دراسة: بكتيريا الكهوف تساعد في تطوير المضادات الحيوية

يقول البروفيسور هيزل بارتون إنه يمكن للبكتيريا التي توجد في الكهوف أن تعطينا أفكارا جديدة قد تساعد في إنتاج المضادات الحيوية التي نحتاجها في مواجهة الجراثيم التي يمكنها أن تقاوم العقاقير الطبية.
ويضيف أنه عندما نتحدث عن الكهوف، فإن كل ما يتبادر إلى الذهن لأول وهلة لن يكون له علاقة بالبكتيريا أو المضادات الحيوية. إلا أن تلك البيئات المعزولة والمقفرة قد تحوي المفتاح الذي سنفهم بشكل أفضل من خلاله صراعنا الطويل مع البكتيريا المقاومة للدواء.

وتعد المضادات الحيوية بمثابة المفتاح، الذي صمم ليتواءم مع الأقفال الجزيئية الضرورية لقتل البكتيريا. حيث إنها تتشكل بنفس الأنماط الخلوية لصد التركيبات الخطيرة داخل الخلية أو تقييدها أو حتى القضاء عليها.

ومن ثم، فإن الخلية إما أن تفقد وظيفتها، أو أن تتداعى، أو تموت. فالمضادات الحيوية بارعة في استهداف خلية واحدة من بين كميات هائلة من الخلايا وإصابتها دون أدنى نسبة خطأ، لتكون بذلك أحد أهم الاكتشافات الطبية في القرن العشرين.

شبكة عنكبوتية

وكيميائيا، تعد المضادات الحيوية أكثر تعقيدا من العقاقير المضادة للأورام السرطانية والمضادات الفيروسية، حيث تبدو أشبه بشبكة عنكبوتية ذات أنماط متشابكة معقدة من الروابط الكيميائية.

ويزيد هذا التركيب المعقد للمضادات الحيوية من صعوبة تعامل الكيميائيين معها، للدرجة التي تجعل من تصميمها أو تخليقها أمرا شبه مستحيل. وهذا ما يجعلنا غالبا ما نعزو سر هذا الاكتشاف إلى الطبيعة.

ومن بين الأعداد الهائلة من المضادات الحيوية التي أنتجت في السوق خلال الستين سنة الماضية، يجري استخراج 99% من الميكروبات، وخصوصا من البكتيريا والفطريات الموجودة في التربة.

إلا أن هذا المصدر من التركيبات بدأ في النضوب، مما يزيد من أهمية الالتفات إلى بيئات أكثر انعزالا وقسوة.

وتعتبر الكهوف بيئات معزولة، حيث كانت المياه تنحت في صخورها لملايين السنين. وفي بيئة معزولة كهذه لا تدخلها أشعة الشمس ولا أية جزيئات غذائية أخرى من سطح الأرض، يكون على الميكروبات أن تتكيف مع حياة مقفرة تماما.

يقول بارتون إنه خلال عمله داخل الكهوف، توصل إلى أن مثل تلك الميكروبات لها قدرة عالية على التكيف مع الجوع.

وبما أن العديد من تلك الميكروبات انخرط في رحلة بحث لا تنتهي عن الغذاء، أصبحت لا تستطيع أن توقف نظام الاقتيات لديها. ومن ثم فإنها تنهك نفسها لتصل في نهاية الأمر إلى مرحلة الموت.

إلا أن البعض الآخر من تلك الميكروبات ماهر في أن يعيش بأقل قدر ممكن من الطاقة، حيث يمكنه أن يقتات على اللدائنيات التي تخرج من مخلفات البلاستيك في المعامل.

سلوك غالب

والبعض منها يتحايل ويعمل على تصيد أنواع البكتيريا الأخرى وافتراسها للحصول على المصادر التي يحتاجها للعيش.

ويقول بارتون: "من بين 4 آلاف نوع بكتيري عملنا على تربيتها داخل بيئة الكهوف، والتي يوجد منها ألف نوع جديد، فإن سلوك الغالب منها يتغير عن نظيره من البكتيريا من خارج تلك البيئة."

وما يجعل تلك البكتيريا متميزة، يجعل منها أيضا أهدافا مثالية لاكتشاف مضادات حيوية جديدة.

وقال بارتون إنه بالتعاون مع برايان باكمان من جامعة فانديربيلت، فحصا الاثنان بعض العينات لتركيبات جديدة مضادة للميكروبات.

وأضاف أن عينة واحدة تمكنت من استخراج 38 تركيبة مضادة للميكروبات، بما في ذلك ما يظهر على أنه مضاد حيوي جديد.

وحتى توضع النظرية لذلك، فإن هناك ما لا يزيد عن 100 مضاد حيوي لم يتم توصيفه من قبل، وأن عينة واحدة من الكهف أنتجت ما يقرب من ثلث تلك التركيبات.
والسؤال هنا: ما الذي يجعل من البكتيريا داخل تلك الكهوف غنية بالمضادات الحيوية؟
وتكمن الإجابة غالبا في فكرة البعد والانعزال.

فقد جمعت تلك البكتيريا من كهف عميق معزول يعرف بكهف ليتشوغويلا الواقع في نيو ميكسيكو في الولايات المتحدة الأمريكية، وهو كهف عميق كان قد تشكل منذ ما يربو على أربعة ملايين عام بفعل الحمض الكبريتي من المياه الجوفية.

ويتجاوز عمق الكهف 1200 قدم، ويتطلب الهبوط من قمة الجبل باستخدام مجموعة من الحبال للوصول إلى موقع العينات.

ويؤكد بارتون على أن عمل العينات غالبا ما يحدث في مناطق نائية، تستدعي من الفريق أن يخيم تحت الأرض لأيام.
كما يشير هذا البعد في المكان أيضا إلى أن هذه البكتيريا لم تطرأ عليها أية اضطرابات، ومن الممكن أن تجمع العينات من مناطق لم تطرأ عليها أية اضطرابات من أي نوع لملايين السنين.
مواجهة
وبدون المؤثرات الخارجية، يمكن للتجمعات الميكروبية في تلك البيئات أن تستمر في التطور داخل بيئة معزولة، لتخرج من ذلك بحلول جديدة للمشكلات التي تواجه نظراءها من الميكروبات من خارج تلك البيئة.

وتعتبر بيئة الكهف مكانا قاسيا للعيش، حيث المصادر المحدودة للطعام والأغذية الأساسية، مما يجبر تلك الميكروبات على الصراع فيما بينها على تلك المصادر المحدودة.

ولاختبار مدى تعرض البكتيريا للمضادات الحيوية، يقول بارتون إنه، وبالتعاون مع غيري رايت من جامعة ماكماستر بكندا، فحص 93 من الأربعة آلاف بكتيريا المعزولة.
وعلى الرغم من حقيقة أن تلك الكائنات الحية كانت معزولة لملايين السنين، ولم يكن لها أن تتعرض لمضادات حيوية من صنع الإنسان، إلا أنها قاومت كل أنواع المضادات الحيوية التي تستخدم الآن.
فبما أن بعض الميكروبات المعزولة ممن يقوم بارتون بدراستها تنتج أعدادا وافرة من المضادات الحيوية، يقاوم البعض منها أعدادا هائلة من المضادات الحيوية أيضا. حيث استطاع ميكروب معزول واحد أن يقاوم بمفرده 14 نوعا مختلفا من المضادات الحيوية.

ويضيف بارتون: "تمكنا أيضا من التعرف على آليةٍ لمقاومة المضادات الحيوية لم تكن تعرف من قبل."


ويتساءل : "أيعني ذلك أنه مهما تعددت المحاولات، فإننا لن نربح أبدا المعركة بيننا وبين الميكروبات؟"

ويضيف: "من المؤكد أن يعني ذلك أن مقاومة المضاد الحيوي تقترن بالبكتيريا. بينما لن يعط تغيير سلوكنا في الوصف الطبي للمضاد الحيوي وإساءة استخدامه الفرصة في أن نتغلب عليه."

كما قال إن ذلك يعني أيضا "أن هناك بيئات فريدة من نوعها لم تفحص بشكل جيد بعد، تحوي ميكروبات لم نبدأ في فهمها إلا مؤخرا، يمكن أن يكون لديها المفتاح لعقار جديد."