دراسة تكشف عن كيف تحافظ البكتيريا على حياتها في ظل الظروف القاسية؟

أجاب الباحثون من جامعة كاليفورنيا على هذا السؤال في دراسة نُشِرَت في «The National acadamy of sciences» عن طريق تركيزهم على الجينات الأساسية والحد الأدنى من الاحتياجات التي لا تستطيع البكتيريا الاستغناء عنها حتى تعيش حياة مستقرة، ويرَون أن سؤال مثل هذا من الممكن أن يُوصِلهم إلى حل لعدة مشكلات عن طريق الهندسة الوراثية للبكتيريا، مثل «إي كولايّ - E.coli» وأيضًا بقية الكائنات الحية الدقيقة الأخرى، وهذا ما قاله الدكتور «بيرنهارد بالسون - Bernhard Palsson» «إن تلك الجينات الأساسية الموجودة في الميكروبات لها وظيفة تقوم بها، ولو حدث نقص في أحد هذه الجينات، لن تستطيع الخلية القيام بأي وظيفة ولن تستطيع البقاء علي قيد الحياة».

وتِيعًا لِما قاله الباحثين أن النتائج التي استطاعوا أن يتوصلوا إليها، ستفتح المجال أمام تطبيقات هندسة الخلية، مثل القيام بالهندسة الوراثية للميكروبات حتى تستطيع إنتاج مواد كيميائية ذات قيمة، وعادةً هذه العملية تتم عن طريق التغييّر في التركيب الجيني وهذا معناه أن نقدر على التغيير في الجينات الأساسية ووظائفها، ما قد يؤدي إلى ضرر في الخلية، وحتى لا نخاطر بذلك فقد توصل العلماء إلى طريقة جديدة، وتتم بإضافة جينات تنتج صفات مرغوبة، مثل إنتاج مواد كيميائية بدون الاقتراب من الجينات الأساسية. الورقة البحثية «PNAs» شملت المكونات الأساسية الضرورية التي تحتاجها الخلية حتى يتم اجراء الهندسة الوراثية عليها، ويقول الباحث «لورنس يونج - Laurence Yang» أن «من خلال تحديد الجينات الاساسية في الخلية ووظائفها التي تجعلها تعيش حياة مستقرة، يمكننا التوصل وادراك طرق لهندسة الخلية لتحسين انتاج المُنتج المرغوب بدون التضحية بصحة الخلية»، قام هذا الباحث مع مجموعة من المعاهد البحثية بالبحث في هذه النقطة واستطاعوا التوصّل للجينات الأساسية ووظائفها وأسموها بالـ«باليُوم - paleome».

ما هو الـ«باليُوم - paleome»؟ هذا المصطلح يشير إلى الجينات والبروتينات الموروثة من الأجداد وهي سبب في توفير حياة مستقرة للخلية الميكروبية . أضاف بالسون أنه «قد حاول الباحثون اتباع عدة أساليب لتحديد تلك الجينات وذلك عن طريق مقارنة تتابعات الجينوم ببعضها البعض، وابعاد الجينات المحفوظة التي تبدو مشابهة لتلك التتابعات، وذلك يظهر الحد الادنى من الجينوم، ولكن تعريف «paleome» أكثر شمولاً حيث أنه نظام بيولوجي لا يشمل فقط الحد الادنى من الجينات ولكن يشمل ايضاً الوظائف والتفاعلات والعمليات التي تحتاجها الخلية لكي تبني نفسها».

السؤال هنا كيف استطاع الفريق تحديد الـ«باليُوم - paleome»؟ لقد اعتمدوا في ذلك على اسلوب يرتكز على نمذجة الجينوم في خلية بكتيريّة _«إي كولايّ - E.coli»_، وقاموا بتطوير النموذج لحساب جميع عمليات الأيض الغذائي وعمليات التعبير الجيني في الخلية، وقاموا بعمل محاكاة لنمو سلالة مدروسة جيدًا من الـ«إي كولايّ - E.coli» وجعلوها تنمو في (333) ظرف مختلف، في كل ظرف منهم كانت تحتاج البكتيريا إلى مصدر أساسي معدني متنوع من الكربون والنيتروجين والفوسفور والكبريت، ووجد الفريق أن البكتيريا تستخدم مجموعة أساسية من الجينات في هذه الظروف، كما تستخدمها لتكوّن الـ« باليُوم - paleome »، ثم حددوا (356) جين استخدمتهم البكتيريا في المحاكاة. قال يونج «أن تحديد الـ«باليُوم - paleome» في سلالة الـ«إي كولايّ - E.coli» لم يكن مقصورًا عليها فقط، ولكنه شمل أيضًا سلالة أخرى من الايكولاي و3 ميكروبات مختلفة، ونحن نأمل استخدام جينات الـ«باليُوم - paleome» كبادئ ليسرّع من بناء جيل جديد من نماذج الجينوم لكائنات حية دقيقة أخرى». وأضاف بالون «أن الهدف من هذه الدراسة عمل قاعدة بيانات لمعرفة الجينات الأساسية، كما يمكننا أخد مجموعات قواعد البيانات الكبيرة ودمجها مع بعضها البعض وتحليلها، وفي هذه الحالة نكون قد توصّلنا لتعريف النظام البيولوجي المعروف بـالـ«paleome».

- المصدر

ترجمة: دينا أحمد | إعداد: كاميليا محمد | تدقيق: حسن خروب | تصميم: أفنان أبوزيد