باکتری های باستانی روده در خطر نابودی؛ زندگی صنعتی چه تغییری در میکروبیوم انسان ایجاد کرده است؟

روده انسان میزبان مجموعه بزرگی از میکروب هاست که در فرایندهای مختلف بدن نقش دارند. برخی از این میکروب ها ممکن است هزاران سال در کنار انسان زندگی کرده و از نسلی به نسل دیگر منتقل شده باشند. با این حال، پژوهشی جدید نشان می دهد بسیاری از گونه های باکتریایی که هنوز در روده برخی جوامع بومی وجود دارند، در جمعیت کشورهای صنعتی بسیار نادر شده اند یا دیگر شناسایی نمی شوند.

پژوهشگران با مقایسه میکروبیوم روده دو جامعه بومی در آمریکای جنوبی و آفریقا، شواهدی از تاریخچه مشترک این باکتری ها پیدا کرده اند. یافته ها این احتمال را مطرح می کنند که سبک زندگی صنعتی، تغییرات غذایی و دگرگونی های محیطی ممکن است با از دست رفتن بخشی از تنوع میکروبی روده انسان ارتباط داشته باشند. با این حال، هنوز مشخص نیست این تغییرات دقیقا چه تاثیری بر سلامت انسان دارند.

میکروبیوم روده چیست و چرا اهمیت دارد؟

میکروبیوم روده به مجموعه میکروب های ساکن دستگاه گوارش، از جمله باکتری ها، گفته می شود. این موجودات میکروسکوپی در محیطی زندگی می کنند که شرایط آن تحت تاثیر تغذیه، محیط زندگی و تماس با دیگر افراد قرار دارد. ترکیب میکروبیوم در طول زندگی تغییر می کند و برخی میکروب ها ممکن است برای مدت طولانی در جمعیت های انسانی باقی بمانند.

باکتری های روده در فرایندهایی مانند تجزیه برخی اجزای غذایی، تولید مواد متابولیک و تعامل با سیستم ایمنی نقش دارند. به همین دلیل، دانشمندان بررسی می کنند که تغییر در ترکیب این مجموعه چگونه ممکن است با سلامت یا بیماری ارتباط پیدا کند.

پژوهشگران چگونه باکتری های باستانی روده را شناسایی کردند؟

جاستین سوننبرگ، میکروب شناس دانشگاه استنفورد، و همکارانش برای بررسی تاریخچه باکتری های روده، اطلاعات دو جامعه بومی را مقایسه کردند: قوم سیمانه در منطقه آمازون بولیوی و قوم هادزا در شمال تانزانیا. سبک زندگی این دو جامعه با جمعیت های صنعتی تفاوت دارد و بررسی آنها می تواند اطلاعاتی درباره تنوع میکروبی روده انسان فراهم کند.

پژوهشگران ۱۳۳ نمونه مدفوع از ۸۵ نفر از قوم سیمانه جمع آوری کردند و DNA میکروب های موجود در نمونه ها را بررسی کردند. آنها با استفاده از این اطلاعات، ۱۲ هزار و ۷۴۶ ژنوم میکروبی را بازسازی کردند. سپس نتایج را با داده های پیشین مربوط به ۱۳۷ نفر از قوم هادزا مقایسه کردند.

نتایج این مقایسه نشان داد:

• از میان ۱۴۰۸ گونه میکروبی شناسایی شده در نمونه های قوم سیمانه، تعداد ۱۲۳۱ گونه در نمونه های قوم هادزا نیز وجود داشت.
• از میان گونه های مشترک این دو جامعه، ۸۴۸ گونه در جمعیت های کشورهای صنعتی بسیار نادر بودند یا شناسایی نمی شدند.

این شباهت ها نشان می دهند که دو جامعه با وجود فاصله جغرافیایی زیاد، بخش قابل توجهی از گونه های باکتریایی مشترک دارند. پژوهشگران احتمال می دهند که برخی از این میکروب ها از نیاکان دور آنها به ارث رسیده باشند.

چگونه مشخص شد باکتری ها از نیاکان انسان به ارث رسیده اند؟

وجود یک گونه باکتریایی مشترک در دو جمعیت به تنهایی ثابت نمی کند که آن میکروب از گذشته های دور در بدن نیاکان آنها وجود داشته است. ممکن است باکتری ها در دوره های جدیدتر و از طریق تماس با افراد دیگر میان جمعیت ها منتقل شده باشند. برای بررسی این احتمال، پژوهشگران به جای تمرکز صرف بر گونه ها، سویه های مختلف هر باکتری را نیز مقایسه کردند.

سویه ها نسخه های ژنتیکی متفاوتی از یک گونه باکتریایی هستند. محققان ۶۳۶ گونه را بررسی کردند که اطلاعات DNA کافی از هر دو جامعه درباره آنها وجود داشت. آنها در بیشتر موارد نشانه ای از تبادل سویه ها میان دو جامعه در دوره های نسبتا نزدیک پیدا نکردند. این نتیجه با فرضیه باقی ماندن برخی باکتری ها در جمعیت های انسانی طی دوره های طولانی سازگار است.

پژوهشگران همچنین از بخش های مشترک DNA برای تخمین زمان جدایی برخی سویه ها استفاده کردند. با گذشت زمان، تغییرات ژنتیکی می توانند بخش های مشترک را کوتاه تر کنند؛ بنابراین، طول این بخش ها سرنخی درباره تاریخچه تبادل ژنتیکی فراهم می کند. البته این روش تخمینی است و تاریخ دقیق انتقال باکتری ها را مشخص نمی کند.

چرا برخی باکتری های روده در جوامع صنعتی ناپدید شده اند؟

پژوهشگران اصطلاح VANISH را برای گروهی از میکروب ها به کار می برند که در جمعیت های غیرصنعتی همچنان رایج هستند، اما در جمعیت های صنعتی بسیار کمتر دیده می شوند. بسیاری از باکتری های مشترک میان قوم سیمانه و قوم هادزا در این گروه قرار می گیرند.

تغییرات سبک زندگی، رژیم غذایی و محیط زندگی از عواملی هستند که می توانند با دگرگونی میکروبیوم ارتباط داشته باشند. با این حال، این پژوهش به تنهایی مشخص نمی کند که کدام عامل باعث کاهش فراوانی این باکتری ها شده است.

یافته ها همچنین نشان دادند که همه باکتری ها تاریخچه یکسانی ندارند. سه گونه اشریشیا کلی، آکرمانسیا موسینیفیلا و باکتروئیدس اوواتوس نشانه هایی از تبادل جدیدتر سویه ها میان دو جامعه داشتند. خویشاوندان نزدیک این سویه ها در نمونه های میکروبی جمعیت هایی از اروپا، آسیا و آمریکای شمالی نیز شناسایی شدند. این موضوع نشان می دهد که برخی میکروب ها ممکن است در دوره های جدیدتر میان جمعیت های انسانی جابه جا شده باشند.

آیا بازگرداندن باکتری های از دست رفته به سلامت انسان کمک می کند؟

هنوز پاسخ قطعی برای این پرسش وجود ندارد. پژوهش حاضر عمدتا بر بررسی DNA میکروب ها و تاریخچه تکاملی آنها متمرکز بوده و سلامت افرادی را که این باکتری ها را در بدن خود دارند، به صورت مستقیم ارزیابی نکرده است.

برخی مطالعات پیشین ارتباط میان کاهش میکروب های گروه VANISH و اختلالات مزمن را مطرح کرده اند، اما وجود ارتباط به معنای اثبات رابطه علت و معلولی نیست. نمی توان نتیجه گرفت که از دست رفتن این باکتری ها مستقیما باعث بیماری می شود یا بازگرداندن آنها سلامت انسان را بهبود می دهد.

برای بررسی این موضوع، به مطالعات بیشتری نیاز است تا مشخص شود کدام گونه ها چه عملکردی دارند، حضور آنها در چه شرایطی مفید است و آیا تغییر هدفمند میکروبیوم می تواند پیامدهای بالینی قابل اندازه گیری داشته باشد.

جمع بندی

پژوهشی که نتایج آن در نشریه علمی Nature منتشر شده است، شواهدی از تاریخچه مشترک باکتری های روده در دو جامعه بومی سیمانه و هادزا ارائه می دهد. بخش قابل توجهی از گونه های مشترک این دو جمعیت در کشورهای صنعتی بسیار نادر هستند یا شناسایی نمی شوند. این یافته احتمال از دست رفتن بخشی از تنوع میکروبی روده در جمعیت های صنعتی را مطرح می کند.

با این حال، هنوز مشخص نیست این تغییرات چه پیامد مستقیمی برای سلامت انسان دارند. شناسایی عملکرد باکتری ها، بررسی عوامل موثر بر کاهش آنها و ارزیابی ایمنی روش های احتمالی بازگرداندن میکروب ها به روده، به پژوهش های بیشتری نیاز دارد. در حال حاضر، مهم ترین دستاورد این مطالعه کمک به درک تاریخچه میکروبیوم انسان و تغییرات آن در طول زمان است.