Phylogenetic and Genomic Analysis of Multi-resistance in Salmonella Enterica

تخيل عالماً لا تكتفي فيه البكتيريا الصغيرة المسببة للتسمم الغذائي بتعلم تجاهل الأدوية التي نستخدمها لقتلها فحسب، بل تصبح أيضاً أكثر قوة بسبب الأشياء التي نستخدمها للحفاظ على نظافة منازلنا ومستشفياتنا. هذه هي قصة "سالمونيلا إنتيريكا" (Salmonella enterica)، وهي جرثومة شائعة تسبب الحمى واضطرابات المعدة للبشر، وكيف تتطور في أفريقيا. لقد عرف العلماء منذ زمن طويل أنه عندما نستخدم المضادات الحيوية بشكل مفرط، يمكن للبكتيريا أن تتغير للنجاة منها. ولكن هناك فكرة أحدث وأكثر تعقيداً: وهي أن البكتيريا يمكنها أيضاً النجاة لأنها تتعرض لمواد كيميائية أخرى، مثل المعادن الثقيلة الموجودة في مخلفات التعدين أو المطهرات الموجودة في صابوننا. هذه المواد الكيميائية غير الطبية يمكن أن تُعلّم البكتيريا عن طريق الخطأ كيفية مقاومة الأدوية الفعلية. يحدث هذا لأن نفس الأدوات البيولوجية التي تستخدمها البكتيريا لدفع المعدن السام إلى الخارج يمكنها أيضاً دفع المضاد الحيوي إلى الخارج. إن فهم هذا الارتباط الخفي أمر بالغ الأهمية، لأنه إذا توقفنا فقط عن استخدام المضادات الحيوية وتجاهلنا هذه المواد الكيميائية الأخرى، فقد تظل البكتيريا شديدة المقاومة.

لقد شرع فريق من الباحثين من معهد "جينوماك" (Genomac Institute) في رسم خريطة لكيفية حدوث ذلك بالضبط عبر القارة الأفريقية. قاموا بجمع مخططات جينية، المعروفة باسم الجينومات، من عشرين عينة مختلفة من بكتيريا "السالمونيلا". جاءت هذه العينات من أماكن متنوعة، بما في ذلك دم البراز البشري، والحيوانات المزرعية مثل الدجاج والماشية، والمنتجات الغذائية مثل بذور السمسم والدجاج النيء. تم جمع العينات من أحد عشر دولة، تتراوح من تنزانيا ونيجيريا إلى جنوب أفريقيا وجمهورية الكونغو الديمقراطية، تغطي فترة من عام 2019 إلى 2025. ومن خلال النظر في الحمض النووي لهذه الجراثيم، استطاع الباحثون رؤية ليس فقط الأدوية التي يمكن للبكتيريا مقاومتها، بل أيضاً كيف ترتبط ببعضها البعض وما هي الضغوط البيئية التي قد تكون شكلتها.

كان أول شيء اكتشفه العلماء هو أن هذه البكتيريا تتحرك باستمرار عبر الحدود. على الرغم من أن العينات جاءت من دول مختلفة، إلا أن التحليل الجيني أظهر أن العديد من البكتيريا كانت مرتبطة ارتباطاً وثيقاً، حيث شكلت مجموعات عائلية تمتد عبر الحدود الوطنية. على سبيل المثال، كانت البكتيريا الموجودة في نيجيريا متشابهة جينياً جداً مع تلك الموجودة في تونس، كما تطابقت سلالات من كينيا بشكل وثيق مع تلك القادمة من ملاوي. يشير هذا إلى أن البكتيريا تسافر عبر طرق التجارة ومن خلال حركة الماشية والغذاء، بدلاً من أن تظل عالقة في بلد واحد. ومع ذلك، وجد الباحثون أيضاً أن قدرة البكتيريا على مقاومة العقاقير لم تكن مرتبطة بشجرتها العائلية. إذ يمكن لبكتيرتين أن تكونا مرتبطتين جينياً بشكل وثيق جداً ولكن لديهما ملفات تعريف مقاومة مختلفة تماماً. وهذا يعني أن جينات مقاومة العقاقر تقفز بين البكتيريا بسرعة كبيرة، ويرجح أنها محمولة على قطع من الحمض النووي المتنقل التي يمكن مشاركتها بسهولة، بدلاً من انتقالها ببطء من أب إلى ابن.

كان أحد أكثر الاكتشافات إثارة للدهشة يتعلق بكيفية مقاومة هذه البكتيريا لفئة معينة من العقاقر تسمى "الفلوروكينولونات" (fluoroquinolones)، والتي تشمل "سيبروفلوكساسين"، وهو علاج شائع للعدوى الشديدة. عادةً، يتوقع العلماء أن مضخة محددة في جدار خلية البكتيريا ستكون السبب الرئيسي لهذه المقاومة. ولكن في عينات أفريقيا هذه، كان هناك مضخة مختلفة، تسمى "AcrEF-TolC"، هي المحرك المهيمن للمقاومة، لتأخذ مكان المضخة الأكثر شيوعاً. هذا أمر مهم لأن "السيبروفلوكساسين" دواء حيوي لعلاج عدوى السالمونيلا الغازية، وإذا كانت البكتيريا تستخدم آلية مختلفة لمقاومته، فيجب على الأطباء فهم ذلك لعلاج المرضى بفعالية. كما وجدت الدراسة أن البكتيريا لم تكن تقاوم المضادات الحيوية فحسب، بل كانت تقاوم أيضاً المواد الكيميائية التي نستخدمها للتنظيف. وجد الباحثون روابط قوية بين الجينات التي تساعد البكتيريا على النجا من التعرض للمطهرات مثل "التريكلوسان" (الموجود في الصابون) ومركبات الأمونيوم الرباعية (الموجودة في العديد من المنظفات) وبين الجينات التي تجعلها مقاومة للمضادات الحيوية. وهذا يؤكد أن استخدام منتجات التنظيف هذه يمكن أن يؤدي بالخطأ إلى اختيار بكتيريا يصعب قتلها بالدواء.

كما بحث التحقيق في المعادن الثقيلة، التي غالباً ما تكون موجودة في البيئة نتيجة لنشاط التعدين والأنشطة الصناعية. وجدت الدراسة أن الجينات التي تسمح للبكتيريا بالنجاة من التعرض لمعادن مثل الذهب والزنك والفضة غالباً ما توجد بجوار الجينات التي تمنح المقاومة لمضادات حيوية قوية. وفي عدة دول جاءت منها العينات، تعد تعدين الذهب صناعة رئيسية، كما يُضاف الزنك بشكل شائع إلى أعلاف الحيوانات لمساعدتها على النمو. وخلص الباحثون إلى أن التلوث الناتج عن هذه الأنشطة يخلق ضغطاً مستمراً ومنخفض المستوى على البكتيريا. هذا الضغط يجبر البكتيريا على إبقاء أنظمة دفاعها نشطة، وبذلك، فإنها تبقي أيضاً مقاومتها للمضادات الحيوية نشطة. إنها حالة من "المقاومة المتقاطعة"، حيث يجعل النجا من تهديد واحد البكتيريا أقوى تلقائياً ضد تهديد آخر.

نظر الباحثون أيضاً في كيفية تحكم البكتيريا في هذه الأنظمة الدفاعية. وجدوا أن البكتيريا تستخدم شبكة متطورة من المفاتيح الداخلية لتشغيل وإيقاف مضخات المقاومة الخاصة بها. ومن المثير للاهتمام أن البكتيريا في هذه الدراسة لم تعتمد على مفتاح محدد واحد شائع في أجزاء أخرى من العالم. بدلاً من ذلك، استخدمت مجموعة مختلفة من المنظمات، مما يشير إلى أن سلالات أفريقيا هذه قد طورت طرقاً فريدة لإدارة دفاعاتها بناءً على بيئتها المحلية. أظهرت الدراسة أن الحمض النووي الأساسي للبكتيريا، والذي يحدد نوع الجرثومة، ظل مستقراً ومتشابهاً جداً عبر القارة. لكن الحمض النووي الإضافي، الذي يحمل جينات المقاومة، كان متغيراً للغاية ومتغير باستمرار. وهذا يعني أنه بينما تكون البكتيريا مرتبطة ببعضها، فإن قدرتها على التسبب في عدوى مقاومة للعلاج يتم إعادة تشكيلها بسرعة بواسطة الظروف المحلية.

في النهاية، يرسم هذا البحث صورة لمعركة معقدة حيث لا تفوز البكتيريا فقط بسبب كيفية استخدامنا للدواء، بل أيضاً بسبب كيفية إدارتنا لبيئتنا. تشير الدراسة إلى أن محاربة السالمونيلا المقاومة للأدوية في أفريقيا تتطلب نهجاً أوسع. لا يكفي فقط التحكم في استخدام المضادات الحيوية في المستشفيات والمزارع. تشير النتائج إلى أن تنظيم تصريف المعادن الثقيلة من المناجم والتحكم في استخدام بعض المبيدات الحيوية في منتجات التنظيف أمر مهم بنفس القدر. إذا لم تتم معالجة هذه الضغوط البيئية، فستستمر البكتيريا في التطور ومشاركة جينات المقاومة، مما يجعل علاج العدوى أمراً أصعب. يوصي الباحثون بأن تعمل دول المنطقة معاً لمراقبة هذه البكتيريا عبر الحدود، وتنظيم التلوث الصناعي، وإدارة استخدام المواد الكيميائية غير المضادة للميكروبات لكسر الحلقة التي تقود هذه المقاومة. ومن خلال فهم الصورة الكاملة لكيفية بقاء هذه البكتيريا، من تاريخ عائلتها إلى المواد الكيميائية التي تواجهها كل يوم، يمكننا تطوير استراتيجيات أفضل لحماية الصحة العامة.