به گزارش اطلاعات آنلاین، بعضی از باکتری ها در نقاط معینی از بدن به وفور یافت می شوند، در حالی که باکتری های دیگر در همان نقاط اصلاً حضور ندارند. این امر سبب می شود پرسش های عمده ای در ارتباط با کاربرد میکروبیولوژی در درمان بیماری ها و تولید پروبیوتیک ها مطرح می شود.

در پاسخ به این پرسش ها باید گفت که همواره یک مانع بزرگ وجود دارد: باکتری ها به قدری ریز و متعدد هستند و جمعیت هایشان به قدری متنوع و پیچیده است که به سختی می توان فهمید چه زیرگروه هایی از آنها در کدام نقاط بدن وجود دارند و چه ژن ها و توانایی های متابولیکی شرایط را برای رشد آنها در محل نادرست مساعد می کنند.

«دانشگاه هاروارد» پژوهشی در این زمینه انجام داد و میکروبیوم دهان انسان را مورد مطالعه قرار داد. تنوع گسترده و حیرت انگیزی از خرده جمعیت های باکتریایی شناسایی شدند که در نقاط مشخصی از دهان ما زندگی می کنند. میکروبیوم به زیست بوم میکروبی و قارچی بدن انسان اطلاق می شود که با بدن ما هم زیستی دارند و وجودشان برای بدن ضروری است.

اکولوژیست های میکروب شناس مجذوب این واقعیت هستند که باکتری ها می توانند یک زیستگاه را به چندین کنام تقسیم کنند. آنها کنجکاو هستند که بدانند میکروب ها چگونه جایگاه های مشخصی را در بدن ما به خود اختصاص می دهند.   

پیشرفت های اخیر در زمینه توالی یابی ژنوم و دانش بیوانفورماتیک (زیست داده ورزی)، شیوه های تازه ای را برای آسان فهمیدن پیچیدگی اجتماعات میکروبی در اختیار دانشمندان گذاشته اند. پژوهشگران نیز از این مجال استفاده کردند تا با به کارگیری راهکارهای مدرن تجزیه و تحلیل و توالی یابی ژنوم، میکروبیوم دهان انسان را بهتر و بیشتر بشناسند.

دهان بهترین نقطه بدن برای مطالعه اجتماعات باکتری ها است، چون نه فقط دهانه ورود به دستگاه معده ای ـ روده ای است، بلکه یک محیط بسیار خاص و کوچک اما غنی از تنوع میکروبی به شمار می رود. تنوع باکتری های دهان انسان به قدری زیاد است که مطالعه روی آنها می تواند به یافتن پاسخ بسیاری از پرسش های مطرح شده درباره میکروبیوم ها و تکامل آنها منجر شود.

در نقاط مختلف دهان ما مقادیر حیرت آوری باکتری های اختصاصی وجود دارد. برای مثال، باکتری های روی زبان با باکتری هایی که روی دندان ها تجمع دارند متفاوت هستند. همچنین، باکتری های روی زبان یک فرد بسیار شبیه باکتری های موجود روی زبان یک فرد دیگر هستند. این شباهت بیشتر از شباهتی است که باکتری های دهان یک فرد با باکتری های گلو یا لثه همان فرد دارند.

تیم پژوهشی دانشگاه هاروارد در پایگاه های داده عمومی به جستجو پرداختند و داده های 100 ژنوم را که نماینده 4 گونه باکتری معمول در دهان هستند دانلود کردند.

این باکتری ها شامل گونه Haemophilus parainfluenzae و سه گونه باکتری دهانی دیگر از جنس Rothia بودند. پژوهشگران از این باکتری ها به عنوان مرجع استفاده کردند تا روی خویشاوندان آنها که از دهان صدها فرد داوطلب در «پروژه میکروبیوم انسان» نمونه برداری شده بودند به تحقیق و مطالعه بپردازند.

این ژنوم ها در نقطه آغاز کار آنها مورد استفاده قرار گرفتند، اما خیلی زود این مرحله پشت سر گذاشته شد تا در وهله بعد کل تنوع ژنتیکی حاکم بر تریلیون ها سلول میکروبی که در دهان ما زندگی می کنند مورد کاوش قرار گیرند. در نهایت امر این چیزی است که پژوهشگران درباره اش کنجکاوی وافری دارند.

راهکار تازه طراحی شده، «فراژنومیک جامع»  (metapangenomics)نام دارد. مجموع همه ژن های یک گروه مشخص از باکتری ها در کنار مطالعه ای که روی تمامی دی اِن اِی های باکتری های یک جمعیت انجام شده، کمک خواهد کرد تا ژنوم های باکتری ها به طور مفصل بررسی شوند. این اقدام به کشف بسیار جالب توجهی انجامید.  

آنها تنوع شگرفی در باکتری ها مشاهده کردند اما این که باکتری هایی با ویژگی های مختلف در نقاط مختلف دهان برای خود قلمرو ساخته بودند به مراتب برایشان شگفت آورتر بود؛ باکتری های دهانی به خوبی روی زبان، گونه ها و سطوح دندان ها تقسیم بندی شده بودند.

برای مثال، برای یک گونه میکروبی به خصوص، پژوهشگران اشکال ژنتیکی متفاوتی را یافتند که به شدت مختص به نقطه معین از دهان بودند. آنها در بسیاری موارد توانستند چندین ژن را شناسایی کنند که زیستگاه ویژه یک گروه باکتریایی خاص را بر ملا می کردند. راهکار فراژنومیک جامع به آنها این امکان را داد تا دریابند باکتری های موجود در دهان انسان چه تفاوتی با همتایان آزمایشگاهی خود دارند و علت تفاوت آنها در چیست.  

نتیجه کاربرد این تکنیک ها که به دنبال مقایسه مستقیم ژنوم های باکتری های کنترل شده آزمایشگاهی با ژنوم های باکتری های آزاد در زیستگاه طبیعی شان به دست آمد کمک کرد تا پژوهشگران تفاوت های این دو گروه باکتری را در مقیاس ژنی معین کنند. آنها همچنین سویه های باکتریایی جدیدی را شناسایی کردند که علیرغم هم خانواده بودن با سویه های کشت شده در آزمایشگاه، متفاوت از آنها بودند. 

بدین ترتیب باکتری هایی شناسایی شدند که به احتمال خیلی زیاد به یک زیستگاه خاص سازگاری پیدا کرده بودند که البته این فرضیه قرار است به دنبال آزمایش هایی به اثبات برسد. این یافته ها می توانند در ساخت مواد غذایی و مکمل های پروبیوتیک هدفمند نقشی کلیدی ایفا کنند. دانشمندان می توانند با آگاهی از نیازهای زیستگاهی هر باکتری، باکتری هایی بسازند که درست در زیستگاه منحصر به خودش جا گیرند و زندگی را ادامه دهند.

به دلیل این که دهان یک منبع باکتریایی بسیار قابل دسترس است و نمونه برداری از باکتری های آن آسان است، پژوهشگران مدتی طولانی است که روی میکروبیوم آن مطالعه می کنند. در هر محیطی از بدن که مورد رصد پژوهشگران قرار می گیرد، اجتماعات پیچیده و در هم تافته ای از باکتری ها دیده می شوند. پی بردن به علت این پیچیدگی و نیز تفاوت در نحوه تعامل باکتری ها با یکدیگر کمک می کند تا آنها بهتر بتوانند روی مجموعه باکتری هایی که سلامتی فرد را تحت الشعاع قرار می دهند متمرکز شوند و بدانند کدام باکتری ها را باید خارج کنند یا دوباره به بدن بازگردانند.