو "آلة أكل السليلوز". ومن ناحية أخرى، كشف فحص أعمق أن بعض أجزاء الجينوم لم يتم فك تشفيرها بشكل صحيح. وهكذا اكتشف العلماء أن هذه البكتيريا الموجودة في أمعاء الإنسان تحمل بالفعل السيليلوسومات. وفي دراسة موازية، اكتشف البروفيسور باير وشركاؤه في البحث بكتيريا أخرى تحمل السليلوز موجودة في الميكروبيوم البشري، ولكن بدلاً من السليلوز، تقوم هذه البكتيريا بتكسير جزيئات النشا.
هذه السليلوزات، مثل البكتيريا التي تحملها، قريبة جدًا من نظيراتها الموجودة في معدة البقرة. ويعتقد البروفيسور باير أن سبب وجود بكتيريا مماثلة في مثل هذه الأجهزة الهضمية المختلفة ليس الحاجة إلى تفكيك السليلوز لأغراض غذائية. وفي رأيه، تلعب هذه السليلوزات دورًا وقائيًا، أي منع تلف الأنسجة الرخوة في جهازنا الهضمي، والذي يمكن أن تسببه ألياف السليلوز المجهرية الشائعة في الأطعمة النباتية. بالإضافة إلى ذلك، يبدو أنها، مثل غيرها من البكتيريا المعوية، تؤثر أيضًا على عملية التمثيل الغذائي لدى الشخص بطريقة غير مفهومة تمامًا، وبالتالي قد تؤثر على الميل إلى السمنة، ومجموعة من الاضطرابات الأيضية، وفرصة الإصابة السكري.
