التربة، التي يُنظَر إليها غالبًا على أنها تربة بلا حياة، هي نظام بيئي ديناميكي يعج بالبكتيريا، والعديد منها يحمل بشكل طبيعي جينات مقاومة المضادات الحيوية. تمكن هذه الشفرات الجينية الصغيرة البكتيريا من مقاومة المضادات الحيوية، مما يشكل تحديًا كبيرًا عندما تنتشر إلى البكتيريا الضارة القادرة على إصابة البشر.
تؤدي الأنشطة البشرية مثل التلوث وتغييرات استخدام الأراضي إلى إزعاج النظم البيئية للتربة، مما يسهل نقل هذه الجينات من بكتيريا التربة إلى مسببات الأمراض، مما قد يؤدي إلى تفاقم أزمة مقاومة المضادات الحيوية العالمية .
قام جينجتشيو لياو، الأستاذ المساعد في الهندسة المدنية والبيئية، بقيادة دراسة جديدة لفهم كيفية مساهمة بكتيريا التربة في قضية مقاومة المضادات الحيوية المتنامية.
وتؤكد النتائج أنه بمجرد اكتساب البكتيريا لمضادات الجراثيم المقاومة للمضادات الحيوية، يمكنها أن تنقلها بسرعة إلى أنواع أخرى. وتؤدي هذه العملية إلى تحويل مقاومة المضادات الحيوية إلى مصدر قلق متزايد بشأن الصحة العامة.
ومن خلال فك رموز هذه الآليات، يأمل العلماء في تطوير استراتيجيات للسيطرة على انتشار البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية، وحماية صحة الإنسان والحفاظ على فعالية المضادات الحيوية.
خطر مقاومة المضادات الحيوية في التربة
التربة هي بيئة نابضة بالحياة مليئة بمجتمعات بكتيرية متنوعة، وفي حين تحمل بعض البكتيريا بشكل طبيعي جينات ARGs كآلية دفاع ضد المضادات الحيوية، فإن الوضع يصبح خطيرًا عندما تنتشر هذه الجينات إلى البكتيريا المسببة للأمراض.
إن بكتيريا الليستيريا المستوحدة، التي توجد في التربة، تشكل مثالاً واضحاً على هذا التهديد. فعندما تتسلل هذه البكتيريا إلى سلسلة الغذاء، فإنها قد تسبب مرض الليستريات، وهو مرض خطير تصل معدلات الوفيات فيه إلى 20-30% بين الفئات السكانية المعرضة للخطر.
إن قدرة الليستيريا على نشر المضادات الحيوية وإصابة البشر تجعلها نموذجًا مهمًا لدراسة ديناميكيات مقاومة المضادات الحيوية في التربة وإمكانية انتشارها إلى بيئات أخرى.
وبحسب لياو، فإن التربة تشكل مستودعاً أساسياً لبكتيريا الجراثيم المقاومة للمضادات الحيوية، حيث تعمل العوامل البيئية مثل التلوث واستخدام الأراضي على تضخيم انتشارها، وتخلق هذه العوامل الظروف التي تعزز بقاء البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية وانتشارها وتبادلها بين البكتيريا.
ومع ذلك، لا تزال الآليات البيئية والتطورية التي تحرك ديناميكيات ARGs في التربة غير مفهومة بشكل جيد، ولمعالجة هذه الفجوة، استخدم فريقها الليستيريا ككائن نموذجي لكشف نشوء وتطور ARGs في النظم البيئية للتربة.
مقاومة المضادات الحيوية في الليستيريا
ويضم فريق لياو مجموعة متعددة التخصصات من الباحثين، بما في ذلك طالب الدكتوراه ينغ شيان جو، المؤلف الرئيسي للدراسة.
بدعم من منحة بناء فريق متعدد التخصصات من مركز مسببات الأمراض الناشئة والحيوانية والمنقولة عن طريق المفصليات التابع لجامعة فرجينيا للتكنولوجيا، يجري الفريق تحليلات جينية وبيئية شاملة لمسببات الأمراض الناشئة والحيوانية والمنقولة عن طريق المفصليات.
ويبني هذا المشروع على أبحاث سابقة، مثل الدراسة السابقة التي أجراها لياو والتي نشرت في مجلة Nature Microbiology ، والتي قامت بتحليل ما يقرب من 600 جينوم للليستيريا من عينات التربة.
حددت النتائج خمسة جينات رئيسية مناعية منتشرة على مستوى البلاد وتلقي الضوء على كيفية انتشار هذه الجينات بين البكتيريا.
تلعب عملية التحول، وهي العملية التي تكتسب فيها البكتيريا الحمض النووي العائم الحر الذي يحتوي على ARGs من بيئتها، دورًا رئيسيًا.
وبمجرد أن تلتقط البكتيريا جينات مقاومة المضادات الحيوية، فإنها قد تنقلها إلى أنواع أخرى، حتى بين الأنواع المختلفة، ويؤكد هذا الانتقال السريع لجينات المقاومة على مدى إلحاح مشكلة مقاومة المضادات الحيوية.
ومن خلال دراسة انتقال البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية في الليستيريا، اكتسب الفريق رؤى حاسمة حول كيفية تطور المقاومة وانتشارها عبر النظم البيئية.
وسلط لياو الضوء على أهمية الليستيريا ككائن نموذجي، وعلى الرغم من أن الحالات السريرية للليستيريا المقاومة للمضادات الحيوية تظل منخفضة، فإن البكتيريا تقاوم بشكل طبيعي العديد من المضادات الحيوية وتظهر علامات زيادة المقاومة، وهذا يجعلها مرشحًا مثاليًا لتتبع تطور ARG قبل أن تصبح مشكلة سريرية واسعة النطاق.
تأثير التربة واستخدام الأراضي
كما بحثت الدراسة في كيفية تأثير خصائص التربة واستخدام الأراضي على تنوع وتوزيع ARG. على سبيل المثال، تميل التربة الغنية بالألمنيوم إلى تشجيع تنوع أكبر لـ ARG.
قد يؤدي الإجهاد الناتج عن الألمنيوم إلى دفع البكتيريا إلى الاحتفاظ بجينات المقاومة، وعلى النقيض من ذلك، يبدو أن التربة الغنية بالمغنيسيوم تقلل من تنوع ARG، ربما عن طريق خفض المنافسة البكتيرية.
يساهم وجود الحيوانات البرية في المناطق الحرجية في زيادة انتشار ARG حيث تقوم الحيوانات بإدخال هذه الجينات إلى البيئة. وعلى العكس من ذلك، يمكن للأنشطة الزراعية أن تغير تكوين التربة والمجتمعات الميكروبية، مما يؤثر على ديناميكيات ARG في البكتيريا مثل الليستيريا.
وأكدت لياو على أهمية تقليل الأنشطة التي تؤثر على حالة التربة، مثل التخلص غير السليم من النفايات والذي قد يؤدي إلى تلوث التربة بالمعادن، وتنصح بممارسة النظافة الجيدة بعد الأنشطة مثل البستنة لتجنب التعرض المحتمل لمركبات الأرجينين المقاومة للمضادات الحيوية والبكتيريا المقاومة في التربة.
إن فهم كيفية تأثير العوامل البيئية على انتشار البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية أمر بالغ الأهمية لتطوير استراتيجيات للتخفيف من مقاومة المضادات الحيوية وحماية الصحة العامة.
مستقبل مكافحة مقاومة المضادات الحيوية
وتسلط الدراسة الضوء على الدور الحيوي لحماية النظم البيئية الطبيعية للحد من انتشار بكتيريا الأرتيميسينين. ولا يفيد الحفاظ على صحة التربة البيئة فحسب، بل يلعب أيضًا دورًا حاسمًا في حماية الرعاية الطبية في المستقبل.
وبناءً على هذه النتائج، يهدف لياو إلى استكشاف استراتيجيات جديدة للسيطرة على مقاومة المضادات الحيوية، وضمان بقاء المضادات الحيوية فعالة ضد العدوى للأجيال القادمة.
ويعتقد لياو أن الفهم العميق للدوافع البيئية لمركبات الأرجينين المضادة للأكسدة في التربة أمر ضروري لمعالجة هذا التهديد الصحي العالمي العاجل.
واختتمت قائلة: “إن إنشاء فهم أساسي للعوامل البيئية المحفزة لهذه البكتيريا في التربة يمكن أن يساعدنا على فهم أفضل لظهور وتطور وانتشار مقاومة المضادات الحيوية”.
