تتكاثر البكتيريا في فمك بطريقة فريدة جدًا.. أكثر من 500 نوع
ميكروب يتمتع باستراتيجية تكاثرية فريدة من نوعها
قد يكون أحد أكثر النظم البيئية تنوعًا على هذا الكوكب أقرب مما تتصور- داخل فمك مباشرةً .
تستضيف هذه البيئة الصاخبة أكثر من 500 نوع من البكتيريا، والتي تشكل مجتمعات منظمة تُعرف باسم الأغشية الحيوية.
تتكاثر جميع هذه البكتيريا تقريبًا عن طريق الانشطار الثنائي، حيث تنقسم خلية أم واحدة إلى خليتين ابنتيتين.
ومع ذلك، يكشف بحث جديد من مختبر الأحياء البحرية (MBL) و ADA Forsythعن طريقة غير عادية لانقسام الخلايا في Corynebacterium matruchotii ، وهي بكتيريا شائعة موجودة في لوحة الأسنان.
تكاثر البكتيريا في الفم
على عكس البكتيريا النموذجية، تخضع C. matruchotii للانشطار المتعدد، وهي عملية نادرة حيث تنقسم خلية واحدة إلى خلايا متعددة في وقت واحد.
تكشف الدراسة، التي نُشرت في مجلة Proceedings of the National Academy of Sciences ، عن آلية الانقسام الفريدة هذه.
اكتشف فريق البحث، أن البكتيريا C. matruchotii يمكنها إنتاج ما يصل إلى 14 خلية جديدة في وقت واحد، اعتمادًا على حجم الخلية الأصلية.
والجدير بالذكر أن هذه البكتيريا تمتد نموها من أحد طرفي الخيط فقط – وهي العملية المعروفة باسم “تمديد الطرف”.
المجتمع الميكروبي لبلاك الأسنان
داخل طبقة البلاك السنية، تعمل البكتيريا C. matruchotii كسقالة هيكلية، البلاك السني هو مجرد واحد من العديد من المجتمعات الميكروبية داخل الميكروبيوم البشري الأوسع، وهي بيئة معقدة من الكائنات الحية الدقيقة التي تعيش بانسجام داخل جسم صحي.
يقدم البحث نظرة ثاقبة حول كيفية تكاثر هذه البكتيريا، وتنافسها على الموارد، والحفاظ على السلامة البنيوية داخل طبقة البلاك السنية.
“كما أن المرجان يشكل الشعاب المرجانية والأشجار تشكل الغابات، فإن البكتيريا العنقودية في البلاك السني تشكل بنية كثيفة متفرعة تدعم مجموعة متنوعة من الأنواع البكتيرية الأخرى”، أوضحت جيسيكا مارك ويلش، عالمة بارزة في ADA Forsyth وعالمة مساعدة في MBL.
وأضاف سكوت شيميلسكي، الباحث العلمي في مختبر ماساتشوستس للتكنولوجيا، والمؤلف الرئيسي للدراسة: “تشبه هذه الأغشية الحيوية الغابات المطيرة المصغرة، تتفاعل البكتيريا بشكل ديناميكي أثناء نموها وانقسامها، ونعتقد أن دورة الخلية الفريدة لـ C. matruchotii تساعدها في إنشاء شبكات كثيفة في قلب الأغشية الحيوية”.
استراتيجية نمو البكتيريا الفموية
وتستند الدراسة إلى ورقة بحثية أجريت عام 2016 واستخدمت تقنية التصوير المعروفة باسم CLASI-FISH (التصنيف التركيبي والتهجين الموضعي الفلوري بالتصوير الطيفي) لتوضيح التنظيم المكاني للبلاك السني.
وكشفت الدراسة السابقة أن الخلايا الخيطية C. matruchotii تشكل العمود الفقري للهياكل التي تشبه “القنافذ” داخل اللويحة.
يتعمق البحث الحالي في علم الأحياء الخاص بـ C. matruchotii ، باستخدام المجهر الفاصل الزمني لمراقبة كيفية نمو هذه الخلايا الخيطية.
وبدلاً من توفير صورة ثابتة لهذه البيئة الميكروبية، التقط العلماء ديناميكيات نمو البكتيريا في الوقت الفعلي، والتفاعلات، واستراتيجية النمو الرائعة لـ C. matruchotii .
علم الأحياء الأساسي لبكتيريا الفم
وقال ويلش: “لفهم كيفية تعاون البكتيريا المختلفة في طبقة البلاك، نحتاج إلى فهم البيولوجيا الأساسية لهذه الكائنات الحية الدقيقة التي تتواجد حصريًا في فم الإنسان”.
على الرغم من تنظيف الأسنان بالفرشاة بانتظام، تظهر طبقة البلاك على الأسنان مرة أخرى، مما دفع العلماء إلى تقدير أن مستعمرات C. matruchotii يمكن أن تنمو حتى نصف مليمتر في اليوم.
على الرغم من أن أنواعًا أخرى من Corynebacterium توجد في أجزاء مختلفة من جسم الإنسان، مثل الجلد وتجويف الأنف، إلا أن هذه الأنواع لا تظهر نفس سلوك الاستطالة أو الانشطار المتعدد.
واقترح تشيميليسكي أن “هذه الاستراتيجية الفريدة للنمو ربما تطورت بسبب الطبيعة التنافسية لبيئة البلاك السني”.
التأثيرات الأوسع للدراسة
تفتقر فطريات C. matruchotii إلى الأسواط، مما يعني أنها لا تستطيع الحركة بنشاط، ويتكهن الباحثون بأن استراتيجياتها المميزة في الاستطالة وانقسام الخلايا قد تكون بمثابة وسيلة لاستكشاف بيئتها، على غرار الطريقة التي تعمل بها الفطريات أو بكتيريا Streptomyces التي تعيش في التربة .
وقال شيميلسكي: “إذا كانت هذه الخلايا قادرة على التحرك نحو العناصر الغذائية أو التفاعل مع الأنواع الأخرى لتشكيل علاقات مفيدة، فقد يساعدنا ذلك في فهم كيفية تطور التنظيم المكاني للأغشية الحيوية للبلاك”.
وأشار جاري بوريسي، أحد الباحثين الرئيسيين في الجمعية الأميركية لطب الأسنان (ADA) والمدير السابق لمختبر طب الأسنان البريطاني، إلى أنه من اللافت للنظر أن فمنا يحتوي على ميكروب يتمتع باستراتيجية تكاثرية فريدة من نوعها.
وأضاف: “الخطوة التالية هي استكشاف كيفية تأثير هذه الاستراتيجية على صحة الفم والصحة العامة”.
