علم ميکروبيوم‌شناسي درآغاز راه

ميکروبيوم‌ها چه هستند؟

ميکروبيوم‌ها به‌تدريج به موضوعات بسيار موردتوجه پژوهشگران تبديل مي‌شوند. اين گروه‌هاي ميکروبي رابطه همزيستي با جانور ميزبان دارند، به اين معنا که مي‌توانند هم هم‌سفره باشند و هم بيماري‌زا. به تمام باکتري‌ها، قارچ‌ها و ديگر ميکروب‌هايي که در بدن انسان زيست مي‌کنند، ميکروبيوم گفته مي‌شود. هزاران ميليارد ميکروب در درون بدن انسان وجود دارند که نقشي حياتي در سلامت ما بازي مي‌کنند، از مبارزه با انواع بيماري‌ها گرفته تا حفظ تعادل سيستم ايمني بدن. سياره ما محل زيست گونه‌هاي فراوان ميکروبيوم‌ها است، از آن‌ها که در قعر اقيانوس‌ها يا قله آتش‌فشان‌ها زندگي مي‌کنند تا ميکروب‌هايي که در يخبندان قطب هم مي‌توانند زنده بمانند. اين ميکروبيوم‌ها ابزاري در خدمت محيط زيست هستند؛ مثلاً، ميکروب‌هاي موجود در اقيانوس‌ها نيمي از اکسيژن موردنياز ما براي تنفس را تأمين مي‌کنند.

دوباره نگاه کنيم

دکتر ميلر، از کارشناسان اين رشته عقيده دارد، ابتکار عمل درباره تحقيقات مربوط به ميکروبيوم‌ها به ما امکان مي‌دهد، بتوانيم توضيحي بنيادي ارائه کنيم که چرا چيزها در وضع فعلي هستند. «مانند آنکه ما با يک تلسکوپ انکساري براي اولين به آسمان چشم بدوزيم و با تعجب بگوييم، آن بالا چه خبر است؟! اين چيزها آنجا چه مي‌کنند و کارشان چيست؟!» محققان قرن‌هاست درباره ميکروب‌ها بررسي مي‌کنند. در اواسط قرن 16 بود که آنتوني ون لوونهوک با استفاده از يک ميکروسکوپ ابتدايي مشاهده کرد که در يک قطره آب تعداد زيادي موجود کوچک زنده شنا مي‌کنند. در دهه‌هاي اخير، ميکروبيولوژيست‌ها طرح شگفت‌انگيز و متنوع خود را ارائه دادند. دانشمندان تاکنون در قلمرو حيوانات حدود 40 راسته را شناسايي کرده‌اند، درحالي‌که تعداد راسته‌هاي ميکروب‌ها به بيش از هزار عدد مي‌رسد. دکتر مارگرت نگاي از نويسندگان هر دو مطلب مي‌گويد: «گياهان و جانوران درواقع حاشيه‌هاي از دنياي گسترده ميکروب‌ها هستند.»

هنوز پاسخي داده نشده است

هر يک از گروه‌هاي ميکروبي مي‌توانند سخت پيچيده باشند. يک ميکروبيوم انساني مي‌تواند هزاران ميليارد ميکروب ايجاد کنند که هر يک به هزاران گونه مختلف تقسيم شوند. دانشمندان تاکنون حتي نتوانسته‌اند به سؤالات پايه‌اي درباره عملکرد ميکروبيوم‌ها پاسخ دهند. در نشريه ساينس، 48 ميکروب‌شناس برخي از رازهاي اين موضوع را توضيح داده‌اند. هر ميکروبيومي ممکن است تغيير کند و گاهي ممکن است، اين تغييرات شديد باشند.

فوران نفت در دکل دريايي ديپ واتر هوريزن در خليج مکزيک برخي از ميکروب‌ها را جايگزين ميکروب‌هاي ديگر کرده است. همچنان که يک عفونت روده‌اي مي‌تواند گونه‌هاي ميکروب‌هايي که براي بدن انسان ضروري هستند، از بدن خارج کند. هرچند اين اختلالات ممکن است مشابه هم نباشند، اما دانشمندان عقيده دارند که ميکروب‌هاي ناسالم ردپاي يکسان و مشخصي را بر جا مي‌گذارند. پي بردن به اين ردپاها به ما امکان مي‌دهند تا بتوانيم اين گروه‌ها را کنترل کنيم. تا امروز استفاده از ميکروبيوم‌ها توانسته برخي موفقيت‌ها را به دنبال داشته باشد. بهترين مثال آن، روشي درماني است که به آن پيوند مدفوع گفته مي‌شود و در اين روش بيماراني که در معرض عفونت‌هاي کشنده روده‌اي هستند مي‌توانند با دريافت مدفوع از شخص سالم مداوا شوند. البته، دانشمندان هنوز توضيحي براي آنکه چگونه مي‌شود که باکتري‌هاي فرد سالم مي‌توانند با بيماري مبارزه کنند، ندارند. درک راز چگونگي اين تأثير شايد بتواند راه را براي درمان ساير بيماري‌ها مانند چاقي يا پوسيدگي دندان با استفاده از ميکروبيوم‌ها هموار کند.

ميکروبيوم‌ها همه جا هستند

به نظر دکتر ميلر مي‌توان از ميکروبيوم‌هاي خارج از بدن انسان هم استفاده بهتر کرد، مثلاً با کنترل ميکروبيوم‌ها در مزارع ميزان بارآوري محصولات کشاورزي را افزايش داد. در توندرا، ميکروبيوم‌هاي بسياري گاز متان متصاعد مي‌کنند که اين پديده به گرم‌تر شدن دماي زمين کمک مي‌کند. با فهميدن کارکرد اين ميکروبيوم‌ها مي‌توان جلوي تأثيرات مخرب آن‌ها بر هواي زمين را گرفت. دکتر ميلر هشدار مي‌دهد، ميکروبيوم‌ها آن‌قدر پيچيده هستند که سال‌ها وقت مي‌برد تا بتوانيم درک درستي از عملکرد آن‌ها داشته باشيم. «بايد خود را براي تلاشي درازمدت آماده کنيم. ما به افق‌هاي دور نگاه مي‌کنيم، درحالي‌که براي رسيدن به آن افق‌ها موانع زيادي در راه هستند.»

ابزارها را نو کنيم

کارشناسان اين رشته عقيده دارند، براي پا گذاشتن در راه طولاني درک عملکرد ميکروبيوم‌ها بايد براي تحليل داده‌ها ابزارهاي نويي پيدا کنيم. مثلاً، براي فهم بهتر رفتار ميکروب‌ها بايد راه‌هاي بهتري براي ديدن فعاليت دروني مولکول‌هاي ميکروب‌ها به وجود بيايند. در چند سال گذشته برخي بنيادهاي علمي مانند بنياد کاولي که مرکز آن در کاليفرنيا قرار دارد، ميزبان جلساتي با حضور ميکروب‌شناسان برجسته جهاني بوده است تا درباره سمت‌وسوي درست تحقيقات ميکروبيوم‌ها به بحث بپردازند.

نويسندگان مطلب نشريات ساينس و نيچر از دولت آمريکا خواسته‌اند تا در تلاش‌هاي تحقيقاتي درباره ميکروبيوم‌ها با ساير کشورها نقش هماهنگ‌کننده داشته باشد. گروه سياست‌گذاري علوم و فناوري کاخ سفيد با برگزاري جلسات مشترک و فراخوان عمومي براي اطلاعات «تلاش کرده است، تحقيقات ميکروبيوم‌ها در بخش‌هاي مختلف را يکپارچه کند.» گزارش اين گروه درباره چگونگي اين کار و تخصيص بودجه براي تحقيقات تا پايان سال ميلادي منتشر خواهد شد.