العاثيات: فيروسات تهاجم البكتيريا

الميكروبيوم……هل هو عضو بشري جديد؟

تخيلمدىحماستناإذااكتشفالأطباءفجأةًعضوًاجديدًافيجسمالإنسان!هذا بالضبط ما حدث في السنوات القليلة الماضية。فبالإضافةإلىالرئتينوالكليتينوالدماغوالكبدوالقلب،لديناعضوٌآخريجبأخذهفيالاعتبار؛ألاوهوالميكروبيوم．هذاالعضوالجديدمختلفتمامًا،نظرًالأنهمكوٌنمنميكروباتبدلًا من خلايا بشرية。والميكروبات كائنات حية دقيقة تتضمن البكتيريا。

إحدى الحقائق المدهشة حول هذا العضو الجديد؛هي أننا نولد بدونه。وعندمانولد،نحصلعلىالبكتيريامنأمهاتنا،ثمنستمرفيإضافةالمزيدوالمزيدمنالبكتيريامنالبيئة،حتىيكونلديناحوالي1000نوعمختلفمنالبكتيرياعلىأجسامناوفيداخلها。البكتيرياصغيرةالحجم،لكنهايمكنأنتتكاثربسرعةكبيرة،وفيغضونساعاتقليلةفقط؛يمكنأنتتحولخليةبكتيريةواحدةإلىآلافأوحتىملايينالخلاياالبكتيريةالجديدة。كلشخصيحملميكروبيومًافريدًا،يختلفعنأيشخصآخر。نحمل الميكروبيومات طوال حياتنا。ويوجدالميكروبيومفيالغالبفيالأمعاء،ولكنيوجدأيضًاميكروبيومجلديوميكروبيومرئوي。

لكنمهلًا؛هل تعيش البكتيريا معنا طوال حياتنا؟يعتقدمعظمناأنالبكتيرياموجودةفقطفيالقاذورات،لكنهاموجودةفيكلمكان،بمافيذلكداخلأجسامنا。ولاتسببلناالبكتيرياالمرضفحسب،بليمكنهاالقيامبالعديدمنالوظائفالمفيدة،مثلتحويلالحليبإلىزباديوجبن،أومساعدةالنباتاتعلىالنمو。نحنبحاجةإلىالبكتيرياالموجودةفيالميكروبيوماتالخاصةبنالمساعدتناعلىهضمطعامناو”تدريب”جهازالمناعةلدينا،منجملةأدوارمهمةأخرى。تعملمئاتالمختبراتحولالعالمعلىفهمالأدوارالأخرىالتييلعبهاالميكروبيومفيصحةالإنسان。ووجدتالأبحاثأنالأشخاصالمصابينبأمراضوحالاتمعينة؛مثلأمراضالأمعاءالالتهابيةأوبعضأنواعالسرطان،تكونلديهمميكروبيوماتمختلفةمقارنةبالأشخاصالأصحاء،ولكنكانمنالصعبإثباتماإذاكانتالتغيراتفيالميكروبيوممسؤولةعنهذهالأمراضأملا。وبالإضافةإلىربطالميكروبيومبمشكلاتالأمعاءوالجلد،أظهرتالأبحاثالتيأٌجريتمؤخرًادليلًامقنعًاعلىأنالبكتيرياالموجودةفيالأمعاءيمكنأنتؤثرعلىأدمغتنا!على سبيل المثال؛ عندما نقل الباحثون ميكروبيوم الأمعاء من بشر يعانون من الاكتئاب، إلى الفئران، بدأت الحيوانات في إظهار السلوكيات التي تعتبر أيضًا من سمات الاكتئاب. بينما لم تظهر الميكروبيومات المأخوذة من الأشخاص غير المكتئبين هذا التأثير.

العاثيات البكتيرية: فيروسات تصيب البكتيريا

تحتويالميكروبيوماتعلىتريليوناتمنالبكتيرياالتيتعيشفيأجسادناوعليها،لكنالتنوُّعالحيويالذييعيشداخلنالايتوقفعندهذاالحد。كانجوناثانسويفتشاعرًاأيرلنديًا،وهوالذيكتبهذهالسطور:

لاحظ علماء الطبيعة برغوثًا

تقتات عليه براغيث أصغر؛

وتلك بها براغيث أصغر تلدغها،

وهكذا إلى ما لا نهاية。

لميسمعسويفتعنالميكروبيوممنقبل،لكنهوصفهوصفًادقيقًا。توجدلدينابكتيرياتعيشداخلنا،وتوجدلدىالبكتيريافيروساتبكتيرية تعيش داخلها (الشكل1)．يُطلق على هذه الفيروساتالعاثيات (العاثيات البكتيرية)．تختلفالفيروساتعنالبكتيريا،إذأنهاليستمكونةمنخلايا،ولكنهاتتكونمنقطعةمنالحمضالنووي(أوالحمضالنوويالريبي)،موجودةداخلغلافبروتيني。والفيروساتمتناهيةالصغرّلدرجةأننالانستطيعرؤيتهابالمجهرالعادي。

لإعطائكفكرةعنحجمالعاثيات،يمكنناالقولإنهإذاكانتالعاثيةبحجمالنقطةالتيفينهايةهذهالجملة،فسيكونطولالإنسان4أميال(6كم)تقريبًا!العاثياتهيأبسطالكائناتالحيةوأكثرهاوفرةعلىوجهالأرض。

العاثيات جميلة للغاية حقًا (الشكل2)، والطريقة التي تتكاثر بها مثيرة جدًا للاهتمام。إذتتعلقالعاثيةبالبكتيرياوتحقنحمضهاالنوويفيالخليةالبكتيرية。بعدذلكتتحولالبكتيرياإلىمصنععاثيات،ينتجمايصلإلى100عاثيةجديدةقبلأنتنفجر،مطلقةًعاثياتلمهاجمةعددكبيرمنالبكتيرياالأخرى。هذايعنيأنالعاثياتتنموبسرعةأكبرمنالبكتيريا。فيبعضالبلدان،خاصةًفيأوروباالشرقية،استخدمتالعاثياتبالفعلفيعلاجالعدوىالبكتيرية。يمكنلكلعاثيةأنتقتلنوعًاواحدًافقطمنالبكتيريا،لذلكإذاكانالطبيبيعرفنوعالبكتيرياالتيتصيبالمريض،فقديكونمنالممكنإعطاءالمريضعاثية،يمكنهاأنتصيبهذاالنوعمنالبكتيرياوتقتلها。لايمكنأنتصيبالعاثياتالخلاياالبشرية،ولذلكفهيلاتشكلتهديدًاعلينا。

نبذة عن العاثيات التي بداخلنا

لقدعرفنامنذسنواتأنالكثيرمنالعاثياتموجودةفيالأمعاء،لكننافيالحقيقةلمنكننعرفالكثيرعنها。لذلك، بدأنا دراستها。أولًا؛فصلناالعاثياتبعيدًاعنكلشيءآخرفيالأمعاء،ثمقمنابتتبعها。سمحلناتتبعها”بقراءة”الحمضالنوويللعاثيةوبالتنبؤبعددالعاثياتالموجودةوأنواعها。واندهشنامنمعرفةأنهناكعشراتالآلافمنالعاثياتالمختلفةموجودةفيأمعاءالإنسان。معظمها غير معروف تمامًا。بعضالعاثياتالموجودةفيالأمعاءتكونبسيطةللغاية،ولديهاثلاثةجيناتفقط،فيحينأنالبعضالآخرضخمويحتويعلىأكثرمن500جين。

إذاكانهناكالكثيرمنالعاثياتالموجودةفيالأمعاءوتتكاثربسرعةكبيرة،فلماذالاتقضيببساطةعلىكلالبكتيرياالموجودةفيالأمعاء؟حسنًا،كماهوالحالالمعتادفيالعلم،فإنالإجابةمعقدةللغاية。ففيبعضالأحيان،لاتستطيعالعاثيةأنتجدهدفهاالبكتيريالصحيحفيبيئةالأمعاءالمزدحمةللغاية。

ويمكنأيضًاأنتدافعالبكتيرياعننفسهاضدالعاثياتبطرقمختلفة،بمافيذلكمنعالعاثيةمنالالتصاقبها،وتقطيعالحمضالنوويللعاثيةفوردخولهاإلىالخلية،وقديصلالأمرحتىاتخاذخطوةجذريةمتمثلةفي”انتحار”البكتيريالمنعالعاثيةمنالتكاثرومهاجمةالبكتيرياالمجاورة。نتيجةلذلك،هناكتوازنمعقدوقائمبينالعاثياتوالبكتيريافيالأمعاء،وتتشكلنتيجةلذلكعلاقةمستقرةبينهذهالكائناتالمجهرية。إذتتطورالبكتيرياباستمرارلمكافحةالعاثيات،وتطورالعاثياتفيالوقتذاتهبسرعةللتغلبعلىالدفاعاتالبكتيرية。

لماذا تعد دراسة العاثيات مهمة؟

لماذا نهتم بدراسة العاثيات الموجودة في الأمعاء؟لماذايمولأيشخصمختبراتمثلمختبراتناوغيرهاالتيتحاولفهمهذهالمخلوقاتالبسيطةوالمعقدة؟أحد الأسباب الوجيهة؛هوأنهيمكنناتعلمالكثيرمنالمبادئالبيولوجيةالأساسيةمنخلالدراسةالعاثيات。تممنحعددغيرقليلمنجوائزنوبللباحثيالعاثياتلهذاالسبببالذات。ومؤخرًافيعام2018،مُنحتجائزةنوبلفيالكيمياءلجورجسميثوجريجوريوينتراللذاناستغلاحقيقةأنالعاثيةتنمووتتحوّربسرعةلتطويرأجساممضادةجديدةتماستخدامهالعلاجالعديدمنالأمراض،بمافيذلكبعضأشكالالسرطان。

وثمةسببآخرلدراستناالعاثياتفيالأمعاءهوأننانأملبأنهاربماتزودنابطريقةدقيقةجدًالمعالجةالميكروبيومأوهندستهوتعديله。فرضيتناهيأنالعاثياتتعتبرأحدأهمأجزاءالميكروبيوم،ونصممونجريتجاربلوضعهذهالفرضيةتحتالاختبار。أحدالأشياءالتينقومبهاهونقلالعاثيةمنميكروبيومصحيإلىميكروبيومتضرربفعلالمضاداتالحيوية،لنرىماإذاكانبإمكاننااستعادةصحةالميكروبيوممجددًا،أملا。

حتىلوتبينأنفرضيتناخاطئة،فمنالمؤكدأنناسنظلنتعلمالكثيرمنالأمورخلالرحلتناالبحثية。ولكنإذاكناعلىحق،فقديتمكنالأطباءيومًامامناستخدامالعاثياتلإعادةتشكيلالميكروبيوموتحويلهمنحالةغيرصحيةإلىحالةصحية،مماقديساعدفيعلاجالعديدمنالأمراضأوالاضطرابات。ربمايمكنناتغييرالميكروبيومبطريقةإيجابيةعنطريقإضافةأعدادكبيرةللغايةمنالعاثياتمقابلعددقليلمنالبكتيرياالمستهدفةالمحددة。وربماسيحينوقتفيالمستقبليمكننافيه”تقويم”ميكروبيومتالفباستخدامعاثيات،علىغرارإجراءالجراحينلعمليةجراحيةفيالوقتالراهنبدقةعلىالقلبأوالكبدالتالف。لكنهذالنيكونممكنًاإلاعندمايكونلدينافهمأفضلبكثيرلأعدادالعاثياتالتيلديناوطبيعتها،وهناكالكثيرمنالتجاربالتييتعينالقيامبهامنأجلالوصولإلىهذهالنقطة。

وصفعالممشهوريُدعىالسيربيترمدورالفيروساتبأنها”خبرسيئمغلفبالبروتين”،ولكنفيالمستقبل،نأملأننرىهذهالعاثياتباعتبارها”فرصةسانحةمغلفةبالبروتين”。

مسردللمصطلحات

الميكروبيوم(微生物)：↑إجماليجميعالميكروباتالموجودةفيبيئةمعينة،مثلجسمالإنسان。

ميكروب(微生物)：↑كائنات مجهرية، مثل البكتيريا والفطريات والعاثيات。

البكتيريا(细菌)：↑نوع من الميكروبات。والبكتيرياعبارةعنخليةواحدةيمكنأنتنقسملتكونخليتين。

الفيروس(病毒)：↑نوع من الميكروبات يمكن أن يصيب الخلايا。تصيبالفيروساتالبشريةالخلاياالبشرية،وتصيبالفيروساتالنباتيةالخلاياالنباتية،وهكذا。

العاثية أو العاثية البكتيرية(噬菌体)：↑فيروس يصيب البكتيريا ويهاجمها。

الحمض النووي (dna)：↑الجزيءالذييحملجميعالمعلوماتاللازمةلإنتاجالبروتيناتفيشكلجينات。تحصلجميعالكائناتالحيةعلىحمضهاالنوويمنوالديها。

إقرار تضارب المصالح

يعلنالمؤلفونأنالبحثقدأُجريفيغيابأيعلاقاتتجاريةأوماليةيمكنتفسيرهاعلىأنهاتضاربمحتملفيالمصالح。

---

مقال المصدر الأصلي

↑shkporov, A. N.和Hill, C. 2019。人类肠道的噬菌体:微生物组的“已知未知”。细胞宿主微生物25:195-209。doi: 10.1016 / j.chom.2019.01.017