در یک همزیستی مسالمت‌آمیز و سودمند، مورچههای برگخوار نوعی قارچ را پرورش می‌دهند و باغبانی می‌کنند. این مورچههای کشاورز با ایجاد محیطی امن برای رشد قارچ‌ها، زمینه رشد مناسب آنها را فراهم می‌کنند و در عین حال، از آنها به عنوان یک منبع غذایی خوب استفاده می‌کنند.
اما این‌طور که تحقیقات جدید نشان می‌دهند، به نظر می‌آید این همزیستی 50 میلیون ساله برای انسان‌ها هم منافعی در بر داشته باشد. میکروبهای دخیل در این فرایند می‌توانند راهی تازه برای دست‌یابی دانشمندان به آنتی‌بیوتیک‌های جدید و تولید سوخت‌های زیستی نشان دهند.
10 سال پیش، کامرون کاریه که در آن زمان محقق بومشناسی میکروبی دانشگاه تورنتو در اونتاریوی کانادا بود، در مورد مورچههای برگخوار به کشف جالبی دست یافت. او متوجه شد این مورچهها، کلونی‌هایی از اکتینومیست‌ها را در بدنشان حمل می‌کنند، باکتری‌هایی که با تولید آنتی‌بیوتیک‌های خاص، قارچ‌های کشت شده توسط مورچههای کشاورز را در برابر قارچ‌های انگلی مانند Escovopsis محافظت می‌کند.
اوایل فروردین ماه جاری، کاریه، جان کلاردی و همکارانش در دانشکده پزشکی هاروارد واقع در بوستون، از جداسازی یکی از این ترکیبات ضد قارچ خبر دادند. آنها این ماده را که از لحاظ شیمیایی تاکنون ناشناخته مانده بود، «دنتی جرومیسین» نامیدند. این ترکیب توانسته بود سرعت رشد رشته‌های مقاوم به مواد ضد قارچی شناخته شده را در «کاندیدا آلبیکانس» که عامل عفونت‌های مخمری در انسان است، کندتر کند.
از آنجا که گونه‌های مختلف مورچههای کشاورز انواع متفاوتی از قارچ‌ها را پرورش می‌دهند و هر کدام انگل‌های خاص خودشان را دارند، محققان امیدوارند با مطالعه سیر تکاملی باکتری‌ها، به نحوه سازگاری آنها با محیط و ساخت آنتی‌بیوتیک‌های اختصاصی در مبارزه با هر انگل خاص دست پیدا کنند.
سوخت مورچه‌ای
کاریه که در حال حاضر در دانشگاه ویسکانسین، مدیسون به کار و تحقیق مشغول است، در این مورد می‌گوید: «این مورچهها کارخانه‌های داروسازی متحرک هستند». جالب است بدانید که قابلیت‌های عجیب این مورچهها به همین‌جا ختم نمی‌شود. هر کلونی از مورچههای کشاورز همانند رآکتور بسیار کوچکی مشغول تولید سوخت زیستی است.
این مطلب تازه را کاریه در سومین روز فروردین ماه در نشست «اثرات ژنومیک محیط زیست و انرژی» در انستیتو مشارکتی ژنوم گزارش داد و عنوان کرد مورچههای هر کلونی، سالانه به تنهایی حدود 400 کیلوگرم برگ را برای تغذیه قارچ‌هایی که پرورش داده‌اند، مصرف می‌کنند. اما این‌که چطور قارچ‌ها این میزان برگ را هضم می‌کنند، هنوز بی‌جواب مانده؛ چرا که نمونه‌های قارچ کشت داده شده در ظروف آزمایشگاهی قادر به شکستن مولکول پیچیده و سخت سلولز موجود در ساختار سلول‌های گیاهی نیستند.
دانشمندان به شکستن ساختار مولکولی سلولز بسیار علاقه‌مندند، زیرا این امکان وجود دارد که شکست ساختار این مولکول به آنها برای دست‌یابی به سوخت‌های زیستی با بهره‌وری به مراتب بالاتر نسبت به مواد قندی مانند ذرت کمک کند. برای یافتن جواب، کاریه و همکارانش قطعات کوچکی از دی.ان.ای باکتری‌ها و سایر میکروارگانیسم‌های موجود در محل تولید قارچ‌ها را جدا کردند و به بررسی توالی رشته‌های آنها در سه کلونی مورچههای برگخوار منطقه پاناما پرداختند . سپس آنها این توالی‌ها را با بانکهای اطلاعاتی موجود مطابقت دادند تا گونه‌های ساکن در محل تولید قارچ را شناسایی کنند و ببینند آنها از چه ژنهایی تشکیل شده‌اند.
این آزمایش‌ها نشان داد گونه‌های بسیاری از باکتری‌های موجود در محل‌های کشت قارچ، قادر به شکستن مولکول‌های سلولز هستند. این تیم علاوه بر این موفق به شناخت نشانه‌های ژنتیکی از آنزیم‌های قارچی شدند که قادر به شکستن سلولز است، اما باز هم این سئوال مطرح شد که چرا قارچ‌های کشت داده شده توسط انسان قادر به شکستن سلولز نیست.
کاریه احتمال می‌دهد این آنزیم‌های تازه شناخته شده در باکتری‌ها و قارچ‌های قادر به شکستن سلولز، به دلیل قرن‌ها همزیستی با مواد ضد قارچ تکامل پیدا کرده باشند و بتوانند خود را با این شرایط خاص تطبیق دهند. اما این قضیه می‌تواند شکل دیگری هم داشته باشد، مثلا قارچ‌ها صرفا قادر به شکستن سلولز به اجزای کوچک‌تر باشند و سایر آنزیم‌های کشف شده توسط کاریه از جایی بیرون از این محیط به آن وارد شده باشد. کاریه می‌گوید: « شاید شناخت تاریخ تکاملی بلند مدت مورچهها به ما در تلاش برای شکستن زیستتوده‌های گیاهی کمک کند». محققان دیگر نیز به یافتههای کاریه علاقمند هستند، اما می‌گویند آنها به تحلیل دقیق‌تر اطلاعات و نتایج حاصل از آن نیاز دارند.
جان تیلور، قارچ‌شناس دانشگاه کالیفرنیا در برکلی می‌گوید: « این بسیار جالب است که او آنزیم‌های قارچی را در محیط‌هایی شناسایی و جدا کرده که بر اساس نظریه‌اش (قارچ‌ها به تنهایی قادر به شکستن سلولز هستند) احتمال وجود آنها صفر بوده است. اگر کاریه به تحقیق موشکافانه در زندگی مورچهها ادامه دهد، احتمالا به شبکه‌ای درهم از برهم‌کنش‌های مختلف ضروری برای ادامه حیات هر یک از گونه‌ها دست خواهد یافت. من فکر می‌کنم جذاب‌ترین بخش این تحقیق، این است که شما برای شناخت یک ارگانیسم، کار را شروع می‌کنید و هرقدر پیش می‌روید، با دیگر ارگانیسم‌های درگیر مواجه می‌شوید و این روابط مرتب پیچیده‌تر می‌شود». به نظر می رسد شکستن سلولز پیچیده‌تر از این حرف‌ها باشد.
نیچر، شماره 7238- ترجمه: محبوبه عمیدی
نظر شما