18-02-2015، 13:05
باكتري‌ها راه مقابله با خود را فاش مي‌كنند
تحقيقات جديد دانشمندان با به نمايش گذاشتن يكي ديگر از شگفتي‌هاي دنياي ميكروارگانيسم‌ها توانسته با نفوذ به اعماق دنياي اين موجودات كوچك، پرده‌اي ديگر از اسرار زندگي باكتري‌ها را به نمايش بگذارد و تغيير رفتار اين ريز موجودات را در واكنش به شرايط تنهايي و جدايي از همتايان خود آشكار كند.
براساس يافته‌هاي جديد دانشمندان زماني كه باكتري‌ها در شرايط حبس و تنهايي درازمدت گير مي‌كنند، مي‌توانند رفتار خود را به طرق مختلف تغيير دهند. اين يافته‌هاي با ارزش مي‌تواند براي توضيح چگونگي انتشار و گسترش عفونت‌ها و همچنين سرطان كمك بزرگي به شمار رود.
طي اين تحقيقات و زماني كه دانشمندان نمونه‌هايي از باكتري استافيلوكوكوس را در قفس‌هاي شيشه‌اي به دام انداخته و محبوس كردند، دريافتند باكتري‌هايي كه به اين ترتيب محبوس و تنها مانده‌اند، رفتاري آشفته و پريشان در پيش مي‌گيرند و به نوعي تظاهر به «صحبت كردن» با خودشان مي‌كنند.
اين درحالي است كه انسان‌ها نيز در شرايط زندان انفرادي و تنهايي و انزواي درازمدت مي‌توانند به رفتارهاي جنون‌آميز، گفتگو با خود و تلاش براي رهايي و ايجاد فضاي آزاد گرايش پيدا كنند.
اما اكنون و در سايه تلاش‌هاي پژوهشي گروهي از دانشمندان دانشگاه‌هاي نيومكزيكو و نيوهمپشاير مشخص شده باكتري‌هايي كه در شرايط مشابه زندان انفرادي محبوس مي‌شوند نسبت به حال و روز جديد خود آگاهي دارند و رفتارهايي همچون صحبت كردن با خودشان و تلاش براي رهايي و درهم شكستن شرايط حبس بروز مي‌دهند.
نتايج تحقيقات جديد دانشمندان كه شرح آن درشماره اخير نشريه تخصصي زيست‌شناسي شيميايي طبيعت آمده، مي‌تواند حامل مفاهيم و پيام‌هاي ضمني بسيار مهمي درخصوص رويكردهاي سلامت محور باشد؛ اين كه چگونه يك باكتري منفرد و مجزا مي‌تواند به تنهايي منشأ راه‌اندازي عفونت‌هاي گسترده‌اي شود يا اين كه چگونه يك سلول سرطاني انساني واحد مي‌تواند به سمت ايجاد توموري مهلك و مرگ آفرين رو به گسترش و ازدياد بگذارد.
در همين زمينه، جف برينكر از محققان ارشد اين پژوهش در دانشگاه نيومكزيكو معتقد است در دنياي واقعي موقعيت‌هاي بسياري پيش مي‌آيد كه باكتري‌ها خودشان را تنها مي‌يابند و زماني كه محدود و منزوي مي‌شوند مسيرهاي خطرناك و مهلكي را مي‌گشايند كه خود عامل عفونت و سرايت آلودگي به شمار مي‌رود.
زماني كه انسان در شرايط انزوايي همانند سلول انفرادي قرار مي‌گيرد، رفتارهايي همچون نگاه كردن به ديوارهاي اطراف، لمس سطوح زبر و خشن محيط و گوش دادن به سر و صدا‌هاي پيرامون از او سر مي‌زند. در مقام مقايسه، باكتري‌ها فاقد اين حواس هستند اما در عوض از قابليت بويايي عالي برخوردارند. به عبارتي باكتري‌ها مي‌توانند ديوارهاي پيرامونشان را بو بكشند و اين واكنش شگفت را با استفاده از فرآيندي شيميايي تحت عنوان «دريافت حد نصابي» صورت مي‌دهند.
اين فرآيند در واقع توضيحي بر چگونگي ارتباط برقرار كردن باكتري‌ها با يكديگر و با دنياي پيرامونشان به حساب مي‌آيد. طي اين فرآيند باكتري‌ها مواد شيميايي مخصوصي را بيرون مي‌فرستند كه اغلب تحت عنوان القاكننده‌هاي خودكار يا از راه دور ناميده مي‌شود.
انتشار اين فرستنده‌هاي شيميايي به فواصل دورتر باعث مي‌شود باكتري‌ها در طي سفرشان و برحسب فاصله با موضع باكتري مادر، با كاهش غلظت مواجه شوند. در نتيجه چنانچه سطوح عامل‌هاي القايي خودكار پايين باشد، معمولا حاكي از وجود يك باكتري تك و تنهاست و سطوح بالاي عامل‌هاي القايي خودكار از حضور شمار بيشتري باكتري حكايت دارد.
در اين ميان، محققان دريافته‌اند به مجرد اين كه سيگنال اين تبادل شيميايي به آستانه‌اي معين يا حد نصاب مورد نظر رسيد، باكتري شروع به تغيير دادن رفتار خود كرده و متعاقب آن، برخي ژن‌ها را روشن و به جريان مي‌اندازد و بعضي را نيز از دور خارج و خاموش مي‌كند.
به اين ترتيب باكتري مزبور به جاي تنها ماندن، به بسته يا محموله‌اي سازمان يافته موسوم به غشاي زيستي بدل مي‌شود. در يك غشاي زيستي باكتري‌هاي مشخصي مسوول حفاظت، برخي عهده‌دار تغذيه و با اين حال شماري نيز مسوول تكثير و نسخه‌برداري هستند.
اما نكته جالب اينجاست كه يك غشاي زيستي مي‌تواند در چيزهاي مختلفي از لايه قهوه‌اي نقش بسته بر سنگ‌هاي رودخانه گرفته تا ماده مخاطي و زرد رنگي كه در خلال بروز يك عفونت ريه و با سرفه خارج مي‌شود، ديده شود.
با اين اوصاف پرسشي كه از سوي محققان مطرح مي‌شود اين است كه به رغم حضور تنها يك باكتري، وقتي سطوح بالايي از مواد القا كننده خودكار وجود دارد، چه اتفاقي روي مي‌دهد.
تاكنون فناوري لازم براي ايجاد قفس‌هاي شيشه‌اي با 20 ميكرومتر عرض كه بتواند باكتري‌هايي با 3 تا 4 ميكرومتر طول را در خود نگاه دارد وجود نداشته است؛ اما در حال حاضر و به لطف پيشرفت‌هاي چشمگيري كه در حوزه فناوري نانو صورت گرفته، دست دانشمندان تا حدي باز شده كه بتوانند اين ريز موجودات را در قفس‌هاي شيشه‌اي به دام بيندازند و به تماشاي باكتري محبوس شده‌اي بنشينند كه در حال صحبت كردن با خودشان هستند.
در حقيقت، باكتري‌هاي محبوس نسبت به اين كه پيام‌ها يا همان ملكول‌هاي دريافت حد نصابشان به گيرنده‌اي نرسيده يا در هيچ مكاني نيستند، آگاهي و اطلاع دارند. از اين رو، چنانچه اين پيك‌هاي شيميايي نتوانند به جايي بروند، به مفهوم آن است كه از باكتري‌هاي بيشتر خبري نيست و چنانچه باكتري‌ها نتوانند جابه‌جا شوند به معناي آن است كه درون يك بافت يا درون سلول ديگري معمولا يك سلول بيگانه‌خوار درشت به دام افتاده‌اند كه در تلاشند اين سلول متجاوز را تخريب كنند.
در هر دو صورت، باكتري نياز به خروج از اين محيط‌ها دارد و در نتيجه به فعال كردن ژن‌هايي اقدام مي‌كنند كه آنها را در فرارشان ياري خواهد كرد.
اما آنچه در حين فرآيند فرار از سوي باكتري‌هاي استافيلي توليد مي‌شود، ليزوزوم است كه همانند بمب‌هاي شيميايي وظيفه خوردن هر چيزي را دارد كه باكتري‌ها با آن در تماس هستند و باكتري آنها را در محيط اطرافش رها مي‌سازد. از آنجا كه قفس باكتري‌ها شيشه‌اي است، ليزوزوم‌ها بي‌اثر هستند، اما باكتري به فعاليت خود مبني بر آغشته‌سازي ديوارهاي قفس با اين مواد ادامه مي‌دهد.
به اعتقاد محققان، حد نصابي از مواد شيميايي در اندازه چند صد بسته باكتري نزديك به همديگر تنها راه پيشروي يك باكتري براي تغيير دادن بيان ژني‌اش محسوب مي‌شود و به عبارتي روش حد نصابي و ايجاد بسته باكتريايي تنها راه واقعي براي سلول‌ها به شمار مي‌رود تا به منظور سازگاري و تطبيق با هر گونه شرايطي كه يك سلول به تنهايي با آن روبه‌رو مي‌شود، به مبارزه بپردازند.
با اين اوصاف و با در نظر گرفتن اين واقعيت كه باكتري‌هاي استافيلي مي‌توانند سبب عفونت‌هاي شديد و تهديدكننده حيات انسان‌ها شوند، دانشمندان معتقدند تحقيقات جديد مي‌تواند در نهايت در زمينه دستيابي به روش‌هاي مناسب پيشگيري از تبديل شدن سلول‌هاي استافيلي منفرد و ديگر عوامل بيماريزا به عفونت‌هاي كاملا رسيده كاربردهاي مهمي داشته باشد.
در همين خصوص، ساير دانشمندان از جمله كري شافر از دانشگاه شيكاگو نيز همصدا با دانشمندان اين پژوهش از اهميت يكسان مفاهيم ضمني تحقيقات جديد براي سرطان خبر مي‌دهد و معتقد است درست همانند باكتري‌هاي استافيلي، يك سلول سرطاني نيز با جدا افتادن از تومور اصلي از پيام‌هاي شيميايي خود استفاده مي‌كند تا نسبت به جايي كه در آن قرار گرفته است، آگاهي پيدا كند.
اين مهم در حالي است كه دانشمندان نسبت به مواد شيميايي مورد استفاده سلول‌هاي سرطاني جابه‌جا شونده كه قصد گسترش بيماري را دارند، شناختي پيدا نكرده‌اند، اما در سايه يافته‌هاي ارزشمند پژوهش حاضر اين اميدواري وجود دارد كه بزودي دستيابي به اين پيام‌هاي شيميايي حاصل شود.
با اين اوصاف، نوع سلول‌هاي مورد بحث چه عوامل بيماريزا و چه سلول‌هاي سرطاني گسترش دهنده بيماري باشند، دانشمندان بر اين باورند كه دانش پزشكي و بويژه زيست شناسي تركيبات شيميايي طبيعي با برخي پرسش‌هاي بغايت پيچيده و بغرنج روبه‌روست، و اين در حالي است كه اگر فرآيند عفونت باكتريايي و همچنين تشكيل كلوني‌هاي سرطاني گسترش يابنده در يك رديف قرار دهيم، با شباهت‌هاي متحير كننده‌اي مواجه مي‌شويم.
از اين رو، دانشمندان بر اين باورند كه نمي‌توان چشم‌انداز روشني كه در سايه شناخت بيشتر رفتار ريز موجوداتي همچون باكتري‌ها براي دانش زيست‌شناسي و پزشكي به ارمغان مي‌آيد، ناديده گرفت.
تحقيقات جديد دانشمندان با به نمايش گذاشتن يكي ديگر از شگفتي‌هاي دنياي ميكروارگانيسم‌ها توانسته با نفوذ به اعماق دنياي اين موجودات كوچك، پرده‌اي ديگر از اسرار زندگي باكتري‌ها را به نمايش بگذارد و تغيير رفتار اين ريز موجودات را در واكنش به شرايط تنهايي و جدايي از همتايان خود آشكار كند.
براساس يافته‌هاي جديد دانشمندان زماني كه باكتري‌ها در شرايط حبس و تنهايي درازمدت گير مي‌كنند، مي‌توانند رفتار خود را به طرق مختلف تغيير دهند. اين يافته‌هاي با ارزش مي‌تواند براي توضيح چگونگي انتشار و گسترش عفونت‌ها و همچنين سرطان كمك بزرگي به شمار رود.
طي اين تحقيقات و زماني كه دانشمندان نمونه‌هايي از باكتري استافيلوكوكوس را در قفس‌هاي شيشه‌اي به دام انداخته و محبوس كردند، دريافتند باكتري‌هايي كه به اين ترتيب محبوس و تنها مانده‌اند، رفتاري آشفته و پريشان در پيش مي‌گيرند و به نوعي تظاهر به «صحبت كردن» با خودشان مي‌كنند.
اين درحالي است كه انسان‌ها نيز در شرايط زندان انفرادي و تنهايي و انزواي درازمدت مي‌توانند به رفتارهاي جنون‌آميز، گفتگو با خود و تلاش براي رهايي و ايجاد فضاي آزاد گرايش پيدا كنند.
اما اكنون و در سايه تلاش‌هاي پژوهشي گروهي از دانشمندان دانشگاه‌هاي نيومكزيكو و نيوهمپشاير مشخص شده باكتري‌هايي كه در شرايط مشابه زندان انفرادي محبوس مي‌شوند نسبت به حال و روز جديد خود آگاهي دارند و رفتارهايي همچون صحبت كردن با خودشان و تلاش براي رهايي و درهم شكستن شرايط حبس بروز مي‌دهند.
نتايج تحقيقات جديد دانشمندان كه شرح آن درشماره اخير نشريه تخصصي زيست‌شناسي شيميايي طبيعت آمده، مي‌تواند حامل مفاهيم و پيام‌هاي ضمني بسيار مهمي درخصوص رويكردهاي سلامت محور باشد؛ اين كه چگونه يك باكتري منفرد و مجزا مي‌تواند به تنهايي منشأ راه‌اندازي عفونت‌هاي گسترده‌اي شود يا اين كه چگونه يك سلول سرطاني انساني واحد مي‌تواند به سمت ايجاد توموري مهلك و مرگ آفرين رو به گسترش و ازدياد بگذارد.
در همين زمينه، جف برينكر از محققان ارشد اين پژوهش در دانشگاه نيومكزيكو معتقد است در دنياي واقعي موقعيت‌هاي بسياري پيش مي‌آيد كه باكتري‌ها خودشان را تنها مي‌يابند و زماني كه محدود و منزوي مي‌شوند مسيرهاي خطرناك و مهلكي را مي‌گشايند كه خود عامل عفونت و سرايت آلودگي به شمار مي‌رود.
زماني كه انسان در شرايط انزوايي همانند سلول انفرادي قرار مي‌گيرد، رفتارهايي همچون نگاه كردن به ديوارهاي اطراف، لمس سطوح زبر و خشن محيط و گوش دادن به سر و صدا‌هاي پيرامون از او سر مي‌زند. در مقام مقايسه، باكتري‌ها فاقد اين حواس هستند اما در عوض از قابليت بويايي عالي برخوردارند. به عبارتي باكتري‌ها مي‌توانند ديوارهاي پيرامونشان را بو بكشند و اين واكنش شگفت را با استفاده از فرآيندي شيميايي تحت عنوان «دريافت حد نصابي» صورت مي‌دهند.
اين فرآيند در واقع توضيحي بر چگونگي ارتباط برقرار كردن باكتري‌ها با يكديگر و با دنياي پيرامونشان به حساب مي‌آيد. طي اين فرآيند باكتري‌ها مواد شيميايي مخصوصي را بيرون مي‌فرستند كه اغلب تحت عنوان القاكننده‌هاي خودكار يا از راه دور ناميده مي‌شود.
انتشار اين فرستنده‌هاي شيميايي به فواصل دورتر باعث مي‌شود باكتري‌ها در طي سفرشان و برحسب فاصله با موضع باكتري مادر، با كاهش غلظت مواجه شوند. در نتيجه چنانچه سطوح عامل‌هاي القايي خودكار پايين باشد، معمولا حاكي از وجود يك باكتري تك و تنهاست و سطوح بالاي عامل‌هاي القايي خودكار از حضور شمار بيشتري باكتري حكايت دارد.
در اين ميان، محققان دريافته‌اند به مجرد اين كه سيگنال اين تبادل شيميايي به آستانه‌اي معين يا حد نصاب مورد نظر رسيد، باكتري شروع به تغيير دادن رفتار خود كرده و متعاقب آن، برخي ژن‌ها را روشن و به جريان مي‌اندازد و بعضي را نيز از دور خارج و خاموش مي‌كند.
به اين ترتيب باكتري مزبور به جاي تنها ماندن، به بسته يا محموله‌اي سازمان يافته موسوم به غشاي زيستي بدل مي‌شود. در يك غشاي زيستي باكتري‌هاي مشخصي مسوول حفاظت، برخي عهده‌دار تغذيه و با اين حال شماري نيز مسوول تكثير و نسخه‌برداري هستند.
اما نكته جالب اينجاست كه يك غشاي زيستي مي‌تواند در چيزهاي مختلفي از لايه قهوه‌اي نقش بسته بر سنگ‌هاي رودخانه گرفته تا ماده مخاطي و زرد رنگي كه در خلال بروز يك عفونت ريه و با سرفه خارج مي‌شود، ديده شود.
با اين اوصاف پرسشي كه از سوي محققان مطرح مي‌شود اين است كه به رغم حضور تنها يك باكتري، وقتي سطوح بالايي از مواد القا كننده خودكار وجود دارد، چه اتفاقي روي مي‌دهد.
تاكنون فناوري لازم براي ايجاد قفس‌هاي شيشه‌اي با 20 ميكرومتر عرض كه بتواند باكتري‌هايي با 3 تا 4 ميكرومتر طول را در خود نگاه دارد وجود نداشته است؛ اما در حال حاضر و به لطف پيشرفت‌هاي چشمگيري كه در حوزه فناوري نانو صورت گرفته، دست دانشمندان تا حدي باز شده كه بتوانند اين ريز موجودات را در قفس‌هاي شيشه‌اي به دام بيندازند و به تماشاي باكتري محبوس شده‌اي بنشينند كه در حال صحبت كردن با خودشان هستند.
در حقيقت، باكتري‌هاي محبوس نسبت به اين كه پيام‌ها يا همان ملكول‌هاي دريافت حد نصابشان به گيرنده‌اي نرسيده يا در هيچ مكاني نيستند، آگاهي و اطلاع دارند. از اين رو، چنانچه اين پيك‌هاي شيميايي نتوانند به جايي بروند، به مفهوم آن است كه از باكتري‌هاي بيشتر خبري نيست و چنانچه باكتري‌ها نتوانند جابه‌جا شوند به معناي آن است كه درون يك بافت يا درون سلول ديگري معمولا يك سلول بيگانه‌خوار درشت به دام افتاده‌اند كه در تلاشند اين سلول متجاوز را تخريب كنند.
در هر دو صورت، باكتري نياز به خروج از اين محيط‌ها دارد و در نتيجه به فعال كردن ژن‌هايي اقدام مي‌كنند كه آنها را در فرارشان ياري خواهد كرد.
اما آنچه در حين فرآيند فرار از سوي باكتري‌هاي استافيلي توليد مي‌شود، ليزوزوم است كه همانند بمب‌هاي شيميايي وظيفه خوردن هر چيزي را دارد كه باكتري‌ها با آن در تماس هستند و باكتري آنها را در محيط اطرافش رها مي‌سازد. از آنجا كه قفس باكتري‌ها شيشه‌اي است، ليزوزوم‌ها بي‌اثر هستند، اما باكتري به فعاليت خود مبني بر آغشته‌سازي ديوارهاي قفس با اين مواد ادامه مي‌دهد.
به اعتقاد محققان، حد نصابي از مواد شيميايي در اندازه چند صد بسته باكتري نزديك به همديگر تنها راه پيشروي يك باكتري براي تغيير دادن بيان ژني‌اش محسوب مي‌شود و به عبارتي روش حد نصابي و ايجاد بسته باكتريايي تنها راه واقعي براي سلول‌ها به شمار مي‌رود تا به منظور سازگاري و تطبيق با هر گونه شرايطي كه يك سلول به تنهايي با آن روبه‌رو مي‌شود، به مبارزه بپردازند.
با اين اوصاف و با در نظر گرفتن اين واقعيت كه باكتري‌هاي استافيلي مي‌توانند سبب عفونت‌هاي شديد و تهديدكننده حيات انسان‌ها شوند، دانشمندان معتقدند تحقيقات جديد مي‌تواند در نهايت در زمينه دستيابي به روش‌هاي مناسب پيشگيري از تبديل شدن سلول‌هاي استافيلي منفرد و ديگر عوامل بيماريزا به عفونت‌هاي كاملا رسيده كاربردهاي مهمي داشته باشد.
در همين خصوص، ساير دانشمندان از جمله كري شافر از دانشگاه شيكاگو نيز همصدا با دانشمندان اين پژوهش از اهميت يكسان مفاهيم ضمني تحقيقات جديد براي سرطان خبر مي‌دهد و معتقد است درست همانند باكتري‌هاي استافيلي، يك سلول سرطاني نيز با جدا افتادن از تومور اصلي از پيام‌هاي شيميايي خود استفاده مي‌كند تا نسبت به جايي كه در آن قرار گرفته است، آگاهي پيدا كند.
اين مهم در حالي است كه دانشمندان نسبت به مواد شيميايي مورد استفاده سلول‌هاي سرطاني جابه‌جا شونده كه قصد گسترش بيماري را دارند، شناختي پيدا نكرده‌اند، اما در سايه يافته‌هاي ارزشمند پژوهش حاضر اين اميدواري وجود دارد كه بزودي دستيابي به اين پيام‌هاي شيميايي حاصل شود.
با اين اوصاف، نوع سلول‌هاي مورد بحث چه عوامل بيماريزا و چه سلول‌هاي سرطاني گسترش دهنده بيماري باشند، دانشمندان بر اين باورند كه دانش پزشكي و بويژه زيست شناسي تركيبات شيميايي طبيعي با برخي پرسش‌هاي بغايت پيچيده و بغرنج روبه‌روست، و اين در حالي است كه اگر فرآيند عفونت باكتريايي و همچنين تشكيل كلوني‌هاي سرطاني گسترش يابنده در يك رديف قرار دهيم، با شباهت‌هاي متحير كننده‌اي مواجه مي‌شويم.
از اين رو، دانشمندان بر اين باورند كه نمي‌توان چشم‌انداز روشني كه در سايه شناخت بيشتر رفتار ريز موجوداتي همچون باكتري‌ها براي دانش زيست‌شناسي و پزشكي به ارمغان مي‌آيد، ناديده گرفت.