ألكسندرفلمنج:مكتشفالبنسلينوالأبالروحيللمضاداتالحيوية

أعداء وأصدقاء بالغو الصغر

تُمثل البكتيريا أهميةً كبيرةً بالنسبة لنا。حيثتعيشعلىأجسامناوبداخلنامنبينأشياءكثيرةأخرى،ونستخلصبمساعدتهامُغذياتٍمعينةًمنالطعامي(ُرجىالاطلاععلىالمزيدفيمقالفرونتيرزللعقولالشابةتحتعنوان”نحنلانعيشوحدنا:التعايشمعمجهرياتالبقعةالبشرية”(1])。إلا إن هناك بعض البكتيريا المُسماة بالبكتيرياالمُسببةللمرضقد تسبب العدوى، وقد يكون بعضها خطيرًا للغاية。وتُعدالبكتيرياالمسببةللمرضأحدالموضوعاتالرئيسيةفيعلمالأحياءالمجهرية[2]،الذييدرسالكائناتالحيةالمجهرية،وهيكائناتبالغةالصغرلايُمكنرؤيتهابالعينالمُجردة。ويتعرضعلماءالأحياءالمجهريةحتىالآنلنفسالأسئلةالتينطرحهامنذاكتشافالبكتيريا。ومنها: كيف تصيب البكتيريا الإنسانَ بالعدوى؟والأهم من ذلك: هل هناك أي طريقة لإيقافها؟

يُمكنرؤيةالخليةالبكتيريةمنفردةًباستخدامالمجهر。ومنالجديربالذكرأنالبكتيرياتنموجيدًافيأيبيئةمليئةبالمغذيات،ويُمكناستخدامالأحسيةالغنيةبالمغذيات(المعروفةأيضًاباسمالوسطالسائ)للاستنباتالبكتيريا[2]。فمثلًا،إذاوُضعتإحدىأنابيبالاختبارالتيتحتويعلىحساءمُعقّموالقليلمنالبكتيريافيدرجةحرارةمعينة،فستظهربقعفيالسائلخلالساعاتوقديتغيرلونهكليًّا。وإذاأُضيفتإحدىالموادالهلاميةإلىذلكالحساء،وسُخّنالخليطلتذوبالمادةالهلامية،فستتمكنمنسكبهذهالمادةالناتجةبعدذلكفيأطباق(معروفةأيضًاباسمأطباقبتري)لتبرد،ومنثمّيُمكنكالحصولعلىمادةهلاميةغنيةبالمغذياتتُعرفأيضًاباسم”الوسطالصلب”。ويُمكن استنبات البكتيريا على سطح وسط صلب。فإذاأضفناعددًاكافيًامنالبكتيريا،فسيُغطيهذاالعددسطحالمادةالهلاميةالغنيةبالمُغذياتبالكامل。وإذاخُففهذاالعددوانتشرتالبكتيرياالمتبقيةبالقدرالكافيفيالطبق،فستتكاثرالخليةالبكتيريةالواحدةلأعدادكثيرةمُنتجةًمجموعةكبيرةمنالبكتيريايُمكنرؤيتهابالعينالمُجردةونُسميها”مُستعمرةبكتيرية”。وفيحالةاحتواءالمصدرالأصليللبكتيرياعلىأكثرمننوعمنالبكتيريا،فستنمومستعمراتلأنواعمختلفةمنالبكتيرياعلىسطحالوسطالصلب。وعندمانلمسإحدىهذهالمستعمراتبواسطةأداةمُعقّمة،ثمنُمررالبكتيرياإلىوسطسائلأوصلب،فيُمكنناحينئذٍإنتاجمزرعةبكتيريةنقيةتحتويعلىنوعواحدفقطمنالبكتيريا[2]。ويستخدمعلماءالأحياءالمجهريةدائمًامزارعنقيةً؛ليتمكنوامنالحصولعلىنتائجواضحةمنتجاربهمتختصبنوعواحدمنالبكتيريا。ومعذلك،إذالميعملالعلماءفيبيئاتمُعقّمة،فقدتتلوثالأنابيبوالأطباقبأنواعأخرىمنالبكتيرياأوحتىببعضالفطرياتالمجهريةالتيتعيشفيوسطإجراءالتجارب。وإذاحدثذلك،فيجبعلىالعلماءالتخلصمنالأحياءالدقيقةمنمثلهذهالمزارعومنثمّيعيدونالكرَّة。ولكنكانفلمنجمختلفًاعنمعظمعلماءالأحياءالمجهرية。

حادثوشيك!

فيصباحيومالاثنين،الموافقالثالثمنسبتمبرعام1928،عادفلمنجمنعطلةعائلية[3.]。وقبلأنيذهبفلمنجإلىهذهالعطلة،كانيعملعلىأحدأنواعالبكتيرياالشهيرةجدًّاالمُسببةللمرض،ألاوهيالمكوراتالعنقوديةالذهبية(金黄色葡萄球菌)．فقدتركفلمنجبعضًامنأطباقبتريعلىطاولةمختبره،بينماينموهذاالنوعمنالبكتيرياعلىسطحالوسطالصلبداخلها。

عادةًمايُعقمفنيوالمُختبراتهذهالأطباقحتىيتسنىلهماستخدامهاثانيةًعندإجراءتجاربأخرى。وكانمنعادةفلمنجأنيُلقينظرةًأخيرةًعلىكلمتعلقاتتجاربهقبلالتخلصمنها،حتىإذاتُركتلأسابيععلىالطاولة(الشكل1)．وقدكانيسحبعيناتعشوائيةمنكومةالأطباق،ليرىماإذاكانقدطرأعليهاأيتغييرمثيرللاهتمامخلالالأسابيعالقليلةالماضية。ولأنمختبرهلميكنمتطورًابعضالشيء،كانتتحتويأطباقهعادةعلىملوثاتتظهرعادةًبسببالخمائروالعفنالمتواجدفيالبيئةالمحيطة。ولكنكانيبدوعلىأحدالأطباقأنهمختلفتمامًا،وعندماانتبهإلىذلكالطبق،نطقمقولتهالشهيرة”هذاممتع”。فقدكانالطبقمُلقّحًابمزرعةبكتيريةكثيفة،ولكنهكانملوثًاأيضًابفطرمجهريكوَّنمستعمرةًكبيرةًعلىجانبالطبق。والمدهشأنالبكتيريالمتتمكنمنالنموفيالمنطقةالقريبةمنمستعمرةذاكالفطر。فقدكانتهناكمنطقةواضحةتمامًاتحيطبالفطروخاليةتمامًامنأيبكتيريا،واليومنُطلقعليهامنطقةالتثبيط（الشكل1 b)．ومن ثمّ، اكتشف فلمنج أن فطرًا (يُسمى点青霉)كانيُنتجمادةتقتلبكتيرياالمكوراتالعنقوديةالذهبية(金黄色葡萄球菌) التي تُعد كائنًا خطيرًا مسببًا للمرض。وقداكتشففلمنجفيذلكالوقتأحدالمضاداتالحيوية،وأطلقعليهفيالبدايةاسم”عصيرالعفن”(3.]。

ولميعتقدفلمنجأوأيٌّمنزملائهآنذاكأناكتشافههذاقديكونذاأهميةكبيرة،ولمتظهرأهميتهالفعليةإلابعدمرورعقدمنالزمن。إلاأنفلمنجحينهاقداكتشفالحربالبيولوجيةالقائمةبينالكائناتالحيةالمجهريةالمختلفة،والنزاعالمشتعلمنأجلالاستحواذعلىمساحاتفيأيبيئةغنيةبالمغذيات[2]。ولكنلاحظأنفلمنجلميكتشفالبنسلين،إنمارصدفقطأنمستعمرةلفطرمجهريقدأنتجتالبنسلينباعتبارهوسيلةًللتنافسمعالبكتيرياوالحصولعلىالمُغذياتالموجودةعلىأحدالأطباقشبهالمُهملة。ومنذذلكالحين،بحثعلماءالأحياءالمجهريةفيالطبيعةللعثورعلىمضاداتحيويةجديدة،للتأكدمماإذاكانهناكأيكائناتحيةمجهريةأخرىيُمكنهاإنتاجأيمضاداتحيوية،وقدأسفرهذاالمنطلقعننجاحكبير。فبمجردتصنيفورصدأيمادةجديدةباعتبارهامضادةللميكروبات،تُنقّىهذهالمادةوقدتُعدلكيميائيًّا؛لتسهيلإنتاجالمضادالحيويالجديدبكمياتكبيرة،أولتخليقنسخجديدةمنالمادةالأصلية。

ومازلنانبحثعنمضاداتحيويةجديدة،ويُمكنلأيشخصأنيكونجزءًامنهذهالمُبادرةالشاملةالتينسميها”امسحوارسل”(4]。

كيف يعمل البنسلين؟

لمتكنآليةعملالبنسلينوقدرتهعلىمنعنموالبكتيريامفهومةًحتىعام1980。ولكننانعلمالآنأنالبنسلينيمنعنشاطإنزيماتمعينةتُفرزهاالبكتيريايُطلقعليهابروتيناتربطالبنسلين(是)،وهيبروتيناتلازمةلتمكينمعظمأنواعالبكتيريامنتكوينجداريحميخلاياها。حيثإنهدونذاكالجدار،تكونالبكتيرياأكثرعُرضةًللبيئة،وقدتموتبسهولةعندماتتغيرالبيئةمنحولها。وفيحضورالبنسلين،لاتستطيعالبكتيرياتكوينهذاالجدارلتحمينفسها؛ومن ثمّ تموت。ويُعدالبنسلينعضوًامنعائلةمتشابهةمنالمضاداتالحيويةتُسمىالبيتالاكتام。وتكتسبالكثيرمنالبكتيريامقاومةضدالبيتالاكتامهذهإمامنخلالإفرازهالإنزيماتتُثبّطهذهالمُضاداتالحيوية،أومنخلالحصولهاعلىنُسخمُعدّلةمنبروتيناتربطالنسلينلاترتبطبالبنسلينبتاتًا[2]。

ظاهرة مُقاومة المضادات الحيوية آخذة في الزيادة

كماأعلنفلمنجأيضًاخلالإلقائهلخطابقبولهجائزةنوبلعام1945عنتنبؤهبأنالبكتيرياقدتُصبحمقاوِمةللمضاداتالحيوية。ويحدثذلكبفعلتحورهالاغير،لأنالبكتيرياتستطيعالتكيفسريعًاللتغلبعلىأيحاجزيحولدوننموها。وقدتكونالتغييراتالتيتساعدالبكتيرياعلىالتكيفعبارةعنتغيراتعشوائيةتطرأعلىحمضهاالنووي(DNA)،وتكونهذهالعمليةسريعةًللغاية،وقدتلاحظحدوثهافورتعرُّضالبكتيرياللمضادالحيوي!［5]。بالإضافةإلىأنالكثيرمنالكائناتالحيةالمجهريةالتيتُنتجمُضاداتٍحيويةلديهاجيناتتجعلهامُقاوِمةلتلكالمضاداتالحيوية。فالبكتيريالديهاقدرةفائقةعلىاكتسابالحمضالنوويمنالكائناتالحيةالأخرى؛لتكتسب قدراتٍ جديدة。ويُطلق على هذه العملية بالنقل الأفقي للجينات [2]。فإذااكتسبتالبكتيرياالمسببةللأمراضجيناتتجعلهامُقاومةلمضادحيويمعين،فسيُصبحهذاالمضادالحيويعديمالجدوىفيمجالالطبالسريري。ولمنع مقاومة البكتيريا للمضاد الحيوي؛يلزمتعاطيالمُضاداتالحيويةفقطعندالحاجة(فمثلًالايُمكنقتلالفيروساتباستخدامالمضاداتالحيوية،لذالاينبغياستخدامهاللقضاءعلىحالاتالعدوىالفيروسية)。كماينبغيلمنعهذاالنوعمنالمقاومةالالتزامبتناولالجرعةالدقيقةمنالمضادالحيوي،لأنالجرعةالقليلةللغايةقدتُساعدعلىخلقسلالاتمُقاوِمة。كماينبغيلناتناولالمضاداتالحيويةطوالالمدةالموصوفةبالكامل،لضمانقتلجميعالبكتيرياالتيتسببالعدوى。وإذالمنتبعهذهالإجراءات،فقدنُساعدفينشرمقاومةالبكتيرياللمضادالحيوي،ممايُمثلمشكلةًكبيرة。وفيالحقيقة،أصبحتأخطرالبكتيرياالمسببةللأمراضمُقاوِمةللكثيرمنالمضاداتالحيوية[2]。بالإضافةإلىأنالشركاتالمُصنّعةللأدويةبدأتتفقدشغفهاتجاهتطويرمضاداتحيويةجديدة،لأنهذهالأدويةقدلاتُجدينفعًامستقبلًامعتطورمقاومةالمُضادالحيوي。ومنثمّ،فمعدلاكتشافمُضاداتحيويةجديدةليسسريعًابالقدرالكافيللتصديلظهوركائناتمُمرضةجديدةمُقاوِمةللمُضادالحيوي。وقدنعودقريبًاإلىحقبةماقبلالمُضاداتالحيوية،حيثنعجزعنمعالجةالأشخاصالذينيُصابونبالعدوىالبكتيريةبفعالية。

الخلاصة

لميكناكتشافالبنسلينممكنًاإلافيمختبرتملؤهالملوثات。وقدلعبتالصدفةبالتأكيددورهافياكتشافأولمُضادحيوي،ولكنخبرةفلمنجوممارستهالمعمليةكانتاعاملينضروريينفياكتشافواحدمنأهمالأدويةفيتاريخالبشرية。ولسوءالحظ،يخوضعلماءالأحياءالمجهريةحربًاشرسةمعالبكتيرياالمسببةللأمراضبسببمقاومتهاللمضادالحيوي،ويأملونفيالعثورعلىطرقجديدةلمُعالجةالعدوىالتيتسببها。ومقارنةبمامضى،نتمتعاليومبفهمجيدلكيفيةتفاعلالكائناتالمُمرضةمععائليها،وندركآليةعملمضاداتالميكروبات،بالإضافةإلىآلياتمقاومةالمُضادالحيوي。90年ورغممرورعامًاعلىاكتشافالبنسلين،فإننامازلنافيحاجةإلىبذلالمزيدمنالعملللقضاءعلىأزمةالمُضاداتالحيويةالحالية。وبوسعكأنتكونجزءًامنهذاالجهدمنخلالمشاركتكفيمبادرة”امسحوأرسل”!

مسردللمصطلحات

الكائن المسبب للمرض(病原体)：↑كائن حي مجهري يغزو الجسم ويصيبه بالعدوى。

طبق بتري(培养皿)：↑طبقزجاجيأوبلاستيكيذوغطاء،ويُستخدملاستنباتالخلاياالحية。

المُستعمرة البكتيرية(菌落)：↑مجموعةمنالخلاياالبكتيريةتنمومعًاعلىسطحأحدالأوساطالصلبةويُمكنرؤيتهابالعينالمجردة。

منطقة التثبيط(抑制区)：↑منطقةتُحيطبمصدرأيمُضادحيوي،حيثلاتنمومستعمراتالبكتيريافيها。

إقرار تضارب المصالح

يعلنالمؤلفونأنالبحثقدأُجريفيغيابأيعلاقاتتجاريةأوماليةيمكنتفسيرهاعلىأنهاتضاربمحتملفيالمصالح。

---

المراجع

[1]↑Da Silva, G.和Domingues, S. 2017。我们从不孤独:我们与人类微生物群生活在一起。前面。年轻人5:35。doi: 10.3389 / frym.2017.00035

[２]↑马迪根，t.m.，本德，K. S.，巴克利，D. H.，萨特利，W. M.和斯塔尔，D. A. 2018。《微生物生物学》第15版．伦敦:皮尔森。

[3]↑布朗，K. 2017。青霉素人，亚历山大·弗莱明和抗生素革命．切尔滕纳姆:历史出版社。

[4]↑拭子和发送倡议。网上订购地址:https://www.lstmed.ac.uk/public-engagement/swab-send

［5］↑基肖恩，R. 2016。细菌在“巨型盘子”培养皿中的进化．网上订购地址:https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kishony_lab-The_Evolution_of_Bacteria_on_a_Mega-Plate.webm