خاک، منبع خطرناک مقاومت آنتی‌بیوتیکی؟ کشف جدید دانشمندان!

خاک و داستان گسترش مقاومت آنتی‌بیوتیکی

قضیه مقاومت به آنتی‌بیوتیک‌ها، اون‌جوری که فکر می‌کنیم، خیلی هم ساده نیست و خاک نقش خیلی بزرگ‌تری توش داره. باورکردنی نیست، ولی زمین زیر پامون پر از ژن‌های مقاومت آنتی‌بیوتیکی (یا به قول فرنگی‌ها ARGs) هست؛ اینا کدهای کوچیکی هستن که به باکتری‌ها کمک می‌کنن تا در برابر داروها زنده بمونن و کار خودشونو بکنن! فعالیت‌های ما آدما، مثل آلودگی و تغییر کاربری زمین، می‌تونه اکوسیستم خاک رو به هم بریزه و انتقال این ژن‌های مقاومت رو از باکتری‌های خاک به ما آسون‌تر کنه. جینگ‌کیو لیاو، که استاد دانشگاه در رشته مهندسی عمران و محیط زیسته، داره تلاش می‌کنه بفهمه این باکتری‌های خاک چطور به این مشکل جهانی مقاومت آنتی‌بیوتیکی دامن می‌زنن. اون اخیراً یه مقاله علمی حسابی تو مجله Nature Communications منتشر کرده. یافته‌های تیمش نشون می‌ده که وقتی باکتری‌ها این ژن‌های مقاوم رو به دست میارن، خیلی سریع می‌تونن اون رو به گونه‌های دیگه هم منتقل کنن و این موضوع می‌تونه یه خطر بزرگ برای سلامتی عمومی باشه. درک این الگوها می‌تونه به دانشمندا کمک کنه تا راه‌هایی برای کنترل گسترش مقاومت آنتی‌بیوتیکی پیدا کنن، سلامت ما آدما رو حفظ کنن و مطمئن بشن که آنتی‌بیوتیک‌ها برای نسل‌های آینده هم کار می‌کنن.

چرا مقاومت آنتی‌بیوتیکی تو خاک این‌قدر مهمه؟

خاک فقط یه مشت خاک نیست؛ یه اکوسیستم پر از جنب و جوشه که پر از باکتری‌هاست. بعضی از این باکتری‌ها، خودشون ARGها دارن، یعنی از اولش ژن مقاوم‌کننده داشتن که بهشون کمک می‌کنه در برابر آنتی‌بیوتیک‌ها دووم بیارن. شاید اولش به نظر مهم نیاد، اما وقتی این ARGها به باکتری‌های خطرناکی که آدما رو مریض می‌کنن منتقل بشن، اوضاع خراب می‌شه. یکی از این باکتری‌ها، لیستریا مونوسیتوژنز هست. این باکتری توی خاک زندگی می‌کنه و می‌تونه وارد زنجیره غذایی بشه و یه بیماری جدی به اسم لیستریوز رو به وجود بیاره. برای کسایی که سیستم ایمنی‌شون ضعیفه، لیستریوز می‌تونه کشنده باشه؛ آمار مرگ و میرش هم بین ۲۰ تا ۳۰ درصده! چون لیستریا می‌تونه ARGها رو پخش کنه و آدما رو هم آلوده کنه، یه مدل مهم برای مطالعه اینه که چطور مقاومت آنتی‌بیوتیکی تو خاک توسعه پیدا می‌کنه و بعد به محیط‌های دیگه هم سرایت می‌کنه.

لیا می‌گه: “خاک یه مخزن خیلی مهمه برای باکتری‌های مقاوم و ARGها. عوامل محیطی می‌تونن این ARGها رو تقویت کنن، با ایجاد شرایطی که بقا، گسترش و تبادل این ژن‌ها رو بین باکتری‌ها بیشتر کنه. هنوز مکانیسم‌های اکولوژیکی و تکاملی که زیربنای دینامیک ARGها تو خاک‌ها هستن، خوب بررسی نشدن. تو این پروژه، ما از لیستریا به عنوان یه مدل کلیدی استفاده می‌کنیم تا بفهمیم چطور ARGها تو خاک‌ها به وجود میان و توسعه پیدا می‌کنن.”

لیستریا، کلید مطالعه مقاومت

تیم لیا شامل چندتا از دانشجوهاش به همراه افراد زیر بوده:

• یینگ‌شیان گو، دانشجوی دکترا و نویسنده اصلی مقاله
• امی پرودن، استاد برجسته دانشگاه، از گروه مهندسی عمران و محیط زیست
• لی آن کرومتیس، استاد، مهندسی سیستم‌های زیستی
• هیلونگ ژانگ، استادیار، فناوری اطلاعات کسب و کار
• مونیکا پوندر، استاد، علوم و فناوری غذایی

این محقق‌ها با هم کار می‌کنن تا تجزیه و تحلیل‌های جامع ژنتیک جمعیت و اکولوژیکی رو روی این مجموعه‌داده‌های ملی انجام بدن. این پروژه که بر اساس تحقیقات قبلی گروه ساخته شده، با حمایت مرکز پاتوژن‌های نوظهور، زئونوتیک و منتقل‌شده توسط بندپایان در دانشگاه ویرجینیا تک تأمین مالی می‌شه.

نقش مهم دانشگاه ویرجینیا تک در تحقیقات مقاومت آنتی‌بیوتیکی

گو می‌گه: “دانشگاه ویرجینیا تک نقش خیلی مهمی تو حمایت و تسهیل این تحقیقات داشته. تعهد این دانشگاه به تحقیقات بین‌رشته‌ای، محیطی رو به وجود میاره که نوآوری رو تحریک می‌کنه و تحقیقات تأثیرگذاری مثل این رو رواج می‌ده.”

برای یافته‌هایی که تو Nature Communications منتشر شد، اعضای تیم نزدیک به ۶۰۰ ژنوم لیستریا رو که از نمونه‌های خاکی جمع‌آوری شده از یه مطالعه قبلی توی Nature Microbiology به دست اومده بود، بررسی کردن (این مطالعه قبلی هم کار خود لیا بوده). اونا پنج نوع اصلی از ژن‌های مقاومت آنتی‌بیوتیکی (ARGها) رو تو سراسر آمریکا پیدا کردن. این مطالعه همچنین نشون داد که چطور ARGها بین باکتری‌ها پخش می‌شن. این فرآیند یه اسم داره: تبدیل و این امکان رو به باکتری‌ها می‌ده که قطعات آزاد DNA که ARGها رو دارن، از محیط اطرافشون جذب کنن. وقتی یه باکتری این ژن‌ها رو به دست میاره، می‌تونه اونا رو به بقیه هم منتقل کنه؛ حتی به گونه‌های مختلف! این اشتراک سریع ژن‌های مقاومت یکی از دلایل اصلیه که چرا مقاومت آنتی‌بیوتیکی یه مشکل خیلی بزرگ و پیچیده‌ست.

تیم تحقیقاتی روی لیستریا تمرکز کرده، چون این باکتری فقط یه باکتری خاک نیست؛ بلکه نقش خیلی مهمی تو فهم مقاومت آنتی‌بیوتیکی داره. بررسی این که چطور ARGها تو باکتری‌های خاکی مثل لیستریا پخش می‌شن، به دانشمندا بینش‌های ارزشمندی در مورد چگونگی توسعه و انتقال مقاومت تو اکوسیستم‌ها می‌ده. لیا می‌گه: “اگرچه مقاومت تو موارد بالینی لیستریا در حال حاضر کمه، اما این باکتری‌ها به‌طور طبیعی در برابر چند آنتی‌بیوتیک مقاومن و این نشون می‌ده که احتمال افزایش مقاومت در برابر آنتی‌بیوتیک‌های دیگه هم وجود داره. این موضوع لیستریا رو به یه مدل خوب تبدیل می‌کنه برای پیگیری توسعه ARGها، قبل از این که به یه مشکل بزرگ بالینی تبدیل بشه.”

خاک، استفاده از زمین و تأثیرش بر پخش ARGها

این مطالعه همچنین اشاره کرد که ویژگی‌های خاک و این که از زمین چطور استفاده می‌شه، می‌تونه روی گسترش ARGها تأثیر بذاره. مثلاً:

• خاک‌هایی که آلومینیوم زیادی دارن، تنوع بیشتری از ARGها رو تشویق می‌کنن. احتمالاً به این خاطر که به باکتری‌ها استرس وارد می‌کنه و اونا رو بیشتر به حفظ ژن‌های مقاومت ترغیب می‌کنه.
• خاک‌هایی که منیزیم زیادی دارن، تنوع ARGها رو کم می‌کنن؛ شاید به این دلیل که رقابت بین باکتری‌ها رو کاهش می‌دن.
• مناطق جنگلی معمولاً ARGهای بیشتری دارن، چون حیات وحش به‌طور طبیعی این ژن‌ها رو به محیط وارد می‌کنه.
• از طرف دیگه، مزارع کشاورزی می‌تونن ترکیب خاک و جوامع میکروبی رو تغییر بدن و رو تنوع ARGها تو باکتری‌هایی مثل لیستریا تأثیر بذارن.

برای خانواده‌ها، مهمه که از فعالیت‌هایی که ممکنه شرایط خاک رو به هم بزنه، مثل دور ریختن نادرست زباله‌ها که می‌تونه باعث آلودگی فلزی بشه، پرهیز کنن. لیا همچنین گفت که رعایت بهداشت خوب بعد از تماس با خاک، مثلاً بعد از باغبونی، مهمه، چون احتمال وجود ARGها و باکتری‌های مقاوم وجود داره. با نشون دادن این که چطور ARGها پخش می‌شن و عوامل محیطی چطور روی این فرآیند تأثیر می‌ذارن، مطالعه لیا اهمیت حفاظت از اکوسیستم‌های طبیعی رو نشون می‌ده. حفظ سلامت خاک، فقط برای محیط‌زیست خوب نیست؛ بلکه برای آینده مراقبت‌های پزشکی ما هم حیاتیه.

لیا امیدوار است که با استفاده از این تحقیقات، استراتژی‌های جدیدی برای کنترل مقاومت آنتی‌بیوتیکی پیدا کنه و مطمئن بشه که آنتی‌بیوتیک‌ها برای سال‌ها در درمان عفونت‌ها مؤثر باقی می‌مونن. لیا می‌گه: “ایجاد یه درک اساسی از عوامل بوم‌شناختی این باکتری‌ها تو خاک می‌تونه به ما کمک کنه که بهتر بفهمیم چطور مقاومت آنتی‌بیوتیکی به وجود میاد، تکامل پیدا می‌کنه و پخش می‌شه. این یه تهدید فوری و جهانی برای بهداشت عمومی هست.”