توسط پسخ بنسون • ۲۶ آوریل ۲۰۲۶ اورشلیم، ۲۶ آوریل ۲۰۲۶ (TPS-IL) — بر اساس یافتههای تیمی از پژوهشگران اسرائیلی، هندی و آلمانی که دریافتند میکروبها کنترل بسیار بیشتری بر تبادل ژنتیکی نسبت به آنچه پیشتر تصور میشد، اعمال میکنند، باکتریها میتوانند از اکتساب ژنهای مفید، از جمله ژنهایی که مقاومت آنتیبیوتیکی را ایجاد میکنند، توسط باکتریهای همسایه جلوگیری کنند و DNA مشترک را در طول انتقال از بین ببرند.
مقاومت آنتیبیوتیکی توانایی باکتریها برای زنده ماندن و ادامه تکثیر علیرغم درمان با داروهایی است که به طور معمول آنها را از بین میبرند یا رشدشان را متوقف میکنند. این امر ناشی از تغییرات ژنتیکی در باکتریها است که اغلب ناشی از استفاده بیش از حد و سوءاستفاده از آنتیبیوتیکها است و به سویههای مقاوم اجازه ظهور و گسترش میدهد.
با تکامل باکتریها برای مقاومت در برابر داروهای موجود، بیماریهایی مانند ذاتالریه، عفونتهای دستگاه ادراری و عفونتهای جریان خون، درمانشان دشوارتر و گاهی غیرممکن میشود. مقامات بهداشتی، از جمله سازمان بهداشت جهانی، هشدار میدهند که عفونتهای مقاوم در حال حاضر سالانه عامل میلیونها مرگ در سراسر جهان هستند و در صورت عدم مداخله مؤثر، میتوانند به شدت افزایش یابند.
این مطالعه که توسط دانشمندان دانشکده پزشکی عبری هاداسا در اورشلیم هدایت شد، دریافت که باکتریها صرفاً سیستمهای باز نیستند که به راحتی ویژگیهای مفید را به اشتراک بگذارند. در عوض، آنها میتوانند با از بین بردن DNA ورودی قبل از تثبیت آن، از انتقال ژنهای مفید به سلولهای همسایه جلوگیری کنند. پژوهشگرانی از مؤسسه تحقیقاتی فناوری مواد غذایی مرکزی میسور هند و مؤسسه زیستشناسی سلولی دانشگاه توبینگن آلمان نیز در این پژوهش مشارکت داشتند.
پروفسور سیگال بن-یهودا از دانشگاه عبری، یکی از نویسندگان اصلی این مطالعه، گفت: «این کشف نحوه تفکر ما را در مورد جوامع باکتریایی تغییر میدهد. باکتریها فقط با اشتراکگذاری ژنها همکاری نمیکنند - آنها رقابت میکنند و با دقت تصمیم میگیرند چه چیزی را نگه دارند و چه چیزی را رد کنند.»
باکتریها اغلب مواد ژنتیکی را از طریق پلاسمیدها، مولکولهای کوچک DNA که میتوانند ویژگیهای مفیدی مانند مقاومت آنتیبیوتیکی را حمل کنند، مبادله میکنند. این تحقیق بر روی مکانیزم نسبتاً اخیراً شناسایی شده انتقال ژن متمرکز بود که شامل ساختارهای کوچکی به نام نانولولهها است که سلولهای باکتریایی همسایه را به هم متصل کرده و تبادل مستقیم DNA مبتنی بر تماس را امکانپذیر میسازد.
برخلاف فرآیندهای آشناتر مانند تبدیل یا همیوغی، انتقال از طریق نانولوله اجازه میدهد DNA در هر دو جهت حرکت کند و سلولها را قادر میسازد تا مواد ژنتیکی را اهدا یا اکتساب کنند.
با این حال، این مطالعه دریافت که این تبادل به هیچ وجه نامحدود نیست. پژوهشگران پروتئینی به نام YokF را شناسایی کردند که به عنوان یک مانع مولکولی عمل میکند و به طور انتخابی DNA را در حین عبور از این نانولولهها تجزیه میکند.
پروفسور ایلن روزنشاین، یکی از نویسندگان این مطالعه، گفت: «YokF مانند یک نگهبان عمل میکند. این پروتئین میتواند پلاسمیدها را در مسیرشان متوقف کند و از دستیابی باکتریهای دیگر به ویژگیهایی که در غیر این صورت ممکن است به آنها برتری دهد، جلوگیری کند.»
با محدود کردن گسترش پلاسمیدها، YokF سرعت انتقال ژنهای مقاومت آنتیبیوتیکی را در جمعیتهای باکتریایی کاهش میدهد. این نشان میدهد که باکتریها ممکن است از چنین مکانیزمهایی برای حفظ مزیت رقابتی در محیطهای شلوغ استفاده کنند، جایی که دسترسی به ژنهای مفید میتواند بقا را تعیین کند.
تحلیل بیشتر نشان داد که پروتئینهای مشابه در بسیاری از باکتریهای گرم مثبت رایج هستند، که نشان میدهد این شکل از کنترل ژنتیکی به احتمال زیاد رایج است تا استثنایی.
بن-یهودا گفت: «درک چگونگی کنترل باکتریها بر انتقال DNA، امکانات جدیدی را باز میکند. اگر بتوانیم این مکانیزمها را تحت تأثیر قرار دهیم، ممکن است بتوانیم گسترش مقاومت آنتیبیوتیکی را کند یا محدود کنیم.»
با هدف قرار دادن پروتئینهایی مانند YokF یا تقلید عملکرد «نگهبانی» آنها، دانشمندان ممکن است بتوانند سرعت انتقال ژنهای مقاوم بین باکتریها را محدود کنند و به حفظ اثربخشی داروهای موجود کمک کنند. به طور گستردهتر، توانایی کنترل اینکه کدام ژنها به اشتراک گذاشته میشوند، میتواند به پژوهشگران اجازه دهد تا جمعیتهای باکتریایی را شکل دهند - میکروبهای مفید را ترویج کرده و در عین حال با میکروبهای مضر در بدن انسان یا کشاورزی مقابله کنند.
این تحقیق همچنین پیامدهایی برای بیوتکنولوژی و درمانهای آینده دارد. درک بهتر چگونگی جلوگیری باکتریها از انتقال DNA میتواند به بهبود تکنیکهای انتقال ژن مورد استفاده برای تولید داروها، آنزیمها و سوختهای زیستی کمک کند، چه با غلبه بر این دفاعهای طبیعی و چه با استفاده از آنها برای جلوگیری از گسترش کنترل نشده ژنهای مهندسی شده. علاوه بر این، این تحقیق به استراتژیهای جدید ضد میکروبی اشاره دارد که به جای کشتن مستقیم باکتریها، بر جلوگیری از اکتساب ویژگیهایی که آنها را خطرناکتر میکند، تمرکز دارند.
این تحقیق در مجله علمی معتبر Nature Microbiology منتشر شده است.
