رازهای میکروب‌های لوله‌کشی خانه‌ها: آیا آب خانه‌تان امن است؟

تحقیقاتی درباره‌ی موجودات ریزِ سیستم لوله‌کشی خانه‌ها

سیستم‌های لوله‌کشی خونه‌ها، می‌تونن پر از موجودات ریزِ میکروسکوپی باشن که معمولاً خطرناک نیستن، اما دانشمندا هنوز نتونستن زندگی باکتریاییِ داخل خونه‌ی مردمو به‌طور کامل مستند کنن. قانون آب آشامیدنی توی آمریکا، نیاز به نظارت از طرف شرکتای آب‌رسانی داره، ولی نمونه‌برداری‌ها معمولاً بیرون از خونه‌های شخصی انجام می‌شه. وقتی یه خونه وارد می‌شیم، جامعه‌های میکروبی می‌تونن تغییر کنن و تکامل پیدا کنن، طوری که معمولاً نه زیر نظر هستن و نه حتی فهمیده می‌شن.

فانگ‌کیونگ لینگ، استادیار مهندسی انرژی، محیط زیست و شیمی توی دانشکده‌ی مهندسی مک‌کلوویِ دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس، داره تلاش می‌کنه این وضعیت رو عوض کنه، همراه با همکارا و دانشجوهاش توی گروه پژوهشگران کیفیت آب این دانشکده. توی مقاله‌ای که دهم دسامبر توی مجله‌ی Nature Water چاپ شد، لینگ و همکاراش نتایج نمونه‌برداری از شیرای آب دست‌شوییِ هشت خونه توی منطقه‌ی متروی سنت لوئیس رو به اشتراک گذاشتن. اونا به مدت هفت روز از این خونه‌ها نمونه‌برداری کردن تا جریان و تغییرات جمعیت‌های مختلف باکتری‌ها رو بررسی کنن.

اونا فهمیدن که، اگرچه خونه‌ها معمولاً دسته‌های اصلی باکتری‌ها رو با هم دارن، اما در سطح گونه‌ها، تنوع زیادی بین خونه‌ها وجود داره. لینگ گفت: «خونه‌ها امضای خاص خودشونو دارن که با بقیه‌ی خونه‌ها فرق داره.» همه‌ی آب‌های عمومی تحت درمان و ضدعفونی‌های سختگیرانه قرار می‌گیرن، واسه همین تعداد سلول‌های میکروبی که اونا شناسایی کردن خیلی کم بود، که خودش یه چالش برای نظارته. ولی اونایی که پیدا کردن، مقاوم بودن. پژوهشگرا انتظار داشتن ژن‌های مقاومت به آنتی‌بیوتیک‌ها رو توی میکروبیوم‌های آب شیر پیدا کنن و این الگو رو هم دیدن. استفاده از همون ضدعفونی‌کننده‌های رایج، به این معنیه که یه گروه قابل شناسایی از میکروبا می‌تونه به طور بالقوه به اون ضدعفونی‌کننده مقاوم بشه. اونا الگوی «مقاومت‌نامه» رو بین خونه‌ها پیدا کردن.

اما چی باعث این تنوع زیاد توی گونه‌ها می‌شه؟ مدل‌سازی‌های کامپیوتری نشون می‌ده که میکروبا، اول جامعه‌های خودشونو از طریق فرآیندهای تعیین‌کننده و تصادفی می‌سازن، یعنی اتفاقای تصادفی می‌تونن دلیل این تنوع زیاد در سطح گونه‌ها، از یه خونه به خونه‌ی دیگه باشن. برای آب خونه، این فرآیندها می‌تونن شامل زمان‌بندی تصادفی ورود میکروبا به خونه، دینامیک رشد اونا و یه سری عوامل دیگه باشن که هنوز کامل فهمیده نشدن. هدف این تحقیق اینه که بتونن شیوع پاتوژن‌های فرصت‌طلب و باکتری‌هایی که بیماری رو پخش می‌کنن، رو نظارت، پیش‌بینی و جلوگیری کنن. این نوع نظارت داره برای ساختمونای بزرگ و مؤسساتی مثل بیمارستانا توسعه پیدا می‌کنه، ولی برای خونه‌های شخصی کمبودی داره. لینگ گفت: «خونه‌ها هنوز جایی هستن که اکثر تعاملمون با آب اونجا انجام می‌شه، واسه همین ما می‌خوایم خونه‌ها رو مطالعه کنیم.»

پژوهشای جدید درباره‌ی آب آشامیدنی و میکروبیوم لوله‌کشی

در حالی که پژوهشگرا باکتری‌ها یا پاتوژن‌های بیماری‌زا رو توی مقادیر کم توی خونه‌ها شناسایی کردن، این به معنی ناامن بودن آب خونه نیست. ولی به گفته‌ی اون، مقامات بهداشت عمومی باید نظارت بیشتری داشته باشن. لین ژانگ، دانشجوی دکترای لینگ و نویسنده‌ی اصلی مقاله توی مجله‌ی Nature Water، یه روشی درست کرده که توش دانش‌آموزای دبیرستانی رو به عنوان «دانشمندان مردمی» وارد کار می‌کنه تا نمونه‌ها رو جمع‌آوری کنن. این دانش‌آموزا از حدود صد خانواده توی منطقه‌ی متروی سنت لوئیس نمونه‌برداری کردن و ژانگ داره داده‌هاشو تحلیل می‌کنه برای پروژه‌ی پایان‌نامه‌ی دکترای خودش.

در حالی که باکتریای مربوط به لوله‌کشی معمولاً بی‌ضررن، ژن‌های مقاومتی که اونا دارن می‌تونن وقتی که با آنتی‌بیوتیک‌ها درمان می‌شن، به پاتوژن‌ها منتقل بشن. از اونجایی که آدما از طریق کارهایی مثل دوش گرفتن و استفاده از آب، با این باکتری‌ها برخورد دارن، یه انگیزه قوی هست که میکروبیوم و مقاومت‌نامه‌ی سیستم‌های لوله‌کشی رو بهتر درک کنیم و بفهمیم چطور با آدما تعامل دارن. ژانگ خوشحاله که تونسته تحقیقاتی انجام بده که می‌تونه به جامعه‌ی محلی کمک کنه و با دانش‌آموزا کار کنه. اون گفت: «دوست دارم که تونستیم به دانش‌آموزای دبیرستانی نگاهی به تحقیقات واقعی و روش علمی بدیم. امیدوارم این موضوع اونا رو تشویق کنه که توی مهندسی محیط زیست آینده‌ای داشته باشن.»

عوض کردن لوله‌ها

پاییز امسال، آژانس حفاظت از محیط زیست یه قانونی گذاشت که بر اساس اون، همه‌ی شهرداری‌هایی که آب می‌دن، مجبورن لوله‌های سربی رو توی دهه‌ی آینده عوض کنن. با تغییر زیرساخت‌ها، ممکنه فرصتایی باشه که نظارت رو فراتر از فلزات ببرن و اقدامات برای کم کردن میکروپلاستیک‌ها و میکروبیوم‌ها رو هم اجرا کنن. اینا «در دسترس» هستن برای دن جیامار، استاد مهندسی محیط زیست والتر ای. براون که داره تعدادی از پروژه‌ها رو رهبری می‌کنه برای نظارت و بهتر کردن منابع آب آشامیدنی توی سالای آینده. جیامار گفت: «جنبه‌های کیفیت آب آشامیدنی که می‌تونه بین تصفیه‌خونه و شیر آب مشتری تغییر کنه، به‌طوری ناامیدکننده‌ای سخت بوده که بتونیم نظارتش کنیم. این کار نوآورانه، بینشای جدیدی درباره‌ی نحوه‌ی رشد میکروبا و نوع میکروبای موجود توی لوله‌کشی خونه می‌ده.»

با ادامه‌ی تحقیقات لین و ژانگ در زمینه‌ی بهتر کردن آزمایشای لوله‌کشی خونه، احتمالاً سؤالای بیشتری پیش میاد، چون درباره‌ی زندگی میکروبی، هیچ‌چیز اون‌طور که به نظر می‌رسه نیست. لین گفت: «هرچی از خونه‌های بیشتری نمونه‌برداری کنیم، تنوع بیشتری می‌بینیم.»

این کار با حمایت از صندوق راه‌اندازی مدرسه‌ی مهندسی مک‌کلووی و جایزه‌ی تقویت اعضای جوان هیئت علمی رالف ای. پاو از دانشگاهای وابسته به اوک ریج به F.L. انجام شده. این تحقیق همچنین به‌طور جزئی با حمایت بخش مهندسی شیمی، بیومهندسی، محیط زیست و سیستم‌های حمل و نقل (CBET) بنیاد ملی علوم تحت جایزه‌ی ۲۰۴۷۴۷۰ به F.L. حمایت شده.