آب حمامت خطر داره؟ کشف دنیای پنهان میکروب‌ها در لوله‌کشی خانه‌تان!

کاوش‌های نوین در باب میکروب‌های شبکه‌های لوله‌کشی خانگی

سیستم‌های لوله‌کشی در منازل ما، هرچند که ممکن است به نظر نرسد، اغلب میزبان حیات میکروبی متعددی هستند که غالباً بی‌خطرند. اما دانشمندان هنوز به طور کامل به بررسی و ثبت جامعه‌های باکتریایی موجود در خانه‌ها نپرداخته‌اند. بر اساس قوانین آب شرب، نظارت بر آب توسط شرکت‌های تأمین‌کننده آب الزامی است، اما نمونه‌برداری‌ها معمولاً در خارج از محدوده املاک شخصی انجام می‌شود. وقتی آب به خانه‌ها وارد می‌شود، جوامع میکروبی ممکن است تغییر یابند و به روش‌هایی تکامل پیدا کنند که معمولا نه تحت نظارت قرار دارند و نه حتی به خوبی درک می‌شوند.

فانگ‌چیونگ لینگ، استاد‌یار رشته مهندسی انرژی، محیط زیست و شیمی در دانشکده‌ی مهندسی مک‌کلوی دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس، به همراه همکاران و دانشجویانش از گروه پژوهشی کیفیت آب این دانشکده، در تلاش است تا به این وضعیت سر و سامان دهد. در مقاله‌ای که در ۱۰ دسامبر در مجله‌ی Nature Water منتشر شد، لینگ و همکارانش نتایج نمونه‌برداری از شیرهایِ آبِ حمامِ 8 خانه در منطقه‌ی شهری سنت لوئیس را به اشتراک گذاشتند. آن‌ها به مدت یک هفته از خانه‌ها نمونه گرفتند تا روند تغییرات و پراکنش جمعیت‌های باکتریایی مختلف را مطالعه کنند.

آن‌ها دریافتند که اگرچه خانه‌ها به‌طور کلی دسته‌ای از باکتری‌ها را به‌اشتراک می‌گذارند، اما تفاوت‌های چشمگیری در سطح انواع موجود باکتری از خانه‌ای به خانه‌ی دیگر وجود دارد. لینگ می‌گوید: “خانه‌ها، در مقایسه با یکدیگر، امضاهای منحصر به‌فردی دارند.”

تمام آب‌های شهری تحت فرآیندهای تصفیه و ضدعفونیِ شدید قرار می‌گیرند، بنابراین تعداد سلول‌های میکروبی که آن‌ها شناسایی کردند بسیار کم بود – که همین امر، کار نظارت را دشوار می‌کند. اما میکروارگانیسم‌هایی که آن‌ها پیدا کردند، مقاوم بودند. محققان انتظار داشتند که ژن‌های مقاومت آنتی‌بیوتیکی در میکروبیوم‌های آب شیر پیدا کنند و در واقع همین الگو را مشاهده کردند. استفاده از مواد ضدعفونی‌کننده‌ی معمول، این احتمال را ایجاد می‌کند که یک گروه قابل شناسایی از میکروب‌ها بتوانند در برابر این مواد مقاومت پیدا کنند. محققان الگوی “مقاومت‌نامه” را بین خانه‌ها پیدا کردند.

اما چه چیزی باعث این تنوع زیاد می‌شود؟ مدل‌سازی‌های کامپیوتری نشان می‌دهد که میکروب‌ها در ابتدا جامعه‌های خود را از طریق فرآیندهای تعیین‌کننده و تصادفی شکل می‌دهند؛ به عبارت دیگر، رویدادهای تصادفی می‌توانند توضیح‌دهنده‌ی این تنوع گسترده در سطح گونه‌ها از یک خانه به خانه‌ی دیگر باشند. در مورد آب خانگی، این فرآیندها می‌توانند شامل زمان ورود تصادفی میکروب‌ها به خانه، سرعت رشد آن‌ها و مجموعه‌ای از عوامل دیگر باشند که هنوز ناشناخته هستند.

هدف از این تحقیق، پایش، پیش‌بینی و جلوگیری از شیوع عوامل بیماری‌زای فرصت‌طلب و باکتری‌هایی است که باعث ایجاد بیماری می‌شوند. این نوع نظارت در ساختمان‌های بزرگ و نهادهایی مانند بیمارستان‌ها در حال توسعه است، اما برای خانه‌های شخصی اتفاقی نادر محسوب می‌شود. لینگ توضیح می‌دهد: “خانه‌ها همچنان جایی هستند که بیشترین تعامل ما با آب در آن‌جا اتفاق می‌افتد، بنابراین ما مایل هستیم خانه‌ها را مطالعه کنیم.”

پژوهش بر روی آب خانگی و میکروبیوم‌ها

در حالی که محققان باکتری‌ها و عوامل بیماری‌زای احتمالی را در مقادیر کم در داخل خانه‌ها شناسایی کرده‌اند، این امر به معنای ناامن بودن آب خانگی نیست. اما به گفته‌ی وی، نهادهای بهداشت عمومی باید نظارت بیشتری داشته باشند. لین ژانگ، دانشجوی دکتری لینگ و نویسنده‌ی اصلی مقاله‌ی منتشرشده در Nature Water، روشی برای جمع‌آوری نمونه‌ها، با به‌کارگیری دانش‌آموزان دبیرستانی به‌عنوان دانشمندانِ همکارِ جامعه، ایجاد کرده است. این دانش‌آموزان از حدود ۱۰۰ خانوار در منطقه‌ی شهریِ سنت لوئیس نمونه‌برداری کردند و داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط ژانگ در حال حاضر برای پروژه‌ی نهایی دکتری‌اش، مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد.

اگرچه باکتری‌های مرتبط با سیستم‌های لوله‌کشی معمولاً بی‌ضرر هستند، اما ژن‌های مقاومتی که این باکتری‌ها با خود حمل می‌کنند، در صورت درمان با آنتی‌بیوتیک‌ها، می‌توانند به عوامل بیماری‌زا منتقل شوند. از آن‌جایی‌که افراد به طور مکرر، از طریق فعالیت‌هایی مانند دوش گرفتن و استفاده از آب، با این باکتری‌ها در تماس هستند، انگیزه و اشتیاق زیادی برای درک بهتر میکروبیوم و “مقاومت‌نامه” در سیستم‌های لوله‌کشی و همچنین چگونگی تعامل آن‌ها با انسان وجود دارد. در این میان، ژانگ از این‌که می‌تواند تحقیقاتی انجام دهد که به نفع جامعه باشد و با دانش‌آموزان کار کند، بسیار خوشحال است. او می‌گوید: “من واقعا خوشحالم که توانستیم به دانش‌آموزان دبیرستانی نگاهی به پژوهش‌های واقعی و روش‌های علمی بدهیم. امیدوارم این موضوع، آن‌ها را به دنبال کردن آینده‌ای در مهندسی محیط زیست ترغیب کند.”

جایگزینی لوله‌ها

در پاییز امسال، آژانس حفاظت از محیط زیست قانونی را به تصویب رساند که طبق آن، تمام شهرداری‌هایی که آب‌رسانی می‌کنند موظف خواهند بود در دهه‌ی آینده لوله‌های سربی را تعویض کنند. همزمان با این تغییرات زیرساختی، ممکن است فرصت‌هایی برای بهبود نظارت، فراتر از فلزات، و همچنین اجرای اقدامات کاهشی در خصوص ریزپلاستیک‌ها و میکروبیوم‌ها فراهم شود. همه‌ی این‌ها برای دن جیامار، استاد مهندسی محیط زیست، که هدایت چندین پروژه برای نظارت و بهبود منابع آب شرب در سال‌های آتی را برعهده دارد، “در دسترس” است. جیامار گفت: “جنبه‌های کیفیت آب شرب که می‌تواند بین سیستم تصفیه‌خانه و شیر آب مشتری تغییر کند، با تأسف بسیار زیاد، نظارت بر آن دشوار بوده است. این کار نوآورانه، اطلاعات جدیدی را در مورد رشد میکروب‌ها و نوع میکروب‌های موجود در شبکه‌ی لوله‌کشی داخلی ارائه می‌دهد.”

با ادامه‌ی تحقیقات لینگ و ژانگ در زمینه‌ی بهبود روش‌های بررسی لوله‌کشی خانگی، سوالات بیشتری مطرح خواهد شد؛ چرا که در خصوص حیات میکروبی، هیچ‌چیز آن‌طور که به نظر می‌رسد، نیست. لینگ می‌گوید: “هر چه خانه‌های بیشتری را مورد آزمایش قرار دهیم، تنوع بیشتری را مشاهده می‌کنیم.”

این کار با پشتیبانی از صندوق راه‌اندازی دانشکده‌ی مهندسی مک‌کلوی و جایزه‌ی تقویت اعضای جوان هیئت علمی رالف ای. پاوه از دانشگاه‌های همکار باِ اوک ریج، صورت پذیرفته است. این پژوهش همچنین بخشی از حمایت‌های مالی بخش شیمی، بیو‌مهندسی، محیط زیست و سیستم‌های حمل و نقل (CBET) از بنیاد ملی علوم تحت جایزه‌ی شماره‌ی **۲۰۴۷۴۷۰** به حساب F.L. انجام شده است.