لأول مرة ، اكتشف العلماء أن البكتيريا تصطاد الحمض النووي من أصدقائهم المتوفين

(أنكور داليا / جامعة إنديانا)

البكتيريا مصاصون زلقون صغيرون. تتطور بسرعة ، وتطور مقاومة للمضادات الحيوية ، وبالتالي تزداد صعوبة التعامل معها. الآن ، ولأول مرة ، قام الباحثون بتصوير إحدى الآليات التي تستخدمها الميكروبات لهذا التطور السريع.

اثنين ضمة الكوليرا البكتيريا - الممرض المسؤول عن الكوليرا - تجلس تحت المجهر ، تتوهج باللون الأخضر الزاهي. بينما نشاهد ، يخرج محلاق من إحدى البكتيريا ، ويصطدم بقطعة من الحمض النووي ويعيدها إلى جسدها.

يُطلق على هذا الملحق اسم pili ، وتسمى العملية التي تدمج فيها البكتيريا المادة الجينية الجديدة من كائن حي مختلف في الحمض النووي الخاص بها لتسريع تطورها بالنقل الأفقي للجينات.

وهذه هي المرة الأولى التي يلاحظ فيها العلماء بشكل مباشر بكتيريا تستخدم قالبًا لتأثير نقل الجين هذا ؛ إنها آلية تم افتراضها منذ عقود.

'نقل الجينات الأفقي هو وسيلة مهمة تنتقل بها مقاومة المضادات الحيوية بين الأنواع البكتيرية ، لكن العملية لم تتم ملاحظتها من قبل ، لأن الهياكل المعنية صغيرة جدًا بشكل لا يصدق ،' قال عالم الأحياء أنكور داليا من جامعة إنديانا بلومنجتون.

'من المهم أن نفهم هذه العملية ، لأنه كلما فهمنا أكثر حول كيفية مشاركة البكتيريا في الحمض النووي ، كانت فرصنا أفضل في إحباطه.'

وبقيت الطريقة الدقيقة التي تستخدم بها البكتيريا الشعيرات الدموية في شرك الحمض النووي بعيد المنال ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى المقاييس الصغيرة للغاية المعنية. الشعر هو أرفع بـ 10000 مرة من شعرة الإنسان ، مما يعني أنه من الصعب جدًا ملاحظته.

ما فعله الفريق - والسبب في توهج هذه البكتيريا بضوء أخضر غريب - هو تطوير طريقة جديدة لطلاء كل من الشعرة والحمض النووي بصبغة الفلورسنت. عندما وضعوا العدة بأكملها والكابودل تحت المجهر ، تمكنوا من رؤية العملية بأعينهم لأول مرة.

في الفيديو أعلى هذه الصفحة ، يمكنك رؤية هذا على الجانب الأيمن. الصورة على اليسار هي ما يبدو عليه المشهد بدون الصبغة.

(أنكور داليا / جامعة إنديانا)

يلقي الشعير خطاً من خلال المسام الموجودة في جدار الخلية لالتقاط قطعة من الحمض النووي ، ثم يتم لفها مرة أخرى بدقة عالية.

'إنها مثل خياطة إبرة ،' قالت عالمة الأحياء كورتني إليسون .

إن حجم الثقب الموجود في الغشاء الخارجي هو تقريبًا العرض الدقيق للحلزون الذي ينحني إلى النصف ، وهو على الأرجح ما يحدث. إذا لم يكن هناك قالب لتوجيهه ، فإن فرصة اصطدام الحمض النووي بالمسام بالزاوية الصحيحة فقط لتمريرها إلى الخلية هي صفر في الأساس.

يمكن أن تنتقل مقاومة المضادات الحيوية بين البكتيريا بعدة طرق - وهناك عدة آليات لنقل الجينات الأفقي أيضًا. يسمى امتصاص الحمض النووي من البيئة المحيطة بالتحول.

عندما تموت البكتيريا ، تنقسم وتطلق الحمض النووي الخاص بها ، وعندها يمكن للبكتيريا الأخرى أن تصطدم به وتدمجه. إذا كان للبكتيريا الميتة مقاومة للمضادات الحيوية ، فإن البكتيريا التي التقطت الحمض النووي للزميل الميت تطور أيضًا تلك المقاومة - وتنشرها إلى نسلها.

بهذه الطريقة ، يمكن أن تنتشر المقاومة كالنار في الهشيم بين السكان. وهي مشكلة كبيرة. وفقًا لمركز ﻣﻜﺎﻓﺤﺔ اﻷﻣﺮاض واﻟﻮﻗﺎﻳﺔ ﻣﻨﻬﺎ ، حدثت 23000 حالة وفاة على الأقل في الولايات المتحدة بسبب مقاومة المضادات الحيوية.

من خلال اكتشاف الآليات الدقيقة التي تستخدمها البكتيريا لنشر مقاومة المضادات الحيوية ، يأمل الباحثون في أن يكونوا قادرين على ابتكار طرق لمنعها.

تتمثل الخطوة التالية في معرفة كيف تلتصق الشعيرة بالحمض النووي في المكان المناسب تمامًا - خاصة وأن البروتين المتضمن في العملية يبدو أنه يتفاعل مع الحمض النووي بطريقة لم نشهدها من قبل.

ويأملون أيضًا في استخدام طريقتهم في تطبيق صبغة الفلورسنت لمراقبة الوظائف الأخرى للشريحة.

'هذه حقا ملاحق متعددة الاستخدامات ،' قالت داليا . 'هذه الطريقة التي تم اختراعها في IU تفتح حقًا فهمنا الأساسي لمجموعة كاملة من الوظائف البكتيرية.'

تم نشر البحث في المجلة علم الأحياء الدقيقة الطبيعة .

من نحن

نشر حقائق تقارير مستقلة ومثبتة عن الصحة والفضاء والطبيعة والتكنولوجيا والبيئة.