X
تبلیغات
رایتل

اطلاعات علمی جالب

مطالبی جالب و خواندنی

میکروب های خوش خواب

19 آبان 1389 09:19 نویسنده: محمدرضا چاپ

میکروب‌های خوش‌خواب

دانش  - دانشمندان با کشف الگوی خاص بیدار شدن میکروب‌های بیماری‌زا،‌ امیدوارند درمان‌های تازه و متفاوتی برای بیماری‌ها پیدا کنند.

دوره کمون یا نهفتگی،‌ قابلیتی بسیار مفید است. بسیاری از گیاهان و جانوران برای زنده ماندن در زمستان از همین قابلیت استفاده می‌کنند. میکروب‌های هاگ‌دار هم می‌توانند با این روش میلیون‌ها سال زنده بمانند. اما میکروب‌های بدون هاگ که بیشتر گونه‌های میکروبی را تشکیل می‌دهند، چگونه در شرایط نامساعد به بقای خود ادامه می‌دهند؟

دانشمندان، حداقل از دهه 1300 / 1920 احتمال می‌دادند که این نوع میکروب‌ها نیز دارای دوره‌ نهفتگی باشند، اما چگونگی آن هنوز واضح نیست. در گونه‌های بدون هاگ،‌ نشان دادن و تشخیص مستقیم،‌ اثبات بدون ابهام و حتی مطالعه و بررسی در دوران نهفتگی بسیار دشوار است. اما چرا ردیابی این گونه‌ها تا این حد مشکل است؟

پاسخ ساده است:‌ احتمالا این گونه میکروارگانیسم‌ها برای احیای خود مکانیسمی متفاوت از دیگر گونه‌های شناخته‌شده دارند. این میکروب‌ها به جای این که مانند گیاهان،‌ جانوران و گونه‌های هاگ‌دار،‌ بر اساس نشانه‌ها و تغییرات شرایط محیطی بیدار شوند،‌ به طور تصادفی و اتفاقی از دوره نهفتگی خود خارج می‌شوند.

می‌توان موقعیتی را تصور کرد که در آن، جمعیتی از میکروب‌ها در کنار هم قرار گرفته‌اند،‌ در حالی که برخی از آن‌ها فعالند و بقیه در حالت نهفتگی به سر می‌برند. در مواجهه با یک تغییر محیطی نامناسب، ‌اغلب این سلول‌ها وارد حالت نهفتگی می‌شوند تا بتوانند از شرایط نامساعد پیش‌آمده جان سالم به در برند. سپس سلول‌ها انفرادی از نهفتگی خارج می‌شوند. این خروج از دوره نهفتگی بر اثر رویدادهایی نادر و لزوما تصادفی مانند تغییر در آشکارسازی دستورات یک ژن غالب اتفاق می‌افتد.

بیایید سلول‌هایی را که بیدار می‌شوند، پیشاهنگ بنامیم. اگر شرایط نامساعد ادامه یابد، میکروب پیشاهنگ می‌میرد؛ اما اگر میکروب پیشاهنگ در شرایطی قرار گیرد که قابلیت رشد داشته باشد،‌ جمعیت تازه‌ای ایجاد می‌کند. در برخی گونه‌ها،‌ با قرار گرفتن در شرایط مساعد رشد،‌ میکروب‌های پیشاهنگ با سیگنال‌هایی،‌ سایر میکروب‌های در خواب را بیدار می‌کنند.

احیای مردگاناین الگوی احیای غیرمعمول که با الگوی احیای دیگر میکروب‌ها متفاوت است و از انتظار دانشمندان هم بسیار فاصله دارد،‌ به سادگی ممکن است نادیده گرفته شود. ممکن است پژوهشگری طی آزمایش‌های خود به شواهدی از احیا برخورد کند، اما به دلیل طبیعت تصادفی این رویداد،‌ احتمال تکرار مجدد آن در آزمایش‌های بعدی بسیار کم است و در نتیجه، پژوهشگر ممکن است همان نتایج و شواهد صحیحی را هم که از قبل بدست آورده بود،‌ کنار بگذارد. از سوی دیگر،‌ ممکن است پژوهشگرانی که روی احیای میکروب‌های نهفته کار می‌کنند،‌ متوجه شوند که به طور اتفاقی و کاملا بیهوده سعی در احیای سلول‌های مرده‌ داشته‌اند و نتایج منفی این آزمایش‌ها نادرست بوده است.

نظریه میکروب‌های پیشاهنگ به خوبی می‌تواند عود مجدد و تصادفی برخی بیماری‌ها را،‌ مانند آن‌چه در بیماری سل روی داد، توضیح دهد. فرض کنید جمعیت کوچکی از سلول‌هایی که در حالت نهفتگی خود قرار دارند،‌ هم از سیستم ایمنی بدن میزبان و هم از آنتی‌بیوتیک‌ها جان سالم به در برند ( با توجه به این نکته که هدف اصلی آنتی‌بیوتیک‌های امروزی،‌ سلول‌های فعال و در حال رشد است). بنابراین احتمال عود مجدد بیماری به تعادل بین احیای سلول‌های پیشاهنگ و توانایی سیستم ایمنی در نابود کردن زایش آن‌ها بستگی دارد. وقتی عامل بیماری‌زا موفق شود، به نظر می‌رسد که بیماری به طور اتفاقی عود کرده باشد.

اگر واقعا میکروب‌ها به همین شکل عمل کنند،‌ این نظریه معنای زیادی خواهد داشت. اگر مکانیسم مولکولی شکل‌گیری سلول‌های پیشاهنگ شناخته شود، شاید پژوهشگران بتوانند راهی پیدا کنند که احتمال احیای آن‌ها بسیار کم شود. در این صورت،‌ جمعیتی از میکروب‌ها که برای همیشه به حالت نهفتگی باقی خواهند ماند،‌ چندان خطرناک نخواهد بود؛ یا این‌که پژوهشگران شاید بتوانند راهی پیدا کنند که همه سلول‌ها را تبدیل به سلول پیشاهنگ کنند و در زمانی که فعال و آسیب‌پذیر می‌شوند، ‌همه‌شان را با دارو از بین ببرند.

علاوه بر این، مدل سلول‌های پیشاهنگ می‌تواند طبیعت مقاوم‌ها را تعریف کند. مقاوم‌ها،‌ دسته کوچکی از سلول‌ها هستند که با وجود این‌که از نظر ژنتیکی از خانواده سلول‌های آسیب‌پذیر شناخته می‌شوند (در مقایسه با سلول‌هایی که به دلیل تغییرپذیری ژنتیکشان در برابر آنتی‌بیوتیک‌ها مقاومند)، ‌اما نسبت به بسیاری از آنتی‌بیوتیک‌ها مقاومت بسیاری نشان می‌دهند. نظریه‌های پیشین بر این باور بود که جمعیت میکروب‌ها، سلول‌های خاص و اختصاصی‌شده‌ای دارند که می‌توانند از آنتی‌بیوتیک‌ها جان سالم به در برند و زمانی که شرایط مساعد شد، شروع به رشد کنند. اما روشن نبود که چه‌طور سلول‌های مقاوم قادرند لحظه‌ای پیش از حمله آنتی‌بیوتیک‌ها به حدی از نهفتگی برسند که آسیب نبینند و بعد از گذشتن از خطر،‌ به اندازه‌ای فعال شوند که بتوانند جمعیت جدیدی تشکیل دهند.

در مدل جدید،‌ این‌طور فرض می‌شود که اساسا سلول‌های نهفته‌ای که از آنتی‌بیوتیک‌ها جان سالم به در می‌برند، نسبت به سلول‌های مقاوم، خیلی بیشترند. این سلول‌های نهفته رشد نمی‌کنند،‌ به همین دلیل یا نادیده گرفته می‌شوند و یا مرده فرض می‌شوند. در واقع، پژوهشگران این سلول‌ها را در نظر نمی‌گیرند. اگر چنین فرض کنیم که این انبوه سلول‌های نهفته، قبل،‌ بعد و در طول مدت حضور آنتی‌بیوتیک‌ها، تعداد اندکی سلول‌های پیشاهنگ تولید کنند؛‌ آن وقت نتیجه منطقی است. سلول‌های مقاومی که می‌بینیم همان سلول‌های اندک پیشاهنگی تولید شده‌اند،‌ در حالی که انبوه سلول‌های زنده دیگری که در حالت نهفتگی قرار دارند،‌ دیده نمی‌شوند.

پیشاهنگان جان به در برده
رویکرد دوره نهفتگی و سلول‌های پیشاهنگ، به توضیح تفاوت معنادار سلول‌های شمارش‌شده به ازای هر ظرف، یعنی اختلاف فاحش تعداد بالای سلول‌های یک نمونه با تعداد کم کولونی‌های این سلول‌ها در محیط آزمایشگاهی، هم کمک می‌کند. این پدیده، اول بار در اواخر قرن نوزدهم مشاهده شد و از آن زمان به قدیمی‌ترین مسئله حل نشده در علم میکروبیولوژی تبدیل شده است.

نمونه‌های محیطی، اغلب حاوی ده‌ها هزار گونه از سلول‌ها هستند که اکثر آن‌ها برای هر جمعیت سلولی، تنها دارای مشتی اندک از آن سلول‌ها است. معمولا جمعیت کم به معنای غیرفعال بودن و قرار داشتن در حالت نهفتگی است. از لحاظ آماری، در همان زمان تنها اقلیت کوچکی از این جمعیت‌های کمیاب و نهفته ممکن است دارای سلول‌های پیشاهنگ باشند. بنابراین اکثریت غالب جمعیت این سلول‌ها رشد نمی‌کنند،‌ چه شرایط محیطی مساعد باشد و ‌چه نباشد. در واقع،‌ پیشاهنگ‌ها در هر جمعیتی از این نوع سلول‌ها، پس از گذشت مدتی طولانی از دوران نهفتگی پدیدار می‌شوند. اما‌ در پژوهش‌های آزمایشگاهی، عملا‌ تا این مدت سپری شود،‌ یا ظرف آزمایش را دور انداخته‌اند و یا سایر گونه‌ها که رشد سریع‌تری دارند، با رشد بیش از حد خود ظرف آزمایش را پر کرده‌اند.

با این رویکرد، ‌می‌توان به راه‌های زیادی برای حل مسئله تفاوت در میکروب‌های نادیده گرفته‌شده رسید. می‌توان سلول‌ها را به طور مجزا کشت کرد و به آن‌ها زمان کافی برای تولید سلول‌های پیشاهنگ را داد،‌ بدون این که رشد سلول‌های سریع‌تر مانع آن‌ها بشود. هم‌چنین پژوهشگران می‌توانند تلاش کنند تا اگر واقعا مواد سیگنال‌دهنده‌ای توسط سلول‌های پیشاهنگ تولید می‌شوند، ‌آن‌ها را شناسایی کنند و این مولکول‌ها را برای بیدار کردن سایر سلول‌ها و خویشاوندشان به کار برند.

مدل سلول‌های پیشاهنگ پیش‌گویی‌های دیگری هم دارد. برای مثال، بر طبق این مدل، یک گونه میکروب در طول یک نهفتگی طولانی،‌ کولونی‌هایش را در یک زمان خاص تولید نمی‌کند،‌ بلکه به طور پیوسته و در طول کل آزمایش کشت،‌ تشکیل کولونی‌ها ادامه خواهد داشت. آزمودن این پیش‌بینی و پیش‌بینی‌های دیگری نظیر آن‌ بسیار ساده است و تعداد زیادی از آن‌ها هم‌اکنون در آزمایشگاه دانشکده زیست‌شناسی دانشگاه نورث‌استرن،‌ آمریکا در حال انجام است.

نظرات (1)
برای نمایش آواتار خود در این وبلاگ در سایت Gravatar.com ثبت نام کنید. (راهنما)
نام :
ایمیل (پنهان میماند) :
وب/وبلاگ :
متن نظر :
محمد حسین http://www.isam.blogfa.com
سلام
وبلاگ خوب و مفیدی دارید.
به ما هم سر بزنید: www.isam.blogfa.com
موفق باشید
امتیاز: 0 0