Tissue-specific virome variation and diversity of the Himalayan marmot on the Qinghai-Tibet Plateau

فوق خط الأشجار في هضبة تشينغهاي-التبت، وهي أعلى وأكثر الهضاب قسوة في العالم، يزدهر نظام بيئي فريد في الهواء الخفيف ودرجات الحرارة المتجمدة. وتعد هذه البيئة القاسية موطناً لحيوان المرموط الهيمالايا، وهو قارض كبير يحفر الجحور ويعيش في مستعمرات كثيفة. لعقود من الزمن، راقب العلماء هذه الحيوانات عن كثب، ويرجع ذلك أساساً إلى أنها معروفة بحملها للبكتيريا التي تسبب مرض الطاعون. ومع ذلك، ظل العالم الفيروسي داخل حيوانات المرموت هذه لغزاً كبيراً إلى حد كبير. الفيروسات هي كيانات مجهرية يمكن أن تعيش داخل الحيوانات، فتسبب المرض أحياناً، وتعيش بهدوء دون ضرر في أحيان أخرى. وهي لا توجد في عزلة؛ بل تشكل مجتمعات معقدة داخل المضيف، وتتفاعل مع بعضها البعض ومع خلايا الحيوان نفسه. إن فهم أي الفيروسات تعيش أين داخل الحيوان أمر بالغ الأهمية لأنه يساعد العلماء على التنبؤ بكيفية انتقال الأمراض من الحيوانات إلى البشر. فإذا نظرنا فقط إلى جزء واحد من الحيوان، فقد نغفل عن الصورة الكاملة لما يحمله.

ولحل هذا اللغز، شرع فريق من الباحثين من معهد تشينغهاي للوقاية من الأمراض المتوطنة في رسم خريطة للمشهد الفيروسي لحيوان المرموت الهيمالي عبر جسمه بالكامل. لقد اصطادوا 70 حيوان مرموت برياً من منطقتين مختلفتين في مقاطعة تشينغهاي، وجمعوا عينات بعناية من كل جزء رئيسي من الحيوان. شمل ذلك مسحات من الأنف والحلق، والدم، والبراز، وحتى البراغيث التي تعيش على الحيوانات. والأهم من ذلك، أنهم جمعوا عينات من الأنسجة من ستة أعضاء داخلية: القلب، والكبد، والطحال، والرئتين، والكليتين، والدماغ. وباستخدام تقنية قوية تسمى "الميتاجينوميات الفيروسية"، والتي تسمح للعلماء بقراءة الشفرة الوراثية لجميع الفيروسات في عينة واحدة في آن واحد، قاموا بتحليل هذه العينات الـ 745 لمعرفة الفيروسات الموجودة وكيفية توزيعها.

وجد الباحثون أن الفيروسات داخل حيوان المرموت ليست منتشرة بشكل متساوٍ. بدلاً من ذلك، يعمل نوع النسيج بمثابة مرشح (فلتر)، يقرر أي الفيروسات يمكنها البقاء والازدهار في ذلك الموقع المحدد. وقد كشفت الدراسة أن القلب والدماغ احتفظا بأكثر أنواع الفيروسات تنوعاً، بينما امتلك الكبد والكليتان المجتمعات الأكثر بساطة. كما أظهر الدم والبراغيث التي تعيش على حيوانات المرموت تنوعاً عالياً، وكان مختلفاً بشكل ملحوظ عن الفيروسات الموجودة في براز الحيوان. وعندما نظر العلماء إلى البيانات ككل، شكلت الفيروسات في كل عضو مجموعات متميزة خاصة بها، حيث تجمعت بناءً على مكان وجودها. وهذا يعني أنك إذا اختبرت دم المرموت فقط، فسترى مجموعة مختلفة تماماً من الفيروسات عما لو اختبرت كبده أو رئتيه.

وبالتعمق أكثر، حدد الفريق عائلات محددة من الفيروسات التي تفضل أعضاء معينة. فعلى سبيل المثال، وُجدت مجموعة من الفيروسات تُعرف باسم "الفيروسات القهقرية" (retroviruses) و"البيدوفيريدي" (Peduoviridae) بأعداد كبيرة في الدم، بينما كانت مجموعة أخرى تُسمى "الميكروفيروسات" (microviruses) أكثر شيوعاً في البراز. وكان القلب بؤرة ساخنة لأنواع معينة من فيروسات الحمض النووي (DNA)، بما في ذلك "الميكروفيريدي" (Microviridae) و"البوليومافيريدي" (Polyomaviridae)، كما امتلكت الرئتان والأنسجة التنفسية مجموعتها الفريدة الخاصة من الفيروسات، بما في ذلك "الريتروفيريدي" (Retroviridae) و"الأورثوهيربسفيريدي" (Orthoherpesviridae). وحملت البراغيث مزيجاً مختلفاً مرة أخرى، تهيمن عليه فيروسات الحمض النووي التي تتغير اعتماداً على الوجبات الدموية التي تناولتها الحشرات. تشير هذه الأنماط إلى أن البيئة الفيزيائية والكيميائية لكل عضو تخلق بيئة فريدة (Niche)، تماماً كما تنمو نباتات مختلفة في أنواع مختلفة من التربة. ويبدو أن الكبد، بدوره في تصفية الدم ومعالجة العناصر الغذائية، يدعم مجموعة محددة من الفيروسات، بينما تلتقط الكلى، التي تصفي الفضلات، مجموعة واسعة من الجسيمات الفيروسية من مجرى الدم.

كما سلطت الدراسة الضوء على دور سلوك حيوان المرموت في تشكيل هذه المجتمعات الفيروسية. ولأن هذه الحيوانات تعيش في جحور مزدحمة وتدخل في سبات طويل، فهي تتعرض باستمرار للفيروسات من جيرانها ومن البيئة المحيطة بها. لاحظ الباحثون أن الفيروسات الموجودة في الأنف والحلق تتطابق مع المخاطر المرتبطة باستنشاق الغبار والمسببات المرضية من الجحر. وفي الوقت نفسه، تأثرت الفيروسات الموجودة في الأمعاء بشدة بما تأكله الحيوانات والبكتيريا التي تعيش في أمعائها. كما أن وجود فيروسات معينة في الطحال، وهو عضو يقوم بتصفية الدم ومكافحة العدوى، يشير إلى أن هذا العضو يعمل كمستشعر، حيث يلتقط الفيروسات من مجرى الدم ويقوم إما بتطهيرها أو السماح لها بالتكاثر.

وبينما قدمت الدراسة خريطة مفصلة لمكان عيش الفيروسات المختلفة داخل حيوان المرموت، فقد كان الباحثون حذرين في الإشارة إلى ما لم يتمكنوا من تحديده بعد. فقد حددوا أنواع الفيروسات الموجودة، لكنهم لم يستطيعوا التأكد بشكل قاطع مما إذا كانت هذه الفيروسات معدية أو إذا كانت تسبب أمراضاً للحيوانات. اعتمدت الدراسة على التسلسل الجيني، الذي يخبر العلماء بما هو موجود، ولكن ليس بالضريد ما الذي يفعله. علاوة على ذلك، ولأنهم لم يجمعوا عينات من التربة أو الماء حول الجحور، لم يتمكنوا من التأكد مما إذا كانت الفيروسات التي وجدوها قد جاءت من البيئة أم أنها أُنتجت بالكامل داخل الحيوان. ورغم هذه القيود، فإن هذا العمل يقدم خطاً مرجعياً حيوياً لفهم التاريخ الطبيعي لهذه الحيوانات.

يغير هذا البحث كيفية مقاربة العلماء لمراقبة الأمراض في المستقبل. فهو يوضح أن النظر إلى عينة واحدة فقط، مثل فحص الدم، ليس كافياً لفهم النطاق الكامل للفيروسات التي يحملها الحيوان. ولكي يعرفوا حقاً المخاطر التي تشكلها هذه الحيوانات على صحة الإنسان، يحتاج الباحثون إلى النظر في أجزاء متعددة من الجسم. ومن خلال فهم أي الأعضاء تفضلها الفيروسات، يمكن لمسؤولي الصحة العامة التنبؤ بشكل أفضل بمكان اختباء المسببات المرضية الخطيرة وكيفية انتشارها. وبالنسبة لحيوان المرموت الهيمالايا، وهو لاعب رئيسي في النظام البيئي لهضبة تشينغهاي-التبت، فإن هذه المعرفة الجديدة تساعد في بناء صورة أوضح للعالم غير المرئي الذي يعيش بداخلهم، مما يمهد الطريق لحماية أفضل لكل من الحيوانات والناس الذين يعيشون بالقرب منهم.