A novel chromosomally encoded OXA-12-like β-lactamase variant (bla OXA-1433 ) in a new Aeromonas veronii sequence type (ST3591) from ready-to-eat oysters

تُعد البكتيريا أساتذة في التكيف، فهي تتطور باستمرار لتجد طرقاً جديدة للبقاء في البيئات المتغيرة. وأحد أقوى أدوات بقائها هو القدرة على مقاومة المضادات الحيوية، وهي الأدوية المصممة لقتلها. ولا تقتصر هذه المقاومة على المشكلات الموجودة في المستشفيات فحسب؛ بل تنتشر بحرية في الأنهار والمحيطات والأطعمة التي نأكلها. وتعيش المأكولات البحرية، وخاصة الرخويات مثل المحار، عند نقطة التقاء العالم الطبيعي والاستهلاك البشري. ولأن المحار يفلتر كميات هائلة من المياه ليتغذى، فإنه يستطيع تركيز البكتيريا والمادة الوراثية من محيطه. وهذا يجعلها نافذة حاسمة لفهم كيفية انتقال جينات المقاومة عبر البيئة وصولاً إلى البشر. ويهتم العلماء بشكل متزايد بالبكتيريا الموجودة في المأكولات البحرية الجاهزة للأكل، ليس فقط لضمان سلامة الغذاء، بل لتتبع التطور الطبيعي لهذه المدافعين المجهريين قبل أن يصبحوا تهديداً لصحة الإنسان.

في دراسة حديثة، فحص باحثون محاراً جاهزاً للأكل من مصدر تجاري في فلوريانوبوليس بالبرازيل، لمعرفة نوع البكتيريا التي يحملها. ومن بين العينات، وجدوا نوعاً معيناً من البكتيريا يُسمى Aeromonas veronii. وبينما تعد هذه البكتيريا شائعة في البيئات المائية، إلا أن النوع الذي وُجد في هذا المحار كان غير عادي؛ فقد كان ينتمي إلى عائلة جينية أو نمط تسلسلي غير معروف سابقاً، والذي أطلق عليه الباحثون اسم ST3591. والأهم من ذلك، أن هذه السلالة تحديداً أظهرت مقاومة لفئة قوية من المضادات الحيوية تُعرف باسم "الكاربابينيمات". وغالباً ما تُعتبر هذه العقاقير ملاذاً أخيراً لعلاج العدوى الخطيرة، لذا فإن العثور على بكتيريا يمكنها الصمود أمامها في الطعام يعد أمراً بالغ الأهمية. وقد سعى الفريق لفهم كيفية تحقيق هذه البكتيريا لهذه المقاومة بالضبط ومن أين جاءت التعليمات الجينية الخاصة بها.

ولحل هذا اللغز، استخدم العلماء تسلسلاً جينياً متقدماً لقراءة دليل التعليمات الكامل، أو "الجينوم"، الخاص بالبكتيريا. وقد دمجوا تقنيتين مختلفتين للتسلسل لضمان التقاط كل تفصيل في الحمض النووي للكائن الحي. سمأت هذه الخريطة الجينية عالية الجودة بتحديد الجينات المسؤولة عن مقاومة المضادات الحيوية. واكتشفوا أن البكتيريا تحمل نسخة جديدة من جين يُسمى blaOXA-1433. ينتج هذا الجين إنزيماً، وهو نوع من البروتينات يعمل مثل "المقصات الجزيئية"، القادرة على قطع وتدمير مضادات الكاربابينيم. وقد أطلق الباحثون على هذا المتغير الجديد من الإنزيم اسم OXA-1433. وهو قريب لإنزيم معروف يُسمى OXA-12، حيث يتشاركان في نحو 95 بالمائة من وحدات بناء الأحماض الأمينية، لكنه يختلف عنه في 13 نقطة محددة. ورغم هذه الاختلافات الصغيرة، احتفظ الإنزيم الجديد بالسمات الهيكلية الأساسية اللازمة للعمل كـ "كاربابينيماز"، مما يعطل مفعول الدواء بفعالية.

لم تقتصر الدراسة على مجرد تحديد الجين؛ بل بحثت أيضاً في مكان وجود هذا الجين داخل الحمض النووي للبكتيريا وما إذا كان بإمكانه الانتقال بسهولة إلى بكتيريا أخرى. ووجد الباحثون أن جين blaOXA-1433 مغروس مباشرة في الكروموسوم الرئيسي للبكتيريا، وهو المكتبة المركزية لمعلوماتها الجينية. وهو محاط بجينات أساسية ومستقرة تحتاجها البكتيريا للبقاء، مثل تلك المشاركة في بناء جدارها الخلوي وتوليد الطاقة. والأهم من ذلك، أن المنطقة المحيطة بجين المقاومة هذا كانت تفتقر إلى العناصر الجينية المتحركة، مثل "الجينات القافزة" أو "البلازميدات"، التي تساعد عادة في نشر المقاومة بسرعة بين أنواع مختلفة من البكتيريا. وهذا يشير إلى أن المقاومة هي سمة متأصلة ومدمجة في هذه السلالة البكتيرية المحددة، وليست سمة مكتسبة حديثاً يمكن تمريرها بسهولة بين البكتيريا. ويبدو أن الجين جزء مستقر من التاريخ التطوري للبكتيريا، حيث يتم الحفاظ عليه بمرور الوقت ضمن هذه المجموعة من البكتيريا المائية.

وللتأكد من أن هذا الجين الجديد هو بالفعل السبب في المقاومة، أجرى الفريق اختبارات مخبرية. فقد عرضوا البكتيريا لـ "إيميبينيم"، وهو نوع من مضادات الكاربابينيم، وراقبوا ما إذا كانت البكتيريا تستطيع تفكيكه. وأظهرت النتائج أن البكتيريا نجحت في إجراء عملية "التحلل المائي"، أو تفكيك المضاد الحيوي. كما اختبروا ما إذا كانت المقاومة تعتمد على أيونات المعادن، وهي سمة تميز فئة أخرى من إنزيمات المقاومة. وأظهر الاختبار أن المقاومة ظلت قوية حتى عند منع أيونات المعادن، مما أكد أن إنزيم OXA-1433، الذي لا يعتمد على المعادن، هو العامل النشط. وقد استبعد هذا الاكتشاف احتمال أن يكون نوع آخر من الإنزيمات، والذي تحمله البكتيريا أيضاً ويتطلب معادن ليعمل، هو السبب الرئيسي للمقاومة.

إن اكتشاف هذا النمط التسلسلي الجديد وجين المقاومة الفريد يسلط الضوء على التنوع الخفي للبكتيريا التي تعيش في إمداداتنا الغذائية. فقد وجد الباحثون أن سلالة Aeromonas veronii هذه، بهويتها الجينية الجديدة ومقاومتها المستقرة والمشفرة كروموسومياً، تمثل مزيجاً غير معروف سابقاً من السمات في البيئة. ورغم أن هذه البكتيريا تحديداً لا تسبب حالياً أمراضاً بشرية رئيسية، إلا أن وجودها في المحار الجاهز للأكل يعد تذكيراً بأن النظم البيئية المائية هي مستودعات ديناميكية للابتكار الجيني. وتشير الدراسة إلى أن تطور مقاومة المضادات الحيوية هو عملية طبيعية مستمرة تحدث في السلسلة الغذائية، مدفوعة بالتكيف المستمر للبكتيريا مع بيئاتها. ومن خلال مراقبة هذه التغييرات في المأكولات البحرية، يمكن للعلماء فهم أصول واستقرار جينات المقاومة، مما يوفر صورة أوضح لكيفية تطور هؤلاء المدافعين المجهريين قبل أن يواجهوا مريضاً بشرياً.