خاکِ پُرخطر: ژن‌های مقاومتِ آنتی‌بیوتیکی وارد عمل می‌شوند!

نقش خاک در گُسترشِ مِقاومتِ آنتی‌بیوتیکی

خاک، به مراتب بیش از اونچه تصورش رو می‌کنیم، در پدیده‌ی مقاومتِ آنتی‌بیوتیکی نقش داره. عجیب اینکه، زمینی که زیر پامونه، پُر از ژن‌های مقاومتِ آنتی‌بیوتیکی (ARGs) هست؛ یعنی کُدهای کوچکی که به باکتری‌ها “اجازه” می‌دن تا در برابر آنتی‌بیوتیک‌ها ایستادگی کنن. فعالیت‌های انسان، مثل آلودگی و تغییرِ کاربری زمین، می‌تونه اکوسیستم‌های خاک رو به هم بزنه و انتقالِ ژن‌های مقاومت رو از باکتری‌های خاکی به انسان‌ها آسون‌تر کنه. جینکیو لیائو، استادیار مهندسی عمران و محیط زیست، برای فهمیدن این‌که باکتری‌های خاک چطور به این مشکلِ رو به رشد جهانیِ مقاومت آنتی‌بیوتیکی دامن می‌زنن، اخیراً مقاله‌ای توی مجله‌ی Nature Communications چاپ کرده. یافته‌های تیمِ ایشون نشون می‌ده وقتی باکتری‌ها این ژن‌های مُقاوم رو به دست میارن، با سرعتِ زیادی می‌تونن اون‌ها رو به گونه‌های دیگه انتقال بدن و این، تهدیدی جدی برای سلامت عمومی به حساب میاد. درکِ این الگوها می‌تونه به دانشمندا کمک کنه تا راه‌هایی برای کنترلِ گسترشِ مقاومتِ آنتی‌بیوتیکی پیدا کنن و سلامتیِ انسان رو حفظ کنن و اثربخشیِ آنتی‌بیوتیک‌ها رو برای نَسل‌های آینده تضمین کنن.

چرا مقاومتِ آنتی‌بیوتیکی در خاک این‌قدر مهمه

خاک فقط یه توده‌ی بی‌جونِ خاک نیست؛ بلکه یه اکوسیستمِ پُرجنب‌وجوشه، پُر از باکتری‌ها. بعضی از این باکتری‌ها، ذاتاً حاملِ ARGها هستن، و این بهشون کمک می‌کنه که در برابر آنتی‌بیوتیک‌ها مَقاومت کنن. با این‌که در ابتدا این موضوع شاید زیاد مهم به نظر نیاد، اما وقتی خطرناک می‌شه که این ARGها به باکتری‌های مَضرّی که آدما رو آلوده می‌کنن، منتقل بشن. یکی از این باکتری‌ها، Listeria monocytogenes هست. این ساکنِ خاک می‌تونه واردِ زنجیره‌ی غذایی بشه و بیماریِ جدی‌ای به اسم لیستریوز رو ایجاد کنه. برای کسایی که سیستم ایمنی ضعیفی دارن، لیستریوز می‌تونه کشنده باشه و آمارِ مرگ‌ومیرش به ۲۰ تا ۳۰ درصد می‌رسه. لیستریا، به خاطر توانایی‌ش توی گسترشِ ARGها و آلوده کردنِ انسان‌ها، یه مدلِ مهم برای مطالعه‌ی اینه که چطور مقاومتِ آنتی‌بیوتیکی توی خاک رُشد می‌کنه و به محیط‌های دیگه منتقل می‌شه.

لیائو می‌گه: «خاک، یه مخزنِ مهم برای باکتری‌های مقاوم و ARGهاست. عوامل محیطی می‌تونن ARGها رو تقویت کنن، با ایجاد شرایطی که بقا، گسترش و تبادلِ این ژن‌ها رو بین باکتری‌ها آسون می‌کنه. مکانیزم‌های اِکوُلوژیکی و تَکاملی که زیربنای دِینامیکِ ARGها توی خاک رو تشکیل می‌دن، به‌اندازه‌ی کافی بررسی نشدن. توی این پروژه، ما از لیستریا به‌عنوان یه مدلِ کلیدی برای فهمِ ظهور و گسترشِ ARGها توی خاک استفاده می‌کنیم.»

به‌کارگیریِ لیستریا برای تحقیق در مورد مقاومت

تیمِ لیائو شامل دانشجوهای متعددی هست، از جمله:

• ییینگ‌شیان گو، دانشجوی دکترا و نویسنده‌ی اصلی
• امی پرودن، استادِ برجسته‌ی دانشگاه و مهندسی عمران و محیط زیست
• لی-آن کرومتیس، استادِ مهندسیِ سیستم‌های زیستی
• هایلونگ ژانگ، استادیارِ فناوری اطلاعاتِ کسب‌و‌کار
• مونیکا پوندر، استادِ علوم و فناوری غذا

این محققان به همکاری‌شون ادامه می‌دن تا تحلیل‌های جامعِ ژنتیکِ جمعیتی و اکولوژیکی رو روی این مجموعه داده‌های ملی انجام بدن. این پروژه که بر اساسِ تحقیقاتِ قبلیِ گروه ساخته شده، از طرفِ مرکز پاتوژن‌های نوظهور، زئونوتیکی و ناقل‌های آرتروپود با کمکِ مالی از یه گرنتِ تیم‌سازیِ بین‌رشته‌ای در دانشگاه ویرجینیا تک تأمین مالی شده.

نقشِ کلیدیِ دانشگاهِ ویرجینیا تک در تحقیقاتِ مقاومتِ آنتی‌بیوتیکی

لیائو بیان کرد: «دانشگاهِ ویرجینیا تک، نقش مهمی در حمایت و تسهیلِ این تحقیق ایفا کرده. تعهدِ این دانشگاه به تحقیقاتِ بین‌رشته‌ای، محیطی رو می‌سازه که نوآوری رو الهام می‌بخشه و تحقیقاتِ بااثرّی مثل این رو تقویت می‌کنه.»

در یافته‌هایی که توی Nature Communications منتشر شد، اعضای تیم، تقریباً 600 ژنومِ لیستریا که از نمونه‌های خاکی که توی مطالعاتِ قبلیِ لیائو جمع‌آوری شده بودن رو، آنالیز کردن. این مطالعه توی Nature Microbiology چاپ شده. اونا پنج نوعِ اصلی از ژن‌های مقاومتِ آنتی‌بیوتیکی (ARGs) رو از کلِ ایالات متحده شناسایی کردن. این مطالعه همچنین نشون داد که چطور ARGها بین باکتری‌ها پخش می‌شن. یه فرایندی به اسم تبدیل که به باکتری‌ها “اجازه” می‌ده تا قطعات آزادِ DNA که شاملِ ARGها هستن رو از محیط اطراف‌شون جذب کنن. وقتی یه باکتری این ژن‌ها رو به دست میاره، می‌تونه اون‌ها رو به بقیه منتقل کنه، حتا به گونه‌های مختلف. این به اشتراک‌گذاشتنِ سریعِ ژن‌های مقاومت، یکی از دلایلِ اصلی‌ای هست که چرا مقاومتِ آنتی‌بیوتیکی، یه مشکلِ چالش‌برانگیزه.

تمرکز روی لیستریا به‌عنوان یه مدلِ کلیدی

تیم، تمرکزش رو روی لیستریا گذاشته، چون این باکتری فقط یه باکتریِ خاکی نیست؛ بلکه یه بازیگرِ کلیدی در درکِ مقاومتِ آنتی‌بیوتیکیه. مطالعه‌ی این‌که چطور ARGها توی باکتری‌های خاکی مثل لیستریا گسترش پیدا می‌کنن، اطلاعاتِ ارزشمندی در مورد این‌که چطور مقاومت توی اکوسیستم‌ها رشد می‌کنه و این‌طرف و اون‌طرف می‌ره، در اختیارِ دانشمندا می‌ذاره. لیائو می‌گه: «با این‌که مقاومت توی مواردِ بالینیِ لیستریا در حال حاضر کمه، این باکتری‌ها به‌طور طبیعی در برابرِ چندین آنتی‌بیوتیک مقاومت نشون می‌دن و مقاومت‌شون در برابرِ آنتی‌بیوتیک‌های دیگه هم داره زیاد می‌شه.» اون اضافه کرد: «این موضوع، لیستریا رو به یه مدلِ مناسب برای پیگیریِ رُشدِ ARGها، قبل از این‌که به یه مشکلِ کلینیکیِ گسترده تبدیل بشن، تبدیل می‌کنه.»

چه‌طورِ ویژِگی‌های خاک و استفاده از اراضی روی گسترشِ ARG تأثیر می‌ذاره

این مطالعه همچنین اشاره کرد که ویژگی‌های خاک و استفاده‌ی اراضی می‌تونه روی گسترشِ ARGها تأثیر بذاره. برای نمونه:

• خاک‌هایی که آلومینیومِ زیادی دارن، تنوعِ بیشتری از ARGها رو تشویق می‌کنن؛ احتمالاً به این دلیل که باکتری‌ها رو تحت فشار قرار می‌دن و اون‌ها رو بیشتر به حفظِ ژن‌های مقاومت متمایل می‌کنن.
• خاک‌هایی که منیزیمِ زیادی دارن، تنوعِ ARGها رو کم می‌کنن که شاید به‌خاطر کم‌شدنِ رقابت بین باکتری‌هاست.
• مناطقِ جنگلی معمولاً ARGهای بیشتری دارن، احتمالاً به‌خاطر این‌که حیاتِ وحش به‌طور طبیعی این ژن‌ها رو واردِ محیط می‌کنه.
• از طرفِ دیگه، مزارعِ کشاورزی می‌تونن ترکیبِ خاک و جوامعِ میکروبی رو عوض کنن و روی تنوعِ ARG توی باکتری‌هایی مثل لیستریا تأثیر بذارن.

برای خونه‌ها، مهمه که آدما از کارهایی که ممکنه شرایطِ خاک رو به هم بزنه، مثل دفعِ نامناسبِ زباله که ممکنه باعث آلودگیِ فلّزی بشه، دوری کنن. لیائو گفت که همچنین مهمه که بعد از تماس با خاک، مثلاً بعد از باغبونی، اصولِ بهداشتیِ خوبی رو رعایت کنیم، با توجه به احتمالِ وجودِ ARGها و باکتری‌های مقاوم.

اهمیتِ حفاظت از اکوسیستم‌های طبیعی

با فاش کردنِ این‌که ARGها چطور گسترش پیدا می‌کنن و این‌که عواملِ محیطی چه‌تأثیری روی این فرایند دارن، مطالعه‌ی لیائو، اهمیتِ حفاظت از اکوسیستم‌های طبیعی رو نشون می‌ده. سلامتِ خاک رو حفظ کردن، نه‌تنها برای محیط زیست خوبه؛ بلکه برای مراقبت‌های پزشکی آینده‌ی ما هم حیاتیه. لیائو با استفاده از این تحقیقات، امیدواره که استراتژی‌های جدیدی برای کنترلِ مقاومتِ آنتی‌بیوتیکی پیدا کنه و اطمینان حاصل کنه که آنتی‌بیوتیک‌ها برای سال‌ها در درمانِ عفونت‌ها مؤثر باقی بمونن.

لیائو گفت: «ایجادِ یه درکِ بنیادی از عواملِ اکولوژیکی این باکتری‌ها توی خاک، می‌تونه به ما کمک کنه تا بهتر، ظهور، تحوّل و گسترشِ مقاومتِ آنتی‌بیوتیکی رو درک کنیم. این، یه تهدیدِ فوری و جهانی برای سلامتِ عمومیه.»