آرکئاها، گروهی از میکروب‌ها که اغلب نادیده گرفته می‌شوند، در سکوت در روده‌های ما زندگی می‌کنند و دانشمندان تازه شروع به درک اهمیت واقعی آن‌ها کرده‌اند.
تا پیش از این، بیشتر پژوهش‌ها درباره میکروبیوم انسانی بر روی باکتری‌ها متمرکز بود، اما کشف گونه‌ای جدید از آرکئاهای تولیدکننده متان توجهات را به سوی این موجودات جلب کرده است.
کشف یک گونه جدید آرکئا در روده انسان
در یک مطالعه اخیر، میکروبیولوژیست‌هایی از دانشگاه پزشکی گراتس، مجموعه آلمانی DSMZ و دانشگاه ایلینوی موفق به کشف گونه‌ای جدید از آرکئاهای تولیدکننده متان در روده انسان شدند. آن‌ها این میکروب را Methanobrevibacter intestini sp. nov.، سویه WWM1085 نامگذاری کردند.
همچنین، یک گونه جدید از Methanobrevibacter smithii به نام GRAZ-2 نیز جدا شد. این یافته‌ها درک تازه‌ای از نحوه تعامل روده انسان با ساکنان میکروبی آن ارائه می‌دهد.
ویژگی‌های منحصربه‌فرد آرکئاها
آرکئاها چه موجوداتی هستند؟
آرکئاها یکی از سه قلمرو شناخته شده موجودات زنده هستند که در کنار باکتری‌ها و یوکاریوت‌ها (شامل حیوانات، گیاهان و قارچ‌ها) قرار می‌گیرند.
در زیر میکروسکوپ، آرکئاها ممکن است شبیه باکتری‌ها به نظر برسند، اما ساختار سلولی، متابولیسم و کد ژنتیکی آن‌ها کاملاً متفاوت است.
زیستگاه‌های آرکئاها
اغلب آرکئاها با محیط‌های افراطی مانند چشمه‌های آب گرم یا نمک‌زارها مرتبط هستند، اما آن‌ها در مکان‌های آشناتری از جمله دستگاه گوارش انسان نیز زندگی می‌کنند.
متان‌زایی آرکئاها
گروهی از آرکئاها به نام متانوژن‌ها از طریق تجزیه هیدروژن و دی‌اکسید کربن، متان تولید می‌کنند. این میکروب‌ها نقش حیاتی در فرآیندهای متابولیک حیوانات از جمله انسان‌ها ایفا می‌کنند.
با این حال، مطالعه آن‌ها آسان نیست؛ زیرا آرکئاها نمی‌توانند اکسیژن را تحمل کنند و رشد آن‌ها در آزمایشگاه دشوار است. به همین دلیل تحقیقات درباره نقش آن‌ها در روده انسان به تازگی آغاز شده است.
نقش بالقوه بزرگ میکروب‌های کوچک
کریستین مویسل-آیشینگر، استاد پژوهش میکروبیوم تعاملی در دانشگاه پزشکی گراتس، گفت:
«کشف ما قطعه‌ای دیگر از پازل در جهت درک عملکرد میکروبیوم انسانی است.»
با وجود اینکه اکثر مطالعات میکروبیوم روی باکتری‌ها متمرکز بوده‌اند، آرکئاها علی‌رغم اهمیت بالقوه‌شان، کمتر مورد توجه قرار گرفته‌اند.
مویسل-آیشینگر افزود:
«آرکئاها مدت‌ها نادیده گرفته شده‌اند. آن‌ها ممکن است نقش مهمی در عملکرد روده، متابولیسم گازهای میکروبی و حتی توسعه یا پیشرفت برخی بیماری‌ها داشته باشند.»
شناسایی میکروب‌های تولیدکننده متان در روده
روش‌های پیشرفته تحقیق
برای شناسایی میکروب‌های تولیدکننده متان، تیم تحقیقاتی از تکنیک‌های پیشرفته‌ای استفاده کرد، از جمله:
- کشت اختصاصی بی‌هوازی (رشد ارگانیسم‌ها بدون اکسیژن)
- میکروسکوپی الکترونی با وضوح بالا
- تعیین توالی DNA
نتایج کشف
Methanobrevibacter intestini WWM1085 کاملاً با تمام گونه‌های شناخته شده آرکئا تفاوت دارد. این میکروب تنها در محیط‌های بدون اکسیژن زنده می‌ماند و متان تولید می‌کند.
به طور شگفت‌آوری، این میکروب همچنین مقادیر زیادی اسید سوکسینیک تولید می‌کند؛ ماده‌ای که با ایجاد التهاب در بدن مرتبط است. این یافته می‌تواند نشان‌دهنده ارتباطی احتمالی میان آرکئاها و برخی شرایط سلامت باشد.
GRAZ-2، گونه دیگری از Methanobrevibacter smithii، اسید فرمیک تولید می‌کند؛ ماده‌ای که می‌تواند عملکرد دیگر میکروب‌های روده را مختل کند. این موضوع نشان می‌دهد که حتی تغییرات ژنتیکی کوچک در آرکئاها ممکن است نقش‌های متفاوتی در روده ایجاد کند.
اهمیت مطالعه آرکئاهای روده‌ای
مفهوم «آرکئوم»
این یافته‌ها نشان می‌دهند که تنوع آرکئاهای روده‌ای بسیار بیشتر از تصورات قبلی است. دانشمندان اکنون اصطلاح «آرکئوم» را برای توصیف طیف کامل آرکئاهای زیست‌کننده در بدن انسان به کار می‌برند.
چشم‌انداز تحقیقات آینده
درک نقش آرکئاها می‌تواند مسیر جدیدی برای بررسی تأثیر آن‌ها بر سلامت انسان باز کند. قابلیت پرورش آرکئاها در آزمایشگاه برای درک عملکرد دقیق آن‌ها حیاتی است.
ویکتوریا واینبرگر، نویسنده اصلی این مطالعه گفت:
«ما تنها می‌توانیم تحقیقات مکانیسمی خاصی را با سویه‌های کشت شده انجام دهیم. این امر برای درک بهتر نقش میکروارگانیسم‌های منفرد در سلامت و بیماری، و در نهایت برای توسعه رویکردهای درمانی، ضروری است.»
آینده درمان‌های مبتنی بر آرکئا
شناخت Methanobrevibacter intestini و GRAZ-2 می‌تواند آغازگر راهی برای ایجاد رویکردهای شخصی‌سازی‌شده در زمینه سلامت روده باشد که نه تنها شامل باکتری‌ها بلکه دیگر بازیگران کمتر شناخته شده دستگاه گوارش نیز می‌شود.
کشف گونه‌های جدید آرکئا در روده انسان پرسش‌های بیشتری را نسبت به پاسخ‌ها برانگیخته است: چه میکروب‌های دیگری را از قلم انداخته‌ایم؟ و چگونه ممکن است بر فرآیندهای گوارشی و بیماری‌ها تأثیر بگذارند؟
با گسترش تحقیقات، آرکئاهای قبلاً نادیده گرفته شده ممکن است به بازیگران کلیدی در شکل دادن به آینده علم میکروبیوم تبدیل شوند.
