دزدیدن دستورالعمل آنتی بیوتیکی باکتری ها توسط روتیفرها

به گزارش روابط پایگاه اطلاع رسانی علوم آزمایشگاهی ایران، طبق یک مطالعه جدید، گروهی از حیوانات کوچک و آب شیرین با استفاده از دستور العمل های آنتی بیوتیکی که از باکتری ها دزدیده شده اند از خود در برابر عفونت محافظت می کنند. به این موجودات کوچک bdelloid rotifers می گویند که به معنای (چرخ خزنده حیوانات) است. آنها مانند حیوانات دیگر دارای سر، دهان، روده، ماهیچه ها و اعصاب هستند، اگرچه وسعت آنها از یک مو کمتر است.

این مطالعه نشان داد که وقتی این روتیفرها به عفونت مبتلا می شوند، صدها ژن را فعال می کنند که از باکتری ها و سایر میکروب ها در DNA آنها کپی شده است. برخی از این ژن ها آنتی بیوتیک و سایر مواد شیمیایی محافظ در برابر بیماری تولید می کنند.

دکتر کریس ویلسون، سرپرست تیم تحقیق، از دپارتمان زیست شناسی دانشگاه آکسفورد، گفت: وقتی کد DNA را ترجمه کردیم تا ببینیم ژن های دزدیده شده چه می کنند، شگفت زده شدیم. ژن های اصلی دستورالعمل هایی برای مواد شیمیایی بودند که ما فکر نمی کردیم حیوانات بتوانند آن ها را بسازند - آنها شبیه دستور العمل هایی برای آنتی بیوتیک ها بودند.

تحقیقات قبلی نشان داد که روتیفرها میلیون ها سال است که DNA را از محیط اطراف خود می گیرند، اما مطالعه جدید اولین مطالعه ای بود که آنها را به طور فعال با استفاده از این ژن ها علیه بیماری ها کشف کرد. هیچ حیوان دیگری برای (دزدیدن) ژن در این مقیاس بزرگ شناخته نشده است.

آنتی بیوتیک ها، مانند پنی سیلین، برای مراقبت های بهداشتی مدرن ضروری هستند، اما اکثر آنها توسط دانشمندان اختراع نشده اند. در عوض، آنها به طور طبیعی توسط قارچ ها و باکتری ها در طبیعت تولید می شوند و انسان ها می توانند نسخه های مصنوعی آن را برای استفاده به عنوان دارو بسازند.

مطالعه جدید که امروز در مجله Nature Communications منتشر شد، نشان می دهد که روتیفرها ممکن است کاری مشابه انجام دهند.

دانشمندان فکر می کنند روتیفرها می توانند سرنخ های مهمی را در شکار داروهای آینده برای درمان عفونت های ناشی از باکتری ها یا قارچ ها در انسان و سایر حیوانات ارائه دهند.

آنتی بیوتیک ها در حال کم تر شدن هستند، زیرا میکروب های ایجادکننده بیماری به گونه ای تکامل یافته اند که مقاوم شده اند و دیگر به درمان پاسخ نمی دهند. سازمان بهداشت جهانی اخیراً زنگ خطر را به صدا درآورده و در گزارشی در ژوئن درباره نیاز مبرم به تولید آنتی بیوتیک های جدید برای مقابله با تهدید مقاومت هشدار داده است.

دکتر روبن ناول، یکی از نویسندگان این مطالعه، از دانشگاه استرلینگ گفت: دستور العمل هایی که روتیفرها استفاده می کنند با ژن های شناخته شده در میکروب ها متفاوت است. آنها به همان اندازه طولانی و پیچیده هستند، اما بخش هایی از کد DNA تغییر کرده است. ما فکر می کنیم که این دستور غذا با یک فرآیند تکامل برای ساخت مواد شیمیایی جدید و متفاوت در روتیفرها تغییر کرده است. این هیجان انگیز است زیرا ممکن است ایده هایی برای داروهای آینده ارائه دهد.

یکی از مشکلات توسعه داروهای جدید این است که بسیاری از مواد شیمیایی آنتی بیوتیک ساخته شده توسط باکتری ها و قارچ ها سمی هستند یا در حیوانات دارای عوارض جانبی هستند. فقط تعداد کمی می توانند به درمان هایی تبدیل شوند که میکروب های مضر را به طور ایمن از بدن انسان پاک کنند.

اگر روتیفرها در حال حاضر مواد شیمیایی مشابهی را در سلول های خود می سازند، محققان فکر می کنند که می توانند راه را به سمت داروهایی هدایت کنند که استفاده از آنها در حیوانات دیگر، از جمله افراد، ایمن تر است.

برخی از ژن های دزدیده شده روتیفرها را قادر می سازند تا آنزیم های غول پیکری به نام سنتتاز بسازند که آنتی بیوتیک ها و سایر مواد شیمیایی پیچیده را قدم به قدم در یک خط مونتاژ کنار هم قرار می دهند. حیوانات دیگر فاقد این توانایی هستند، اما محققان ده ها ژن سنتتاز را در DNA روتیفرها یافتند و اکنون در حال برنامه ریزی برای مطالعه مواد شیمیایی تولید شده توسط آنها هستند.

یک سوال بزرگ برای دانشمندان این است که چرا روتیفرها تنها حیوانات شناخته شده ای هستند که این ژن های مفید را از میکروب ها با این نرخ بالا قرض می گیرند.

پروفسور تیم باراکلاف، یکی از نویسندگان این مطالعه از دانشگاه آکسفورد، گفت: ما فکر می کنیم که ممکن است با واقعیت عجیب دیگری در مورد این روتیفرها مرتبط باشد. برخلاف سایر حیوانات، ما هرگز نر نمی بینیم. مادران روتیفر تخم هایی می گذارند که بدون نیاز به رابطه جنسی یا لقاح به صورت نسخه های ژنتیکی از خودشان بیرون می آیند.

طبق یک نظریه، حیواناتی که خود را به این شکل کپی می کنند، می توانند آنقدر شبیه به هم شوند که می توانند جمعیت را آسیب پذیر کنند. پروفسور باراکلاف توضیح داد: اگر کسی به بیماری مبتلا شود، بقیه نیز مبتلا می شوند." اگر راهی برای تغییر ژن های خود پیدا نکنند، ممکن است منقرض شوند. این ممکن است توضیح دهد که چرا این روتیفرها ژن های زیادی را از مکان های دیگر قرض گرفته اند، به ویژه هر چیزی که به آنها کمک می کند تا با عفونت ها مقابله کنند.

دکتر ناول فکر می کند که از روتیفرها و DNA به سرقت رفته آنها چیزهای بیشتری می توان آموخت. ما دریافتیم که روتیفرها از صدها ژن استفاده می کنند که در حیوانات دیگر دیده نمی شود. دستور العمل های آنتی بیوتیکی هیجان انگیز هستند و برخی از ژن های دیگر حتی به نظر می رسد که از گیاهان گرفته شده اند. این یافته ها بخشی از یک داستان رو به رشد در مورد چگونگی و چرایی جابجایی ژن ها بین انواع مختلف زندگی است.

مطالعه (روتیفرهای Bdelloid ژن های بیوسنتزی افقی را علیه یک پاتوژن قارچی مستقر می کنند) در Nature Communications منتشر شده است.

تصویر: روتیفر از گونه Adineta ricciae با طول حدود یک چهارم میلی متر که به تازگی از یک عفونت تهدید کننده جان سالم به در برده است. در سمت چپ، دو چشم قرمز روی سر آن دیده می شود.