الفيروسات المضادة للبكتيريا

ومن أجل رسم خريطة لتعداد الفيروسات في الأمعاء، استخدم الباحثون "كتالوجًا" مدهشًا: جهاز مناعة بكتيري تم اكتشافه قبل حوالي خمس سنوات، ويتم دراسته بشكل شامل في مختبر الدكتور روتم سوريك في معهد وايزمان.

على الرغم من اسمها السيئ، قد تكون البكتيريا مخلوقات مفيدة. عدد البكتيريا "الجيدة" في أمعاء الإنسان أكبر بعشر مرات من عدد الخلايا في جسم الإنسان بأكمله، وتتزايد الأدلة على أنها تلعب دورًا مهمًا للغاية في صحتنا - فهي تنتج الفيتامينات لنا، وتساعد في الحفاظ على صحة الجسم. الهضم، وأيضاً "تدريب" الجهاز المناعي، وبالتالي تقليل الإصابة بالحساسية وأمراض المناعة الذاتية.

في العديد من البيئات خارج الأمعاء، تتعرض البكتيريا للهجوم من قبل فيروسات تسمى "العاثيات"، وهي قادرة على قتل كميات كبيرة من البكتيريا في وقت قصير. هل تتعرض البكتيريا المعوية أيضًا للفيروسات؟ وإذا كان الأمر كذلك، فمن هي هذه الفيروسات، وما هي البكتيريا التي تضر بها؟ هذه الأسئلة - التي لم تحظ حتى الآن بالكثير من الاهتمام - كانت محور البحث الأخير الذي أجراه الدكتور روتم سوريك من قسم الوراثة الجزيئية، والذي نشر في المجلة العلمية Genome Research.

صورة بالمجهر الإلكتروني الماسح للعاثيات التي تهاجم البكتيريا. الصورة: الدكتور جراهام بيرد، ويكيميديا ​​​​كومنز

من أجل رسم خريطة لمجموعة الفيروسات في الأمعاء، استخدم الباحثون "كتالوجًا" مدهشًا: جهاز مناعي بكتيري تم اكتشافه قبل حوالي خمس سنوات، وتمت دراسته بشكل شامل في مختبر الدكتور سوريك. تم تصميم هذا النظام، المسمى كريسبر، لتوفير الحماية للبكتيريا ضد الفيروسات. عندما يخترق الفيروس إحدى البكتيريا، فإن النظام "يسرق" قطعة صغيرة من المادة الوراثية منها، ويخزنها ضمن تسلسلات مناعية محددة في جينوم البكتيريا. تساعد هذه التسلسلات البكتيريا على التعرف على الفيروس وتدميره في المرة التالية التي يغزو فيها الخلية، على غرار مبدأ كيفية عمل الأجسام المضادة في جسم الإنسان. واستخدم الباحثون هذه التسلسلات المناعية كنوع من "السجل التاريخي" للفيروسات التي هاجمت البكتيريا المعوية.

استخدم فريق العلماء، الذي ضم (آنذاك) باحث ما بعد الدكتوراه الدكتور آدي ستيرن، والطالب الجامعي إيران ميك، قاعدة بيانات كبيرة، تحتوي على تسلسل الحمض النووي للبكتيريا المعوية التي تم جمعها من عينات من 124 شخصًا أوروبيًا. لقد طوروا طريقة حسابية تجعل من الممكن تحديد التسلسل المناعي داخل الحمض النووي للبكتيريا، ووجدوا أكثر من 50,000 مثل هذا التسلسل. وفي وقت لاحق، استخدم العلماء التسلسل المناعي لتحديد مئات الفيروسات التي تهاجم البكتيريا المعوية المختلفة، والتي لم تكن معروفة من قبل.

تلقي هذه النتائج - التي تشكل أكبر مجموعة من العاثيات التي عثر عليها الباحثون من الأمعاء حتى الآن - بعض الضوء على الروابط بين البكتيريا المعوية والفيروسات والبشر الذين يأوونها. وهكذا، على سبيل المثال، اكتشف الباحثون أن مجموعات كبيرة من الأشخاص يتشاركون نفس الفيروسات، وأن حوالي 80% من الفيروسات وجدت في أمعاء أكثر من شخص. وكشفت مقارنة العينات المأخوذة من الأمريكيين واليابانيين أنهما يشتركان أيضًا في نفس أنواع الفيروسات. وبالنظر إلى التنوع والتنوع الكبير للفيروسات الموجودة في الأنظمة الأخرى، يعد هذا اكتشافًا مفاجئًا، ويتوقع العلماء أن السبب في ذلك هو البيئة المغلقة في الأمعاء. الاكتشاف الآخر هو أن الفيروسات تُحمل أحيانًا بكاملها داخل الحمض النووي للبكتيريا. يوضح الدكتور سوريك: "غالبًا ما تتبرع العاثيات بالجينات للبكتيريا التي تجعلها مقاومة للمضادات الحيوية، وفي مقابل ذلك تقوم البكتيريا بتخزين الحمض النووي الخاص بها وتمريره من شخص لآخر". "هذه صفقة تطورية ناجحة لكلا الطرفين."

إن قاعدة بيانات العاثيات الموجودة الآن في أيدي الباحثين، والتي تسمح لهم بتحديد العاثيات التي تصيب كل بكتيريا، تفتح الباب أمام الدراسات التي ستفحص تأثيرها على صحة الإنسان. على سبيل المثال، إذا ساعدتنا بكتيريا معينة على اكتساب مقاومة للحساسية، فمن الممكن التحقق من الفيروس الذي يهاجمها، وبالتالي يتسبب في تفشي الحساسية. الدكتور سوريك: "الخطوة التالية ستكون مساعدة البكتيريا على الدفاع عن نفسها ضد الفيروس باستخدام لقاح البكتيريا ضدها. وبهذه الطريقة، قد يساعد الجهاز المناعي للبكتيريا، بشكل غير مباشر، جهاز المناعة البشري.
الخير والشر والبكتيريا
بكتيريا الليستيريا

في علم الأحياء، كما هو الحال في علم الآثار، فإن الانتقال من طبقة إلى طبقة قد يغير صورة الواقع تمامًا. إن مقارنة الحمض النووي الريبوزي (RNA) لنوعين من بكتيريا الليستيريا - أحدهما يسبب التسمم الغذائي والأمراض لدى البشر والآخر غير ضار، بدلا من المقارنة المعتادة لتسلسل الحمض النووي (DNA)، كشفت عن مجموعة كاملة من الاختلافات التي كانت مخفية عن الأنظار حتى الآن . إضافة إلى ذلك، و"بالمناسبة"، كشفت هذه الدراسة التي نشرت مؤخرا في مجلة Molecular Systems Biology، عن آلية بيولوجية أساسية لم تكن معروفة حتى الآن، تتحكم في تنشيط الجينات في بكتيريا الليستيريا.

استخدم فريق العلماء، الذي ضم الدكتور روتم شورك وأعضاء مجموعته عمري ورتزل، والدكتورة إيريس كورونكر-هازان، وشاريت فلور-أديلهايت، أساليب تسلسل متقدمة لرسم خريطة الحمض النووي الريبي (RNA) الكلي لنوعي البكتيريا، مع التركيز بشكل خاص على في تلك التسلسلات التي لا ترمز إلى إنشاء البروتينات. وعلى الرغم من التشابه الجيني بين النوعين، اكتشف العلماء مجموعة من نحو 80 تسلسلاً من الحمض النووي الريبوزي (RNA) موجودة في البكتيريا المسببة للمرض، ولكن ليس في البكتيريا "الساعية للسلام". وفي وقت لاحق، يخطط الباحثون للتحقق مما إذا كانت هذه التسلسلات تساهم بالفعل في عنف البكتيريا.

بالإضافة إلى ذلك، اكتشف العلماء أزواجًا من تسلسلات الحمض النووي الريبوزي (RNA)، منظمة بحيث يثبط تعبير كل منها الآخر. ووفقا للباحثين، فهذه آلية فريدة تتحكم في تنشيط وإسكات الجينات، وهو ما قد يكون شائعا في البكتيريا.