بخش اول میکروبیولوژی مرجان: هولبیونت

در این مجموعه، من امیدوارم که جستجویی در دنیای نامرئی که آکواریوم های ما را پر می کند داشته باشیم.

میکروبیوم! اولین قسمت از این مجموعه بر روی میکروب هایی است که درکنار و روی  مرجان های ما زندگی می کنند ، تمرکز خواهد کرد.

- میکروب شناسی چیست و میکروب ها چگونه مطالعه می شوند؟

میکروبیولوژی مطالعه موجودات میکروسکوپی است. برای قرن های متمادی، ابزار اصلی میکروب شناسی میکروسکوپ بوده است. امروزه ده ها میکروسکوپ وجود دارد که هر کدام می توانند دیدگاه متفاوتی از دنیای میکروسکوپی به محققان ارائه دهند.

در حالی که میکروسکوپ به دانشمندان اجازه می دهد نمونه ها را مشاهده کنند، یکی دیگر از فناوری های مفید، توانایی کشت اورگانیسم های مورد علاقه است. بیشتر درک ما از این اکوسیستم‌های کوچک از ترکیب میکروسکوپ و فرهنگ‌سازی از آنچه میدانیم به دست آمده است.

متأسفانه، دانشمندان فقط می توانند تعداد کمی از موجودات را کشت دهند - اکثریت قریب به اتفاق آنها را فقط می توان به صورت گذرا مشاهده کرد، که علم را از درک واقعی عمق سیستم های میکروبی محدود کرده است. خوشبختانه، فناوری ژنتیک در سال های اخیر با سرعت فوق العاده ای پیشرفت کرده است. ظهور نسل بعدی توالی یابی باعث ایجاد ابرکدینگ و سایر روش های ارزشمند شده است.

این تکنیک‌ها به محققان اجازه می‌دهد تا ترکیب جامعه یک نمونه را تجزیه و تحلیل کنند و به آن‌ها اجازه می‌دهند ببینند چه میکروب‌هایی در آن وجود دارد. از آنجایی که بارکدینگ از DNA خالص شده از یک نمونه محیطی استفاده می کند، این یک تکنیک مستقل از کشت است.

پیشرفت علمی دیگر محدود به آنچه می‌توانیم با میکروسکوپ ببینیم یا آنچه می‌توانیم در ظروف کشت،کشت کنیم، نیست. برای اولین بار در تاریخ بشر، ما می‌توانیم تصویر کاملی از جهان را که درست در کنار ما زندگی می‌کند، ببینیم.

نمایی جدید از مرجان

این فناوری تحقیقات مرجانی را به طور خاصی تسریع کرده است و درک بهتری از پدیده هایی مانند سفید شدن، تخم ریزی و عفونت ارائه می دهد. اوج این کار منجر به ظهور مفهومی جدید از مرجان ها شده است.

مرجان‌ها به‌جای اینکه به‌عنوان یک جاندار که دارای جانوران همزیست است دیده شوند، اکنون به عنوان اکوسیستم‌های مستقل در نظر گرفته می‌شوند. این اکوسیستم شامل جانور مرجانی، جانوران حیوانی آنها و میلیون‌ها میکروبی است که در داخل و اطراف آنها زندگی می‌کنند - این سیستم زنده "هولبیونت" نامیده می‌شود. هولو به معنای کل است و بیونت به زندگی اشاره دارد. بنابراین، holobiont به "تمام زندگی" در یک مرجان و اطراف آن اشاره دارد.

چه کسی در مهمانی است؟

مرجان‌ها جامعه‌ای فوق‌العاده متنوع را در خود جای داده‌اند که تمامی شاخه‌های حیات را در بر می‌گیرد – باکتری‌ها، باستانی‌ها، تک یاخته‌ها، ویروس‌ها و قارچ‌ها همگی در مرجان‌ها زندگی می‌کنند. هر گونه نقش بسیار خاصی دارد. برخی محصولات جانبی دفع شده توسط مرجان را متابولیزه می کنند و به چرخه کربن و گوگرد مانند Rhodobacteraceae کمک می کنند، در حالی که برخی دیگر به دفاع از مرجان در برابر مهاجمان خارجی مانند باکتریوفاژها و باکتری های هتروتروف کمک می کنند.

در حالی که بیشتر همزیست ها در حفره گوارشی یا پوشش مخاطی زندگی می کنند، سایر نواحی مرجان خالی از حیات نیستند. گونه‌های خاصی از جلبک‌ها و قارچ‌های اندولیتیک سیستم اسکلتی مرجان‌ها را مستعمره می‌کنند، جایی که مستقیماً انرژی اضافی را به میزبان خود منتقل می‌کنند.

هنگامی که هولوبیونت سالم است، در حالت همزیستی قرار می گیرد که در آن همه موجودات می توانند متقابلاً از یکدیگر سود ببرند. کل اکوسیستم در یک عمل متعادل کننده دائمی است که در آن مرجان یک تنظیم کننده مرکزی است. این سیالیت برای مرجان‌ها سودمند است و به آنها اجازه می‌دهد تا شریک‌های میکروبی را در صورتی که دیگر در شرایطی که با آن مواجه هستند مفید نباشند، از بین ببرند.

به عنوان مثال، اگر مرجانی دوره ای را تجربه کند که آب اطراف آن نیتروژن اضافی داشته باشد، ممکن است غلظت باکتری های تثبیت کننده نیتروژن را از جامعه خود کاهش دهد.

مهمانی تا DOM متوقف نمی شود

در حالی که به طور معمول، این سیستم بسیار خوب عمل می کند، مانند بسیاری از چیزهای زندگی، تا زمانی که این کار را انجام ندهد، کار می کند. پلاستیسیته میکروبی مرجان یک شمشیر دو لبه است که گاهی اوقات می تواند مسائل ساده را فاجعه بار کند.

یکی از مدل‌های بیماری‌زای پیشرو توصیف می‌کند که هولوبیونت وارد حالت «دیسبیوز» می‌شود. مشکلات زمانی ممکن است به وجود بیایند که استرس به طور مداوم یا در یک رویداد منحصر به فرد شدیدتر رخ دهد. از طریق بسیاری از سیستم های پیچیده، مرجان ها می توانند بدانند که کدام گونه های میکروبی مفید هستند.

از آنجایی که به طور معمول، گونه‌ها فقط در صورت عدم نیاز از مهمانی بیرون می‌روند، تشخیص اینکه چه زمانی یک شریک همزیست از بازدید خود گذشته است برای مرجان دشوار است. یک مطالعه اخیر از اسکریپس نشان داد که مواد ارگانیک محلول در آب (DOM) در یک سیستم می تواند باعث رشد بی رویه باکتری ها شود.

این سیل مواد مغذی به باکتری‌های مفید قبلی اجازه می‌دهد تا به نسبت رشد کنند و به سرعت مرجان را خفه کنند. تغییر از همزیستی به دیس بیوز - مفید به بیماری زا.

راه دیگری که عفونت در مرجان ها ایجاد می شود، ورود مهاجمان خارجی است.

به عنوان مثال، در طول نوسانات قابل توجهی که معمولاً با سفید کردن همراه است، بسیاری از پروبیوتیک‌ها که مستقیماً باکتری‌های بیماری‌زا را می‌خورند یا ترکیبات آنتی‌بیوتیکی برای مهار آنها تولید می‌کنند، از بین می‌روند. در حالی که مرجان ممکن است از یک نوسان جدی جان سالم به در ببرد، برخی از مهم ترین شرکای میکروبی آن ممکن است از بین بروند و آنها را بی دفاع و آسیب پذیر در برابر تهاجم قرار دهند.

صفحات آگار - ابزار مفیدی برای کشت میکروارگانیسم ها

نیاز به تغییر جامعه

در حالی که جامعه علمی مفهوم holobiont را پذیرفته است، اساساً  گزارش نشده است. به عنوان یک جامعه، ما به یک مفهوم مجدد از سلامت مرجان نیاز داریم که میکروبیوم حیواناتی که از آنها مراقبت می کنیم در نظر بگیرد.

اتکای بیش از حد به سنگ خشک، عقیم سازی بیش از حد UV، فیلتراسیون کم میکرون، و استفاده گسترده از آنتی بیوتیک ها، دنیای میکروبی مرجان های ما را خراب کرده است. نمی توان ارتباطی بین سطوح بالاتر بیماری که اکنون در این سرگرمی مشاهده می شود و ریشه کن کردن کامل میکروب هایی که بسیاری از صخره داران مدرن به طور غیرمستقیم به عنوان کلید موفقیت تبلیغ می کنند، ایجاد نکرد.

جنبه شیمیایی این سرگرمی به دلیل مقرون به صرفه بودن تست ICP به اوج جدیدی رسیده است، اما درک میکروبیوم تنها در حال حاضر توسط شرکت‌های بیوتکنولوژی مانند Hydrospace و Aquabiomics شروع شده است.

راه درازی در پیش است تا مدیریت میکروبی بتواند به جریان اصلی تبدیل شود، اما گفتگو، آموزش و نوآوری کلیدی برای بهبود درک جمعی ما و مهمتر از همه، مراقبت از جاندارانی  است که همه دوستشان داریم. با ما همراه باشید زیرا قصد دارم پاسخ ایمنی، بیماری های خاص و میکروب های مفید را پوشش دهیم.

همچنین شمارا به مطالعه بخش دوم مقاله میکروبیولوژی دعوت مینماییم.

گردآوری و ترجمه توسط تیم متخصصین ایران آکواریوم (امیرحسین حاتمی فر - بنیامین گیوی)

کپی بدون ذکرمنبع مجاز نمی باشد.