روده انسان مملو از میکروب‌هایی است که هر یک از آن‌ها در یک شبکه عجیب از تبادلات مثبت و منفی تعامل می‌کنند. برخی از این میکروب‌ها نیز موادی تولید می‌کنند که به عنوان غذا برای سایر میکروب‌ها استفاده می‌شود، در حالی که برخی دیگر سمومی را آزاد می‌کنند که مانند آنتی بیوتیک‌ها، سایرین را می‌کشد. مقاله‌ای که در این خصوص در مجله Molecular Systems Biology منتشر شده است، پلتفرمی برای پیش‌بینی عملکرد جوامع میکروبی روده فراهم آورده و نمایانگر نخستین قدم‌ها به سمت درک چگونگی دستکاری ویژگی‌های اکوسیستم روده است.
دانشمندان در درک چگونگی شکل‌گیری مجموعه میکروب‌های روده به عنوان میکروبیوم، تغییرات آن‌ها در طول زمان و چگونگی عملکرد مزاحمانی مانند آنتی‌بیوتیک‌ها که برای درمان بیماری‌ها مصرف می‌شوند، با چالش‌هایی رو به رو بوده‌اند. پژوهشی که توسط اوفلیا ونچیورلی، استاد زیست شیمی دانشگاه Wisconsin–Madison و همکارانش در دانشگاه کالیفرنیای برکلی، انجام گرفته است، می‌تواند در تسکین برخی از این مشکلات مفید باشد. این نتایج به دانشمندان امکان می‌دهد تا پروبیوتیک‌هایی را تولید کنند که در روده باقی می‌مانند و یا رژیم غذایی طراحی کنند که روی سلامت انسان تاثیر مثبت داشته باشد.
ونچیورلی گفت: «دانسته‌های ما درباره تعاملات اکولوژیک میکروبیوم روده بسیار اندک است. پژوهش‌های زیادی روی طبقه بندی همه میکروب‌های موجود تمرکز کرد‌ه‌اند، که بسیار مفید واقع شده‌اند، اما می‌بایست از قوانینی که در این جوامع حاکم‌اند نیز اطلاعاتی بدست آوریم. اطلاعاتی مانند اینکه پایداری در این جوامع چگونه به دست می آید و آن‌ها چگونه به آشفتگی ها پاسخ می‌دهند.»
پژوهشگران معتقدند که با درک این قوانین، استفاده از ابزارهای محاسباتی به جای انجام آزمایش‌های دشوار و زمان بر، بهتر می‌تواند تعاملات بین میکروب‌ها را پیش‌بینی کنند.
این داده‌ها همچنین برای سوالاتی درباره حمله پاتوژن‌ها به این جوامع، چگونگی ایجاد آسیب و روش‌های پیشگیری، پاسخ‌هایی را فراهم می‌آورند.
در این مطالعه، پژوهشگران ۱۲ نوع باکتری را که در روده انسان حضور دارند انتخاب کردند. آن‌ها نماینده تنوع میکروبیوم روده بودند و بر روی سلامت انسان اثرات چشمگیری دارند. این باکتری‌ها با بیماری‌هایی مانند دیابت، سندروم روده تحریک پذیر، بیماری کرون و سرطان روده، ارتباط دارند.
تیم پژوهشی، داده‌هایی را از آن چه تعاملات دو به دو نامیده می‌شود جمع آوری نمودند. تعاملات دو به دو یعنی هر گونه باکتری تنها با یک گونه دیگر جفت می‌شود تا مطالعات بدون اینکه نگران عملکرد باقی گونه‌ها باشیم روی چگونگی تعاملاتشان صورت پذیرد. این کار برای هر یک از جفت‌های ممکن در یک جامعه ۱۲ عضوی انجام شد.
پژوهشگران داده‌های تعاملات دو به دو را به همراه داده‌هایی درباره هر یک از گونه‌ها، وارد یک مدل دینامیک کردند تا از چگونگی رفتار باکتری‌ها زمانی که با هم ترکیب می‌شوند، رمزگشایی کنند. آن‌ها نهایتاً دریافتند که داده‌های دو به دو به تنهایی برای پیش‌بینی جوامع بزرگترکافی هستند.
ونچیورلی توضیح داد: «این مدل به ما امکان می‌دهد با سنجش کمتر، درک بهتری درباره میکروبیوم روده داشته باشیم و بتوانیم پیش‌بینی‌های لازم را انجام دهیم. خوشبختانه لازم نیست که هر جامعه ممکن را از سه، چهار یا پنج مجموعه گونه‌ای، بسنجیم. بلکه تنها کافی است همه جفت‌ها را، که باز هم نماینده یک عدد بسیار بزرگ هستند، مورد سنجش قرار دهیم، تا بتوانیم دینامیک کل روده را پیش‌بینی کنیم.»
✳️ مترجم: آزاده داودی
✅ لینک خبر
