First detection of porcine associated bacterium Inconstantimicrobium in a reptilian host: gastrointestinal microbiome characterisation of healthy and unhealthy green turtles (Chelonia mydas) using full-length 16S rRNA sequencing

تُعد السلاحف البحرية الخضراء عمالقة لطفاء في المحيط، حيث تتغذى على الأعشاب البحرية والطحالب التي يصعب تفكيكها. وللبقاء على قيد الحياة اعتماداً على هذا النظام الغذائي الغني بالألياف، تعتمد على قوة عاملة خفية داخل أمعائها: مليارات البكتيريا التي تخمر المواد النباتية، محولة إياها إلى طاقة قابلة للاستخدام. هذا النظام البيئي الداخلي حيوي للسلحفاة تماماً كما هي الرئتان للإنسان، ومع ذلك لا يزال لغزاً في جوانب كثيرة. لقد عرف العلماء منذ فترة طويلة أنه عندما تمرض هذه الحيوانات، فإن بكتيريا أمعائها تتغير، لكن الأدوات المستخدمة لدراستها كانت فضفاضة للغاية ولم تستطع رؤية اللاعبين المحددين المعنيين. لسنوات، لم يستطع الباحثون سوى رؤية الخطوط العريضة لهذا العالم الميكروبي، مفتقدين التفاصيل الدقيقة التي قد تفسر سبب مرض السلحفاة أو كيفية مساعدتها على التعافي.

قرر فريق من الباحثين من جامعة صن شاين كوست والمنظمات الشريكة مؤخراً النظر عن كثب. لقد لجأوا إلى طريقة جديدة وقوية لقراءة الشفرة الوراثية تلتقط طول الجين البكتيري بالكامل، بدلاً من مجرد قطعة صغيرة منه. سمح هذا لهم بتحديد أنواع معينة من البكتيريا بدقة لم تتحقق من قبل في السلاحف البحرية. ركزوا على ثلاث سلاحف خضراء وُجدت في هيرفي باي، كوينزلاند: واحدة بالغة سليمة، وصغير مريض، وسلحفاة تحت بالغة مريضة. ومن خلال مقارنة المجتمعات البكتيرية داخل هذه الحيوانات الثلاث المختلفة تماماً، كشف الفريق عن قصة كيف يمكن لصحة الأمعاء أن تتفكك بطريقتين متميزتين، واكتشفوا بكتيريا في سلحفاة لم تُشاهد هناك من قبل.

جمع الباحثون عينات من المذرق (الكلواكا)، وهو الفتحة الوحيدة في الجزء الخلفي من السلحفاة حيث تخرج الفضلات، والذي يعمل كنافذة على الأمعاء. قاموا بتسلسل الحمض النووي للبكتيريا الموجودة، بهدف إلقاء نظرة عميقة على المجتمع. كشفت النتائج أن السلحفاة البالغة السليمة استضافت مزيجاً متوازناً من البكتيريا، تهيمن عليه مجموعات معروفة بمساعدتها في هضم النباتات. كان هذا الحيوان يمتلك مجتمعاً متنوعاً ومستقراً، يشبه حديقة مدارة جيداً تضم أنواعاً مختلفة تعمل معاً. في المقابل، أظهرت السلحفاة الصغيرة المريضة صورة مختلفة تماماً؛ فقد غلبت على أمعائها مجموعة واحدة من البكتيريا التي يمكن أن تسبب المشاكل عندما تسيطر، بينما انخفض تنوع الأنواع بشكل ملحوظ. يشير هذا إلى أن الحيوان كان يعاني من خلل شديد حيث أزاحت البكتيريا الضارة البكتيريا النافعة.

أما السلحفاة الثالثة، وهي سلحفاة تحت بالغة تعاني من أعراض مختلفة، فقد قدمت سيناريو ثالثاً ومفاجئاً. كانت هذه السلحفاة تعاني من انسداد شديد في أمعائها، وهي حالة يتوقف فيها مرور الفضلات. قد يتوقع المرء أن الحيوان المريض يمتلك مجتمعاً بكتيرياً ضعيفاً أو بسيطاً، لكن هذه السلحفاة كانت تمتلك في الواقع مزيجاً غنياً ومتنوعاً جداً من البكتيريا، مشابهاً للسلحفاة البالغة السليمة. ومع ذلك، كانت أنواع البكتيريا مختلفة؛ فبدلاً من المزيج المعتاد، غمرت أمعاءها مجموعة محددة من البكتيريا التي تزدهر في البيئات الراكدة والخالية من الأكسجين. هذه هي أنواع الميكروبات التي تخمر الطعام وتنتج الغاز، وهو ما يتوافق تماماً مع حالة السلحفاة المتمثلة في توقف حركة الأمعاء. كانت البكتيريا تتغذى أساساً على الطعام الذي لم يعد يتحرك، مما خلق بيئة تخميرية ساهمت على الأرجح في معاناة الحيوان.

كان الاكتشاف الأكثر إثارة هو من هذه السلحفاة الثالثة. فمن بين طوفان البكتيريا المخمرة، وجد الباحثون نوعاً محدداً يسمى Inconstantimicrobium porci. هذه البكتيريا كانت معروفة سابقاً فقط في أمعاء الخنازير ومن التربة الزراعية. وكان العثور عليها في سلحفاة بحرية هو الأول من نوعه في العلم. رصد الباحثون هذه البكتيريا بأعداد كبيرة في السلحفاة تحت البالغة المريضة، بينما كانت موجودة بنسبة ضئيلة جداً في السلحفاة السليمة وغائبة تماماً في السلحفاة المريضة الأخرى. ويشتبه الباحثون في أن الفيضانات الغزيرة الأخيرة في المنطقة ربما جرفت هذه البكتيريا المرتبطة بالخنازير من اليابسة إلى المياه الساحلية حيث تتغذى السلاحف. ومن المرجح أن السلحفاة ابتلعتها، ولأن حركة أمعائها كانت متوقفة، تمكنت البكتيريا من التكاثر بسرعة، لتنضم إلى بكتيريا التخمير الأخرى في ازدهار كان من شأن حركة أمعاء السلحفاة السليمة أن تطرده طبيعياً.

تسلط هذه الدراسة الضوء على أن المرض في السلاحف البحرية لا يبدو دائماً بنفس الشكل على المستوى الميكروبي. فأحياناً، يبدو الأمر كانهيار في التنوع، حيث تسيطر البكتيريا الضارة على نظام ضعيف. وفي أحيان أخرى، يبدو الأمر كتحول في نوع البكتيريا، حيث يعيد تنوع الأنواع الذي يبدو صحياً ترتيب نفسه ليتناسب مع أمعاء مسدودة. إن القدرة على رؤية هذه الاختلافات بوضوح تعد خطوة كبيرة للأمام. فباستخدام طريقة تقرأ الشفرة الوراثية الكاملة للبكتيريا، استطاع الباحثون تحديد البكتيريا المحددة المرتبطة بالخنازير التي كانت الطرق القديمة الأقصر ستفقدها. هذا المستوى من التفصيل ضروري لفهم كيف يمكن للتغيرات البيئية، مثل الفيضانات، أن تُدخل كائنات جديدة إلى البيئة البحرية وكيف تتفاعل تلك الكائنات مع صحة الحياة البرية.

كما تشير النتائج أيضاً إلى العلاقة المعقدة بين البيئة والحيوانات التي تعيش فيها. إن وجود بكتيريا مرتبطة بالخنازير في سلحفاة بحرية يشير إلى أن الحدود بين البر والبحر أكثر نفاذية مما كان يُعتقد سابقاً، خاصة عند وقوع ظواهر جوية متطرفة. ورغم أن الدراسة شملت ثلاثة حيوانات فقط، إلا أن النتائج توفر عدسة جديدة للأطباء البيطريين وخبراء الحفاظ على البيئة. فهي تشير إلى أن النظر في أنواع البكتيريا المحددة داخل السلحفاة يمكن أن يساعد في تشخيص طبيعة مرضها، والتمييز بين العدوى العامة وانسداد محدد. وكما يلاحظ الباحثون، فإن هذه ليست سوى البداية لفهم هذه العوالم الداخلية، لكنها تقدم مساراً واعداً لرعاية أفضل لهؤلاء الملاحين القدامى وهم يواجهون كوكباً متغيراً.