میکروب‌های لوله‌کشی خانه‌ها: رازهای پنهان آب آشامیدنی شما فاش شد!

بررسی میکروبیوم لوله‌کشی خانگی و تنوعش

لوله کشی آب خونه‌ها هم می‌تونه میزبان موجودات ریز زنده‌ای باشه که معمولاً بی‌خطرن. البته دانشمندا هنوز وقت کافی نداشتن که یه فهرست کامل از این باکتری‌ها تو خونه‌ی مردم تهیه کنن. قانون آب سالم، شرکت‌های آب رو موظف کرده که نظارت کنن، اما این نمونه‌برداری‌ها بیرون از محوطه‌ی خونه‌ها انجام می‌شه. وقتی آب وارد خونه می‌شه، تجمع این ریز جاندارا می‌تونه به راه‌هایی تغییر کنه و رشد کنه که معمولاً زیر نظر گرفته نمی‌شن یا حتی درک نمی‌شن.

فانگ‌کیونگ لینگ، استادیار مهندسی انرژی، محیط زیست و شیمی توی دانشکده‌ی مهندسی مک‌کلوی دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس، با همکاراش و دانشجوهاش تو گروه پژوهشی کیفیت آب، دارن تلاش می‌کنن این وضعیت رو عوض کنن. لینگ و همکاراش تو مقاله‌ای که دهم دسامبر تو نشریه‌ی Nature Water چاپ شد، نتایج نمونه‌برداری از شیرهای حموم هشت تا خونه تو منطقه‌ی سنت لوئیس رو به اشتراک گذاشتن. اونا هفت روز از این خونه‌ها نمونه گرفتن تا جریان و تغییرات در جمعیت‌های مختلف باکتری‌ها رو ببینن.

نتیجه این شد که اگرچه خونه‌ها اکثراً یه جور باکتری داشتن، اما تو سطح گونه‌ها، فرق‌های زیادی بین خونه‌ها وجود داشت. لینگ گفت: «خونه‌ها امضای مخصوص خودشون رو نسبت به بقیه دارن.»

تمام آب‌هایی که تو لوله‌کشی‌های عمومی هستن، تصفیه و ضدعفونی شدید می‌شن، برای همین تعداد میکروب‌هایی که اونا تونستن تشخیص بدن خیلی کم بود که این خودش یه چالش برای نظارت به حساب میاد. اما باکتری‌های باقی‌مونده خیلی مقاومن. محقق‌ها انتظار داشتن ژن‌های مقاومت آنتی‌بیوتیکی رو تو میکروبیوم‌های آب لوله‌کشی ببینن و این الگو رو هم پیدا کردن. استفاده از همون مواد ضدعفونی‌کننده‌های رایج باعث می‌شه که یه گروهی از این میکروب‌ها بتونن در برابر اون ماده مقاوم بشن. پژوهشگرا یه الگو از این «مقاومت‌نامه» رو تو خونه‌ها پیدا کردن.

علت این همه تنوع تو گونه‌ها چیه؟

مدل‌سازی کامپیوتری نشون می‌ده که میکروب‌ها اول از طریق فرآیندهای قطعی و تصادفی، یعنی اتفاق‌های شانسی، جوامع خودشون رو می‌سازن که می‌تونه دلیل تنوع زیاد بین خونه‌ها باشه. برای آب خونه، این فرآیندها می‌تونن شامل زمان تصادفی ورود میکروب‌ها به خونه، رشدشون و عامل‌های دیگه‌ای باشن که هنوز درک نشدن.

هدف این پژوهش، نظارت، پیش‌بینی و پیشگیری از شیوع پاتوژن‌های فرصت‌طلب و باکتری‌هایی که بیماری رو پخش می‌کنن هست. این نوع نظارت داره برای ساختمون‌ها و مؤسسات بزرگ مثل بیمارستان‌ها توسعه پیدا می‌کنه، اما برای خونه‌های شخصی هنوز کار زیادی نشده. لینگ گفت: «خونه‌ها هنوز جایی هستن که بیشترین ارتباط ما با آب توشون اتفاق می‌افته، برای همین ما می‌خوایم خونه‌ها رو بررسی کنیم.»

تحقیقات جدید درباره میکروبیوم لوله‌کشی خونه‌ها

در حالی که محقق‌ها تونستن پاتوژن‌ها یا باکتری‌های بیماری‌زا (البته به مقدار کم) رو تو خونه‌ها شناسایی کنن، این به این معنی نیست که آب خونه‌ها ناامنه. با این وجود، به گفته‌ی محقق‌ها، مراقبای بهداشت عمومی باید نظارت دقیق‌تری داشته باشن. لین ژانگ، دانشجوی دکترای لینگ و نویسنده‌ی اصلی مقاله توی مجله‌ی Nature Water، یه روشی درست کرده که توش دانش‌آموزای دبیرستانی به عنوان “دانشمندان جامعه” نمونه‌برداری می‌کنن. این دانش‌آموزا از حدود 100 تا خونه تو منطقه سنت لوئیس نمونه گرفتن و ژانگ داره اطلاعاتشون رو برای پروژه‌ی دکترای خودش تحلیل می‌کنه.

اگرچه باکتری‌های مربوط به لوله‌کشی معمولاً بی‌ضررن، اما ژن‌های مقاومتی که این باکتری‌ها دارن می‌تونه توی درمان‌های آنتی‌بیوتیکی به پاتوژن‌ها منتقل بشه. به خاطر تماس زیاد آدما با این باکتری‌ها، مثلاً موقع دوش گرفتن یا استفاده از آب، درک بهتر از میکروبیوم و “ریزوم” تو سیستم‌های لوله‌کشی و ارتباطشون با آدما خیلی مهمه. ژانگ از این که داره رو تحقیقاتی کار می‌کنه که به جامعه کمک می‌کنه و با دانش‌آموزا همکاری داره خیلی خوشحاله. اون می‌گه: “خوشحالم که تونستیم یه نگاهی به تحقیقات واقعی و روش علمی به دانش‌آموزای دبیرستانی بدیم. امیدوارم این تجربه اون‌ها رو به سمت یه آینده تو مهندسی محیط زیست سوق بده.”

تعمیر لوله‌ها

امسال پاییز، آژانس حفاظت از محیط زیست قانونی گذاشت که تمام شهرداری‌ها که آب رو تأمین می‌کنن، باید توی دهه آینده لوله‌های سربی رو عوض کنن. با تغییر زیرساخت‌ها، شاید فرصت‌هایی پیش بیاد که نظارت رو از فلزات فراتر ببریم و همچنین اقدامات لازم برای کاهش میکروپلاستیک‌ها و میکروبیوم‌ها رو اجرا کنیم. این موضوع برای دن جیامار، استاد مهندسی محیط زیست والتر ای. براون، که سرپرست چند پروژه برای نظارت و بهبود منابع آب آشامیدنی تو سال‌های آینده هست، خیلی مهمه.

جیامار می‌گه: “نکته‌های مربوط به کیفیت آب آشامیدنی که می‌تونه بین تصفیه‌خونه و شیر آب خونه تغییر کنه، به طرز ناامیدکننده‌ای سخت بوده که بشه روش نظارت کرد. این کار نوآورانه، ایده‌های جدیدی درباره‌ی نحوه رشد و حضور میکروب‌ها تو لوله‌کشی خونه‌ها ارائه می‌ده.”

با ادامه تحقیقات لینگ و ژانگ درباره‌ی آزمایش بهتر لوله‌کشی خونه، به احتمال زیاد سؤالات بیشتری مطرح خواهد شد، چون درباره‌ی حیات میکروبی، هیچ‌چیز اون‌طوری که به نظر می‌رسه نیست. لینگ می‌گه: “هرچی خونه‌های بیشتری نمونه‌برداری می‌کنیم، تنوع بیشتری می‌بینیم.”

این کار توسط صندوق استارتاپ دانشکده مهندسی مک‌کلوی و جایزه ارتقاء اعضای هیئت علمی جوان رالف ای. پاو از دانشگاه‌های وابسته به اوک ریج به اف. ال. حمایت شده. این تحقیق همچنین به‌طور جزئی توسط بخش سیستم‌های شیمیایی، زیست‌مهندسی، محیط زیست و حمل و نقل (CBET) بنیاد ملی علوم تحت جایزه 2047470 به اف. ال. حمایت شده.