آیا تا به حال به دنیای شلوغ و نامرئی درون رودهی خود فکر کردهاید؟ این یک اکوسیستم پیچیده است که از تریلیونها میکروب تشکیل شده و یک مطالعهی پیشگامانه، نور جدیدی بر پرشمارترین ساکنان آن، یعنی باکتریوفاژها، تابانده است. اینها ویروسهایی هستند که منحصراً باکتریها را آلوده میکنند و نقشی عمیق در اکولوژی میکروبی و سلامت کلی ما دارند. با این حال، بسیاری از جنبههای زندگی آنها تا به امروز یک راز باقی مانده بود.
پژوهشگران با استفاده از توالییابی متاژنومیک عمیق با خوانش بلند (deep long-read metagenomic sequencing)، رقص پیچیدهی میان فاژها و باکتریها را در نمونههای مدفوع شش فرد سالم طی یک دورهی زمانی چشمگیر دو ساله دنبال کردند. این دیدگاه بلندمدت به آنها اجازه داد تا دینامیک شگفتانگیز پروفاژها را کشف کنند؛ پروفاژها، فاژهایی هستند که DNA خود را مستقیماً در ژنوم باکتری میزبان خود ادغام کرده و در حالتی خفته به نام لیزوژنی زندگی میکنند.
کشفیات کلیدی از مرزهای دانش روده:
- همزیستی عمدتاً پایدار: این مطالعه نشان داد که بیشتر پروفاژها ساکنان وفاداری هستند و در طول زمان به طور پایدار در میزبانان باکتریایی خود ادغام شده باقی میمانند. این موضوع نشان میدهد که یک رابطهی بلندمدت و متعادل، هنجار اصلی در یک رودهی سالم است.
- ۵ درصد پویا: با این حال، پایداری تمام داستان نیست. مشاهده شد که تقریباً ۵ درصد از این فاژها به صورت پویا توسط میزبانان باکتریایی خود به دست میآیند یا از دست میروند. این امر از یک چشمانداز دائماً در حال تغییر پرده برمیدارد که در آن باکتریها میتوانند DNA ویروسی را به دست آورند یا از دست بدهند و بر عملکرد و تکامل خود تأثیر بگذارند.
- همزیستی مسالمتآمیز: به طرز شگفتانگیزی، دانشمندان دریافتند که در یک نمونهی واحد، جمعیتهای یکسان از باکتریها میتوانند با هم زندگی کنند، در حالی که برخی حامل یک پروفاژ خاص هستند و برخی دیگر نه. این نشان میدهد که داشتن یک ویروس ادغامشده همیشه یک سناریوی همه یا هیچ برای یک گونه باکتریایی نیست.
- به چالش کشیدن باورهای قدیمی: این پژوهش با یافتن موارد متعددی از ادغام یک فاژ یکسان در باکتریهایی از خانوادههای کاملاً متفاوت، یک شگفتی بزرگ را رقم زد. این یافته، باور دیرینه مبنی بر اینکه فاژها بسیار اختصاصی هستند و فقط یک گونه یا سویهی خاص از باکتری را آلوده میکنند، به چالش میکشد. آنها بسیار متنوعتر از آن چیزی هستند که ما تصور میکردیم!
- معرفی «فاژهای IScream»: یک کلاس کاملاً جدید از فاژها کشف شد که «فاژهای IScream» نام گرفتند. این ویروسهای هوشمند، یک ابزار باکتریایی—ترانسپوزازهای IS30 (نوعی ژن پرنده)—را برای جابجایی خود به کار میگیرند. این امر نمایانگر شکلی ناشناخته از اهلیسازی است، جایی که یک فاژ، عناصر خودخواه باکتریایی را برای منافع خود به خدمت میگیرد.
باکتریوفاژها فراوانترین موجودات بیولوژیکی در سیاره ما هستند و بیشتر آنها به صورت این پروفاژهای ادغامشده وجود دارند. با استفاده از توالییابی پیشرفته، ما سرانجام از مدلهای آزمایشگاهی کلاسیک مانند فاژ لامبدا فراتر رفته و تنوع و شیوع بینظیر این ساکنان ویروسی را در بدن خود درک میکنیم.
این یافتهها اساساً درک ما از دینامیک فاژ-باکتری در میکروبیوم روده انسان را بازآفرینی میکنند. آنها بینش عمیقتری در مورد مکانیسمهای تکاملی که انتقال افقی ژن (حرکت مواد ژنتیکی بین ارگانیسمها) و انعطافپذیری باورنکردنی ژنومهای میکروبی را هدایت میکنند، فراهم میآورند. این دانش برای نوآوریهای آینده در حوزهی سلامت، از فاژ درمانی گرفته تا تعدیل میکروبیوم، حیاتی است.
درباره این پژوهش شگفتانگیز از منبع اصلی بیشتر بیاموزید:
https://www.nature.com/articles/s41586-025-09786-2
