پژوهشگران دانشگاه ایالتی آریزونا در دو مطالعه جدید نشان دادهاند که باکتریها حتی بدون تاژک (فلاژلا) که ساختارهای شلاقی برای حرکت هستند، میتوانند به روشهای کاملاً متفاوتی گسترش یابند. یکی از این روشها که «شستشو» (Swashing) نام گرفته، مبتنی بر تخمیر قند و ایجاد جریانهای مایع است؛ روش دیگر از یک جعبهدنده مولکولی میکروسکوپی برای تغییر جهت حرکت استفاده میکند.
این یافتهها که در مجله Journal of Bacteriology منتشر شدهاند، میتوانند درک ما را از نحوه کلونیزه کردن سطوح توسط میکروبهای بیماریزا و طراحی روشهای جدید برای پیشگیری از عفونت متحول کنند.
حرکت بدون تاژک با شستشوی قندی
ناویش وادوا، محقق مرکز بیودیزاین برای مکانیسمهای تکامل و استادیار گروه فیزیک دانشگاه آریزونا، به همراه تیمش مشاهده کردند که سالمونلا و اشریشیا کلی (E. coli) حتی زمانی که تاژکهایشان غیرفعال است، روی سطوح مرطوب مهاجرت میکنند. این رفتار در ابتدا بهعنوان یک آزمایش کنترل منفی طراحی شده بود، اما باکتریها برخلاف انتظار به حرکت خود ادامه دادند.
بررسیها نشان داد که منبع این حرکت متابولیسم خود باکتریهاست. وقتی آنها قندهای قابل تخمیر مانند گلوکز، مالتوز یا زایلوز را مصرف میکنند، محصولات جانبی اسیدی مانند استات و فرمات آزاد میکنند. این ترکیبات آب را از سطح اطراف به سمت کلنی باکتری جذب کرده و جریانهای خروجی کوچکی ایجاد میکنند که کلنی را مانند برگهای روی یک جریان آب به بیرون میرانند. محققان این پدیده را «شستشو» نامیدند.
وادوا در این باره میگوید: «ما از توانایی این باکتریها برای مهاجرت روی سطوح بدون تاژک شگفتزده شدیم. این آزمایش بهعنوان یک کنترل منفی طراحی شده بود، اما باکتریها بدون هیچ مانعی حرکت کردند و ما را به سفری چندساله برای درک این پدیده بردند.»
اهمیت شستشو در پزشکی و صنعت
این کشف میتواند توضیح دهد که چگونه باکتریهای بیماریزا موفق به کلونیزه کردن تجهیزات پزشکی، زخمها و سطوح فرآوری مواد غذایی میشوند. از آنجا که شستشو به حضور قندهای قابل تخمیر وابسته است، محیطهای غنی از قند در بدن مانند مخاط میتوانند گسترش عفونت را تسهیل کنند. همچنین محققان نشان دادند که افزودن سورفکتانتها (مولکولهای شوینده) این حرکت را متوقف میکند، بدون آنکه روی حرکت ازدحامی (Swarming) که با تاژک انجام میشود تأثیر بگذارد. این تفاوت نشان میدهد که دو مکانیسم مجزا هستند و میتوان با هدف قرار دادن شستشو، راههای جدیدی برای مقابله با عفونت یافت.
جعبهدنده مولکولی: حرکت با قابلیت تغییر جهت
در مطالعه دوم، گروه دیگری از باکتریها کشف شدند که با استفاده از یک ساختار مولکولی شبیه جعبهدنده (gearbox) حرکت خود را کنترل میکنند. این جعبهدنده مولکولی میتواند مانند یک ماشین برفی، جهت حرکت را معکوس کند. این یافته نشان میدهد که تکامل راههای بسیار متنوعی برای جابجایی حتی در مقیاس میکروسکوپی ایجاد کرده است.
درک نحوه عملکرد این جعبهدنده میتواند به طراحی داروهایی کمک کند که مکانیسم حرکت باکتریها را مختل کرده و از انتشار آنها در بدن جلوگیری کنند.
افقهای جدید در مبارزه با عفونتها
این دو پژوهش که هر دو در مجله معتبر Journal of Bacteriology و با انتخاب سردبیر منتشر شدهاند، نشان میدهند که حتی در موضوعی بهظاهر شناختهشده مانند حرکت باکتریها، شگفتیهای زیادی نهفته است. ناویش وادوا تأکید میکند: «این فقط نشان میدهد که حتی وقتی فکر میکنیم چیزی را فهمیدهایم، اغلب شگفتیهایی درست زیر سطح یا بالای آن منتظر ما هستند.»
با شناسایی این مکانیزمها، دانشمندان اکنون میتوانند استراتژیهای هدفمندی برای جلوگیری از گسترش باکتریهای مقاوم یا بیماریزا در محیطهای بیمارستانی و صنعتی توسعه دهند. ترکیب دو رویکرد – مهار شستشوی قندی و تداخل با جعبهدنده مولکولی – میتواند نسل جدیدی از روشهای ضدعفونی و آنتیبیوتیکها را به ارمغان بیاورد.
