Bacteria

الأمعاء البشرية هي نظام بيئي صاخب، موطن لعدد لا يحصى من البكتيريا والكائنات الحية الدقيقة التي تلعب دورا حيويا في عملية الهضم والصحة العامة، وسلطت الأبحاث الحديثة التي أجرتها جامعة شيكاغو الضوء على القدرة الرائعة لهذه الميكروبات المعوية على التنفس والنمو داخل البيئة اللاهوائية لأمعائنا.

ويشتهر ميكروبيوم الأمعاء، وهو عبارة عن مجموعة متنوعة من البكتيريا والكائنات الحية الدقيقة الموجودة في أمعائنا، بمساهمته التي لا غنى عنها في عملية الهضم والصحة، وتساعد هذه الميكروبات في تحطيم الطعام وإنتاج العناصر الغذائية الأساسية والأيضات التي تؤثر بشكل كبير على صحة الإنسان.

وكشفت الدراسة عن جانب رائع لهذه الميكروبات المفيدة: تكيفها المبتكر للبقاء والازدهار داخل جسم الإنسان، وعلى وجه التحديد، تستخدم مجموعات معينة من بكتيريا الأمعاء طريقة فريدة لتوليد الطاقة اللازمة لنموها، وتتفاعل هذه الميكروبات مع مجموعة من الجينات التي تمكنها من توليد الطاقة، مما قد يؤثر على صحة الإنسان بطرق مختلفة.

وحددت الدراسة، التي نشرت في مجلة Nature Microbiology، 22 مستقبلًا تستخدمها ثلاث عائلات متميزة من بكتيريا الأمعاء، وتعمل هذه المستقبلات كبديل للأكسجين أثناء التنفس داخل الحدود اللاهوائية للأمعاء.

وعلاوة على ذلك، تمتلك هذه البكتيريا نسخًا عديدة من الجينات المسؤولة عن إنتاج الإنزيمات التي تعالج المستقلبات البديلة، وتشير هذه المجموعة الواسعة من الجينات، والتي تزيد بشكل ملحوظ عن تلك الموجودة في البكتيريا خارج الأمعاء، إلى قدرة بكتيريا الأمعاء اللاهوائية على استخلاص الطاقة من مئات المركبات الأخرى.

وعلى المستوى الخلوي، التنفس هو عملية كيميائية حيوية لإنتاج الطاقة، في حين أن معظم الخلايا تستخدم الأكسجين للتنفس، في البيئات اللاهوائية مثل الأمعاء، تطورت الخلايا لاستخدام جزيئات بديلة، وهناك مساران استقلابيان أساسيان يدفعان إنتاج الطاقة في الخلايا: التخمر والتنفس.

ويتضمن التخمر تكسير الجزيئات مباشرة للحصول على الطاقة، بينما يتضمن التنفس مانحًا ومستقبلًا للإلكترون، والمثال الكلاسيكي هو الجلوكوز كمتبرع والأكسجين كمستقبل، حيث تنقل الخلايا الإلكترونات من الجلوكوز قبل نقلها في النهاية إلى الأكسجين، وتولد هذه العملية ATP، وهي عملة الطاقة الخلوية الأساسية المستخدمة في الوظائف الخلوية المختلفة.

وفي حين أن معظم الميكروبات المعوية تعتمد على التخمر، فإن بعض أنواع البكتيريا تظهر استقلابًا تنفسيًا، وذلك باستخدام متقبلات الإلكترون المتنوعة مثل ثاني أكسيد الكربون والكبريتات، ولا يسلط هذا البحث الرائد الضوء على القدرة الرائعة على التكيف لدى بكتيريا الأمعاء فحسب، بل يفتح أيضًا طرقًا لفهم دورها في صحة الإنسان والتطوير المحتمل لعلاجات مفيدة.