Clostridium niakharense sp. nov., a novel species isolated from the breast milk of a Senegalese mother breastfeeding a healthy child

إن جسم الإنسان ليس وعاءً منعزلاً، بل هو نظام بيئي صاخب، يعج بحياة مجهرية تسكن كل سطح وفتحة. ومن بين هذه المجتمعات، كانت البكتيريا الموجودة في حليب الثدي موضوعاً يثير فضول العلماء منذ فترة طويلة، حيث أن هذا السائل هو الغذاء الأول للرضع ومصدر حيوي للاستعمار الميكروبي المبكر. لعقود من الزمن، اعتقد الباحثون أن البكتيريا في الحليب كانت مجرد ركاب غير ضارين في الغالب، أو في بعض الحالات، ملوثات من البيئة. ومع ذلك، فقد تطورت الأدوات المستخدمة لدراسة هذه الكائنات الدقيقة. أصبح بإمكان العلماء الآن تنمية بكتيريا كان يُعتقد سابقاً أنه من المستحيل استزراعها في المختبر، مما يسمح لهم برؤية الخلايا الحية الفعلية بدلاً من مجرد الاستدلال على وجودها من خلال الشظايا الجينية. وقد فتح هذا التحول نافذة جديدة على تنوع الحياة الموجودة داخل جسم الإنسان، كاشفاً عن أنواع لم تُشاهد من قبل، ومتحدياً الافتراضات القديمة حول مصدر هذه الميكروبات وما تفعله.

في دراسة حديثة، اكتشف الباحثون نوعاً جديداً من البكتيريا يعيش في حليب امرأة سليمة في السنغال. قام الفريق، الذي يعمل من مختبرات في فرنسا والسنغال، بجمع عينات حليب من أم ترضع طفلاً سليماً في منطقة نياكار (Niakhar). واستخدموا تقنية متخصصة تسمى "الاستزراع المجهري" (culturomics)، والتي تتضمن تنمية البكتيريا في ظروف متنوعة لإغراء حتى أكثر الميكروبات استعصاءً على الإمساك بها للنمو. ومن خلال هذا الجهد، عزلوا سلالة واحدة من البكتيريا، أطلقوا عليها اسم Marseille-QA1073. للوهلة الأولى، بدت هذه البكتيريا من نوع معروف؛ فبتحت المجهر، ظهرت كعصية منحنية مغزلية الشكل يمكنها التحرك من تلقاء نفسها وتكوين أبواغ صلبة وخاملة للبقاء على قيد الحياة في الظروف القاسية. كانت بكتيريا موجبة الجرام، مما يعني أن لها جداراً خلوياً سميكاً يصبغ باللون الأرجواني في اختبار قياسي، وكانت تزدهر فقط في البيئات الخالية من الأكسجين.

عندما حاول العلماء لأول مرة تحديد نوع البكتيريا باستخدام بصمة البروتين القياسية، لم يتمكن الجهاز من مطابقتها مع أي نوع معروف. ثم انتقلوا إلى طريقة أكثر قوة: قراءة الشفرة الجينية الكاملة للبكتيريا. ومن خلال مقارنة التسلسل الجيني للسلالة الجديدة بقاعدة بيانات البكتيريا المعروفة، وجدوا أنها الأكثر تشابهاً مع نوعين موجودين، وهما Clostridium argentinense و Clostridium faecium. كانت التشابه الجيني مرتفعاً للغاية — حوالي 99 بالمائة — لدرجة أن العلامة الجينية القياسية المستخدمة لتحديد الهوية لم تستطع التمييز بينهما. في الماضي، ربما كان هذا كافياً لتصنيف السلالة الجديدة كأحد هذين النوعين المعروفين. ومع ذلك، أدرك الباحثون أن النظر في جين واحد لم يكن كافياً لاتخاذ قرار نهائي؛ فقد كانوا بحاجة إلى النظر في الجينوم الكامل، وهو المجموعة الكاملة من التعليمات التي تشكل الكائن الحي.

وعندما قارنوا المخطط الجيني الكامل للسلالة الجديدة بأقرب أقربائها، أصبحت الاختلافات واضحة. تشاركت البكتيريا الجديدة حوالي 94 بالمائة فقط من مادتها الجينية مع Clostridium argentinense وحوالي 87 بالمائة مع Clostridium faecium. وفي عالم تصنيف البكتيريا، تعد هذه الأرقام هي العامل الحاسم؛ فلكي يُعتبر نوعان من البكتيريا من نفس النوع، يجب أن يتشاركا في 95 بالمائة على الأقل من هويتهما الجينية. ولأن السلالة الجديدة وقعت تحت هذا الحد بكثير، استنتج الباحثون أنها ليست نوعاً معروفاً بل شيئاً جديداً تماماً. واقترحوا الاسم Clostridium niakharense، تيمناً بمنطقة نياكار حيث جُمعت العينة.

كان هذا الاكتشاف مهماً بشكل خاص بسبب المكان الذي وجدت فيه البكتيريا. فالعديد من البكتيريا في عائلة Clostridium معروفة بالعيش في التربة ويمكن أن تكون أحياناً مسببات أمراض خطيرة، حيث تنتج سموماً تسبب أمراضاً شديدة. وكان القريب المباشر لهذا النوع الجديد، Clostridium argentinense، مرتبطاً تاريخياً بنوع من سموم الشلل (botulism). وقد أثار هذا تساؤلاً فورياً: هل هذه البكتيريا الجديدة خطيرة؟ قام الباحثون بمسح الجينوم الكامل بحثاً عن أي جينات تنتج سموماً أو عوامل ضراوة، ولم يجدوا أي شيء. لم تحمل السلالة الجديدة الجينات المسؤولة عن سم الأعصاب الوشيقي (botulinum neurotoxin) أو أي عوامل ضارة أخرى معروفة. لقد كانت عضواً آمناً وغير سام في عائلة تضم غالباً أقارب خطرين.

كما كشفت الدراسة أيضاً كيف تقاوم هذه البكتيريا بعض المضادات الحيوية. أظهر الجينوم أن البكتيريا تحمل مجموعة محددة من الجينات على كروموسومها الرئيسي تسمح لها بمقاومة الفانكومايسين (vancomycin)، وهو مضاد حيوي قوي يُستخدم غالباً كملجأ أخير. وقد تأكدت هذه المقاومة في المختبر، حيث نمت البكتيريا في وجود العقار. ومع ذلك، ظلت حساسة للتيكوبلانين (teicoplanin)، وهو مضاد حيوي مشابه، وهو نمط نموذجي لهذا النوع المحدد من المقاومة الجينية. وأشار الباحثون أيضاً إلى أن البكتيريا أظهرت مقاومة لمضادات حيوية أخرى شائعة، ولكن بدا أن هذا سمة طبيعية للمجموعة وليس "قوة خارقة" مكتسبة حديثاً.

ولعل الجانب الأكثر إثارة للاهتمام في هذا الاكتشاف هو الأصل المحتمل لهذه البكتيريا. فبينما وُجدت في حليب البشر، استخدم الباحثون نماذج حاسوبية للتنبؤ بمكان عيش هذا النوع من البكتيريا عادةً. أشارت النماذج إلى أن البكتيريا هي في الأساس من سكان التربة ومنطقة "الريزوسفير" (rhizosphere)، وهي المنطقة المحيطة بجذور النباتات. وهذا يعني أن البكتيريا التي وُجدت في حليب الثدي لم تكن على الأرجح مقيماً دائماً في جسم الإنسان، بل كانت زائراً عابراً. فمن المحتمل أنها وصلت إلى الحليب من خلال التعرض البيئي، مثل تعامل الأم مع التربة أو النباتات، ونجت في رحلتها لأنها تستطيع تكوين أبواغ صلبة. وهذا يتوافق مع سلوك العديد من البكتيريا في هذه العائلة، المنتشرة في البيئة والتي يمكن العثور عليها أحياناً لدى البشر دون التسبب في ضرر.

يسلط النجاح في عزل هذه البكتيريا الضوء على قيمة استخدام تقنيات الاستزراع المتقدمة لاستكشاف الميكروبيوم البشري. فالعديد من البكتيريا بطيئة النمو أو لها احتياجات محددة تغفلها طرق المختبر القياسية. ومن خلال استخدام فترة حضانة طويلة وأوساط نمو متخصصة، تمكن الفريق من بث الحياة في هذا الكائن المتطلب. يضيف هذا الاكتشاف مدخلاً جديداً إلى القائمة المتزايدة لأنواع البكتيريا الموجودة في حليب الثدي ويوسع فهمنا للتنوع الميكروبي الذي يحيط بنا. كما أنه بمثابة تذكير بأن حتى في أكثر الأماكن ألفة، مثل حليب ثدي الأم، لا تزال هناك أشكال حياة مجهولة تنتظر الاكتشاف، وأن هذه الاكتشافات الجديدة غالباً ما تأتي مع طمأنة بشأن السلامة بدلاً من التحذيرات من الخطر. وقد تم حفظ السلالة في مجموعات ثقافية للدراسة المستقبلية، مما يضمن أن النوع المسمى حديثاً، Clostridium niakharense، سيكون متاحاً للعلماء للتعلم منه لسنوات قادمة.