تکنولوژی

داروخانه طبیعت؟ 'حیوانات چرخی کوچک' ژن‌های باکتری‌ها را برای تولید آنتی‌بیوتیک‌ها می‌دزدند

دانشمندان از آزمایشگاه زیست‌شناسی دریایی (MBL) و دانشگاه آکسفورد دریافته‌اند که روتیفرها، موجودات میکروسکوپی آب شیرین، ژن‌های باکتری‌ها و میکروارگانیسم‌های دیگر را سرقت می‌کنند تا آنتی‌بیوتیک تولید کنند. این نخستین باری است که دانشمندان شاهد استفاده گسترده حیوانات از ژن‌های دزدیده شده برای دفاع خود هستند. این کشف می‌تواند در مبارزه با مقاومت آنتی‌بیوتیکی به ما کمک کند.

بسیاری از آنتی‌بیوتیک‌ها—که نجات دهنده‌های زندگی در پزشکی مدرن هستند—اصلاً توسط دانشمندان ایجاد نشده‌اند. آنها سلاح‌های طبیعت هستند که توسط قارچ‌ها و باکتری‌ها ساخته شده‌اند. متخصصان راه‌هایی برای باز کردن این دفاع‌های طبیعی و ایجاد داروهایی برای مبارزه با عفونت‌ها پیدا کرده‌اند.

متخصصانی از آزمایشگاه زیست‌شناسی دریایی (MBL) و دانشگاه آکسفورد نشان داده‌اند که گونه‌های میکروب آب شیرین یک ترفند منحصر به فرد در آستین خود دارند. این شگفتی‌های کوچک روتیفرها هستند.

هنگامی که روتیفرها به عفونت‌های قارچی دچار می‌شوند، صدها ژن «دزدیده شده» از باکتری‌ها و دیگر میکروارگانیسم‌های آب شیرین را فعال می‌کنند. این ژن‌های دزدیده شده مثل دستورالعمل‌ها عمل کرده و به روتیفرها اجازه می‌دهند که آنتی‌بیوتیک‌های خود را تولید کرده و با عفونت‌ها مبارزه کنند.

«برای روتیفرها، به نظر می‌رسد که این روش خیلی خوب عمل می‌کند: حدود ۷۵٪ از حیوانات در گونه‌های مقاوم روتیفر پس از ابراز یک ژن شبیه آنتی‌بیوتیک، از عفونت جان سالم به در بردند»، ایرینا آرکیپووا، نویسنده همکار مطالعه و دانشمند ارشد در MBL به Interesting Engineering گفت.

این موضوع مهم است زیرا برای اولین بار است که دانشمندان شاهد استفاده گسترده حیوانات از ژن‌های دزدیده شده برای دفاع خود هستند.

دیده شده برای اولین بار

محیط زیست ما از جهانی مخفی از موجودات میکروسکوپی که اطلاعات بسیار کمی درباره‌شان داریم، حمایت می‌کند.

این استعداد پنهان در bdelloid rotifers یا «حیوانات چرخی خزنده» مشاهده شده است. به طور شگفت‌آوری، این روتیفرهای کوچک—که بزرگتر از عرض یک مو نیستند—حیوانات کاملی با سر، دهان، روده ، عضلات و حتی اعصاب هستند.

به نظر می‌رسد که روتیفرها برای میلیون‌ها سال ژن‌های دیگران را جمع‌آوری کرده‌اند، و دانشمندان در جریان بودند. اما این اولین باری است که دانشمندان روتیفرها را در استفاده از آن‌ها برای مبارزه با عفونت‌ها دیده‌اند.

«این پدیده خیلی نامتعارف است، زیرا حیوانات چند سلولی بسیار خوب در محافظت از خطوط تولید مثل خود از DNA خارجی هستند. روتیفرهای بکللویید در این زمینه رکورد تاکنون بررسی شده میان متازوان‌ها را دارند، زیرا ما یک نسبت به طور غیرمعمول بالا از ژن‌های منتقل شده افقی در ژن‌های آن‌ها تشخیص داده‌ایم»، آرکیپووا توضیح داد.

روتیفر بکللویید آلوده. C. G. Wilson 2024

راز دزدی ژن

این ژن‌ها یک کلاس ویژه از آنزیم‌ها را ساخته که آمینو اسیدها را به هم می‌چسبانند تا پپتیدهای غیرریبوزومالی تشکیل دهند.

این کشف می‌تواند در مبارزه با مقاومت آنتی‌بیوتیکی کمک کند. به دلیل مقاوم شدن باکتری‌ها به داروهای فعلی، روتیفرها ممکن است سرنخ‌هایی برای توسعه آنتی‌بیوتیک‌های جدید و ایمن‌تر ارائه دهند.

اما چرا فقط روتیفرها این کار را انجام می‌دهند؟ نویسندگان مطالعه پیشنهاد می‌کنند که این موضوع به نحوه تولید مثل آن‌ها مربوط است. برخلاف اکثر حیوانات، روتیفرها جنسیت ندارند، که تنوع ژنتیکی را محدود می‌کند. دزدیدن ژن‌ها از میکروب‌ها و حتی گیاهان ممکن است روش آن‌ها برای معرفی استراتژی‌های بیولوژیکی جدید برای مبارزه با عفونت‌ها و بقا باشد.

«اگر روتیفرها راهی برای تغییر ژن‌های خود پیدا نکنند، ممکن است منقرض شوند»، تیم بارکلاف، نویسنده همکار مطالعه از دانشگاه آکسفورد، در بیانیه مطبوعاتی گفت.

ما از آرکیپووا درباره مراحل بعدی در تحقیق در مورد امکانات آنتی‌بیوتیک‌های مشتق از روتیفرها سؤال کردیم. آرکیپووا گفت: «مراحل بعدی تحقیق دقیق در مورد ماهیت شیمیایی دقیق ترکیباتی است که روتیفرها می‌توانند تولید کنند و شرایطی که تحت آن‌ها سنتز آن‌ها می‌تواند القا شود را بررسی کنیم.»

«هنوز باید ببینیم چه نوع فشارهایی می‌تواند این خوشه‌ها را فعال کند، که ممکن است سرنخ‌هایی درباره استفاده از آن‌ها در مبارزه با انواع دیگر بیماری‌ها، مانند عفونت‌های باکتریایی، یا برای مقاصد دیگر فراهم کند»، نویسنده افزود.

یافته‌ها در مجله Nature Communications . منتشر شده‌اند.

توسط
Interesting Engineering
منبع
Interesting Engineering
نمایش بیشتر

اخبار مرتبط

بازگشت به بالا