حس بویایی، کارکرد اساسی باکتری‌ها برای حفظ قلمرو
برای شروع از کشف جالب توجه تیم تحقیقاتی‌تان بگویید که گویا برای نخستین بار مطرح شده است.
گروه پژوهشی ما با تشکیل تیمی از میکروبیولوژیست‌های دریایی در دانشگاه نیوکسل برای اولین بار موفق به کشف شاخصی در قلمروی باکتری‌ها شد که یکی دیگر از کارکردهای زیستی ناشناخته میکروارگانیسم‌ها را نمایان می‌کند. به طور خلاصه ما پی بردیم باکتری‌ها از گونه‌ای بینی ملکولی سود می‌جویند که آنها را قادر به کشف و ردیابی مواد و ترکیبات شیمیایی تولیدکننده بو در هوا مثل آمونیاک می‌کند.
یعنی باکتری‌ها عملا از نوعی حس بویایی بهره‌مند هستند؟
بله، مطالعات ما که شرح آن در ژورنال تخصصی زیست فناوری منتشر شده، نشان می‌دهد باکتری‌ها عملا قادر به بویایی یا به بیان دیگر استشمام و حس کردن مواد و ترکیبات شیمیایی فرار در هوا ـ نظیر آمونیاک ـ هستند، یعنی همان دسته ترکیباتی که توسط سایر خویشاوندان رقیب همین باکتری‌ها در محیط تولید می‌شود.
به عنوان سرپرست این پژوهش ممکن است به زبان ساده بگویید باکتری‌ها چگونه و با چه مکانیسم زیستی قادر به انجام چنین عملکردی هستند؟
درک سازوکار این عملکرد زیستی به نوبه خود موضع مهمی است که بخشی از تحقیق و کشفیات ما به آن برمی‌گردد. ما در جریان تحقیقات خود پی بردیم که باکتری‌ها از طریق تولید نوعی غشای زیستی یا بهتر بگویم نوعی محصول لجنی به این بوها واکنش نشان می‌دهند. به نحوی که باکتری‌های منفرد با ملحق شدن به همدیگر و تشکیل کلونی باکتریایی مساحتی را به تصرف خود درمی‌آورند و به این شکل هر گونه رقبای بالقوه را از صحنه خارج می‌کنند.
باکتری‌ها با تولید این غشاهای زیستی عملا چه کاری از پیش می‌برند و اصولا این کار برای محیط سودمند است یا خیر؟
در واقع غشاهای زیستی که باکتری‌ها تولید می‌کنند، علت عمده و اصلی ایجاد آلودگی و عفونت روی ادوات کاشتنی پزشکی یا همان ایمپلنت‌ها هستند که نمونه‌های شاخص آنها دریچه‌های قلب، لگن‌های مصنوعی و حتی ایمپلنت‌های پستان هستند. اما در حوزه محیط زیست که به جرم‌های زیستی یا همان رسوبات و زنگارهای زیستی معروفند، هر ساله میلیون‌ها دلار هزینه بر صنایع دریایی بابت سنگین کردن و حرکت کند کشتی‌ها و هدر رفتن سوخت با ارزش تحمیل می‌کنند. البته این جرم‌های زیستی مزایایی نیز دارند به نحوی که انواع مشخصی از این غشاهای زیستی می‌توانند از عهده مواد نفتی برآمده و به همین منظور گزینه‌های کاربردی برای پاکسازی لکه‌های نفتی محسوب می‌شوند.
با این اوصاف کشفیات شما نتایج قابل توجهی برای حوزه‌های زیست محیطی و بویژه زیست دریایی دارد.
بله بدون تردید همین طور است. این یافته‌ها کمک زیادی برای درک بهتر و بیشتر محققان از چگونگی شکل‌گیری غشاهای زیستی می‌کنند و حتی با توسعه دانش ما در زمینه نحوه تشکیل و کارکردهای گوناگون این غشاهای زیستی، می‌توانیم امیدوار باشیم با به کارگیری فناوری‌های نوین بتوانیم این محصولات را برای به دست آوردن منافع خودمان دستکاری کنیم. چرا که این کشف نخستین شواهد به دست آمده مبنی بر وجود یک بینی باکتریایی است که می‌تواند رقبای بالقوه خود را ردیابی کند. نباید این موضوع مهم را نادیده گرفت که موادی مثل لجن و لای در زمینه‌های پزشکی و صنعتی اهمیت دارند و واقعیت این است سلول‌هایی که در واکنش به مجاورت ترکیباتی همچون آمونیاک مبادرت به تشکیل جرم و لای زیستی می‌کنند، زمینه مناسبی برای بیرون کشیدن مزایای مطلوب ما هستند.
یافته‌های جدید شما چه نوع کارکردهای حسی را برای باکتری‌ها آشکار می‌سازد؟
یافته‌های ما که آخرین کشفیات در این زمینه محسوب می‌شود، نشان می‌دهد باکتری‌ها در مقام نازل‌ترین اشکال حیات، قادر به درک 4 حس از 5 حواس کارکردی هستند؛ به زبان ساده آنها قادرند به نور (حس بینایی)، بیان ژنی وابسته به تماس (حس لامسه) و واکنش به ترکیبات شیمیایی و مواد سمی در محیط زیست‌شان از طریق تماس مستقیم (حس چشایی) یا از طریق هوا (حس بویایی) پاسخ بدهند.
اما این حس بویایی هوابرد باکتری‌ها نسبت به ترکیب شیمیایی فراری مثل آمونیاک، چرا با اهمیت است؟
آمونیاک یکی از اصلی‌ترین و دم‌دست‌ترین منابع نیتروژن است که خودش ماده مغذی کلیدی برای رشد و نمو باکتریایی به شمار می‌رود. ما با استفاده از باکتری‌های رقیب و مشابهی همچون باسیلوس سابتیلیس و باسیلوس لیشنیفورموس که هر دو به وفور و به طور عادی در خاک یافت می‌شوند، پی بردیم که هر کدام در واکنش به آمونیاک موجود در هوا مبادرت به تولید یک غشای زیستی کرده‌اند و جالب‌تر این که دریافتیم واکنش مربوط به موازات افزایش یافتن فاصله بین دو کلونی باکتریایی رو به کاهش می‌گذارد. در اصل بر اساس همین واکنش‌های لجن‌ساز است که نیازهای کاربردی ما در خصوص داشتن بستر لجنی یا زدودن آن در مواقع لزوم بخوبی تعریف می‌شود.
آیا میکروارگانیسم‌ها یا ریز موجودات دیگری هم به برخورداری از چنین عملکرد حسی شناخته شده‌اند؟
بله، برخورداری از قدرتی که بنا به تعریف بتوان آن را در ردیف حس بویایی به شمار آورد پیش از این نیز در بسیاری از موجودات مشاهده شده است، حتی مخمرها و کپک‌های لجن نیز از چنین حسی برخوردارند ولی تحقیقات ما برای نخستین بار بر وجود گونه‌ای حس بویایی صحه می‌گذارد که می‌توان وجود آن را حتی در باکتری‌های پست‌تر نیز سراغ گرفت.
با توجه به سابقه موجود پس چرا کشف حس بویایی در باکتری‌ها از اهمیت زیادی برخوردار است؟
همان طور که اشاره کردم، شناخت مکانیسم‌های پاسخدهی محیطی در کلاسی از ریز موجودات مثل باکتری‌هاست که حائز اهمیت است. در حقیقت درک خود همین محرک‌ها و مکانیسم‌های راه‌اندازی که موجب برانگیختن این گونه واکنش‌ها می‌شود از پتانسیل بسیار بالایی برخوردار است. از سوی دیگر و از چشم‌انداز تکاملی، ما اعتقاد داریم این موضوع مهم ممکن است نخستین مثال از موجودات زنده‌ای باشد که اول از همه بو کردن دیگر موجودات زنده اطراف خود را فرا گرفته و پیاده کرده‌اند.
یعنی شما معتقدید این کشف مقدمه دستیابی به نتایج مهم‌تر و کلیدی برای شناخت بیشتر رابطه متقابل ما با ریزموجوداتی است که تاثیر بالقوه‌ای در حیات و سلامت آینده انسان‌ها دارند؟
بدون شک همین طور است. این کشف فعلا در مراحل ابتدایی است و هنوز جای کار و تحقیقات بیشتری دارد ولی پیشرفت تا همین مرحله نیز حاکی از دستاوردی مهم است که نشان می‌دهد باکتری‌ها به رغم سادگی ساختار زیستی خود تا چه حد می‌توانند پیچیده باشند و در عین حال رازگشای این موضوع جالب توجه نیز هست که چگونه پست‌ترین اشکال حیات سیاره می‌توانند برای ارتباط برقرار کردن با یکدیگر به بهره‌گیری از شمار گوناگونی از روش‌ها و کارکردهای حیاتی متوسل شوند. فراموش نکنیم که ما همواره در حال جنگ با آنها هستیم و چه بهتر که دشمنان یا دوستان خود را بهتر بشناسیم.
شما از عبارت جنگ استفاده کردید، لطفا با رویکرد به همین موضوع و رابطه متقابل حیاتی انسان‌ها و باکتری‌ها گفتگو را به پایان برسانیم.
به رغم پیشرفت‌های بسیار مهم و تاثیرگذار در حوزه‌های سلامت‌محور و زیست‌محیطی، می‌بینیم که آلودگی و عفونت‌های باکتریایی هر ساله حیات میلیون‌ها فرد را به مخاطره افکنده و مرگ‌آفرین هستند و کشف این موضوع که دشمنان باکتریایی ما چگونه با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند، گامی ارزنده و شاخص در این راه است.
دکتر رایندرت نایجلند در یک نگاه
دکتر رایندرت نایجلند، فوق دکترای میکروبیولوژی و استاد مرکز پزشکی دانشگاه اتریخت هلند است. وی دارای فوق دکترای ژنتیک ملکولی و کارشناسی ارشد زیست‌شناسی ملکولی نیز است. سرفصل اصلی تحقیقات نایجلند در زمینه دینامیک و ایمنی ذاتی غشای زیستی باکتری‌هاست. وی دینامیک غشاهای زیستی باکتری‌های گونه استافیلوکوکوس را در تقابل با سیستم ایمنی طبیعی انسان مطالعه می‌کند و معتقد است از آنجا که این گونه باکتری‌های گرم مثبت عامل اصلی بیماری‌های تهدیدکننده حیات به شمار می‌روند و در ضمن در مقابل اکثر آنتی‌بیوتیک‌ها مقاوم شده‌اند، نیاز به شناخت عمیق‌تر کارکردهای زیستی و حیاتی این باکتری‌ها و اتخاذ رویکردهای نوین برای تهیه و تولید داروهای موثر و همچنین به کارگیری کاربردهای حیاتی گوناگون آنها برای زندگی در محیط سالم‌تر آینده بیش از پیش احساس می‌شود. نایجلند با یک رویکرد بدیع با محوریت غشای زیستی به بررسی و مطالعه رابطه متقابل بین سیستم ایمنی بدن انسان و باکتری‌ها پرداخته و امیدوار است نتایج تحقیقاتش به شناسایی ملکول‌هایی برسد که به میزان قابل توجهی برای تهیه و تولید داروهای هدف در برابر عوامل بیماری‌زای میکروبی پیچیده کارآمد باشند.
نظرت رو بدی...اگه هم دوست داشتی از من حمایت کنی یعنی اگر من پست جدید دادم بهت خبر کنم آی
دی من رو ذخیره کن...مرسی
btanhaie@yahoo.com