الجينات المتنقلة من الأم تشكل ميكروبيوم الطفل

أم تعطي طفلها كل شيء: الحب والعناق والقبلات … وجيش قوي من البكتيريا.

هذه الخلايا البسيطة ، التي تنتقل من الأم إلى الطفل عند الولادة وفي أشهر الاتصال الحميم التالية ، تشكل البذور الأولى لميكروبيوم الطفل – المجتمع المتطور للكائنات الدقيقة التكافلية المرتبطة بوظيفة الجسم الصحية. أجرى باحثون في معهد برود التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وجامعة هارفارد مؤخرًا أول مسح واسع النطاق لكيفية تطور ميكروبات الأم وطفلها خلال السنة الأولى من الحياة. دراستهم الجديدة التي نُشرت في خلية في ديسمبر وجد أن مساهمات الأمهات هذه لا تقتصر على الخلايا الكاملة. تنتقل قصاصات صغيرة من الحمض النووي تسمى العناصر الوراثية المتنقلة من بكتيريا الأم إلى بكتيريا الطفل ، حتى بعد أشهر من الولادة.

يمكن أن تلعب طريقة النقل هذه ، التي لم يسبق لها مثيل في زراعة ميكروبيوم الرضيع ، دورًا حاسمًا في تعزيز النمو والتطور. قالت فيكتوريا كار ، عالمة المعلومات الحيوية الرئيسية في معهد ويلكوم سانجر ، والتي لم تكن جزءًا من الدراسة ، إن فهم كيفية تطور ميكروبيوم الطفل يمكن أن يفسر سبب استعداد بعض الأطفال للإصابة بأمراض معينة أكثر من غيرهم.

“إنه سؤال كبير: كيف نحصل على ميكروباتنا؟” قال نيكولا سيجاتا ، الأستاذ في جامعة ترينتو في إيطاليا والذي لم يكن أيضًا جزءًا من الدراسة.

أجسامنا هي موطن لعدد من الخلايا البكتيرية مثل الخلايا البشرية ، ومعظمها يعيش داخل أحشائنا. كل واحد منا يضم مكتبات متنوعة على نطاق واسع من الأنواع والسلالات البكتيرية المكتسبة طوال الحياة. لكن الأطفال يبدأون بالعقم تقريبًا. يُعتقد أن أول تسريب كبير للميكروبات يأتي من الأم أثناء الولادة عندما يخرج الرضيع من الرحم. هذه الهدية البكتيرية تخلق السقالات لمجتمع ميكروبي مزدهر في الجسم يحافظ على حياتنا لبقية حياتنا. (لا يحصل الأطفال الذين يولدون بعملية قيصرية على نفس التسريب الأولي للميكروبات التي يحصل عليها الأطفال منذ الولادة الطبيعية ، لكنهم يجمعونها ببطء في وقت لاحق).

وأوضح سيجاتا أن أحد تأثيرات الميكروبيوم هو تكييف نظام المناعة والتمثيل الغذائي لمضيفه خلال العامين الأولين من الحياة. وقال إن أيام التدريب الأولية هذه “يمكن أن يكون لها عواقب طويلة الأمد لا يزال من الصعب فهمها في الوقت الحالي”.

وقالت كارولينا جبار ، طبيبة باطنية وباحثة في المعهد ، إن السبب في ذلك هو أن المستقلبات ، أو المنتجات الكيميائية لعملية التمثيل الغذائي ، التي يصنعها الميكروبيوم ، يُعتقد أنها تؤثر على تطور الجهاز الإدراكي وجهاز المناعة لدى الطفل ، خاصة خلال فترة حساسة في الألف يوم قبل الولادة وبعدها. جامعة جوتنبرج وهو مؤلف مشارك في البحث الجديد.

في الدراسة الجديدة ، التي قادها Ramnik Xavier ، مدير مرصد Klarman Cell في معهد Broad ، جمع الباحثون عينات من البراز من 70 زوجًا من الأمهات وأطفالهن ، بدءًا من بداية الحمل وتستمر في السنة الأولى للطفل. قام الباحثون بعد ذلك بمسح مزيج الميكروبات والمركبات الموجودة في العينات وأجروا تحليلات جينية لتحديد الأنواع وسلالات الميكروبات الموجودة. باستخدام هذه البيانات ، تمكنوا من رؤية كيف تطورت ميكروبيومات الأمهات والأطفال خلال تلك الفترة.

كما توقعوا ، كانت ميكروبيومات الرضع مختلفة عن ميكروبيومات أمهاتهم ، وكان تأثير النظام الغذائي على ميكروبيوماتهم واضحًا. كان لدى الأطفال المئات من المستقلبات التي لا تمتلكها أمهاتهم.

كانت المفاجأة الكبرى للفريق أنه حتى عندما يفتقر الطفل إلى سلالات بكتيرية مفيدة موجودة في الأم ، فإن ميكروبيوم الطفل لا يزال يحتوي على قصاصات من الجينات التي تنتمي إلى تلك السلالات.

“كيف يمكن أن تؤثر الأنواع على التركيب الميكروبي للرضع دون أن تكون جزءًا منه؟” قال جبار. بدأت هي وزملاؤها في المختبر في التساؤل عما إذا كان يمكن تفسير ذلك من خلال النقل الأفقي للجينات ، وهي عملية غريبة تقفز فيها الجينات من نوع ما إلى نوع آخر بدلاً من أن تنتقل إلى ذرية. تعد عمليات نقل الجينات الأفقية أمرًا شائعًا داخل مجتمعات البكتيريا – فهي تساهم بشكل كبير في انتشار الجينات المقاومة للمضادات الحيوية في مجموعة متنوعة من مسببات الأمراض ، كما تم العثور عليها أيضًا في الكائنات متعددة الخلايا.

ومع ذلك ، لم يكن الباحثون مستعدين لرؤية مئات الجينات تنتقل بين المجتمعات البكتيرية – من ميكروبيوم الأم إلى الجنين. قال تومي فاتانين ، وهو زميل باحث في جامعة هلسنكي ومؤلف مشارك في الورقة: “إنها واحدة من تلك الأشياء التي لا تصدقها بنفسك في البداية”.

يتكهن الباحثون بأن عمليات نقل الجينات الأفقية قد تكون أكثر وضوحًا عندما لا تستطيع البكتيريا التي تزدهر في أمعاء الأم البقاء على قيد الحياة في بيئة غير مألوفة لأمعاء الرضيع. قد تدخل بكتيريا الأم إلى جسم الرضيع عن طريق حليب الثدي أو كأبواغ مطلقة يبتلعها الرضيع. بعض البكتيريا ستفشل حتما في استعمار جسم الطفل وتختفي. لكنها قد تدوم طويلاً بما يكفي لقفز تسلسلات جينية معينة إلى بكتيريا أكثر نجاحًا. إذا ترسخت هذه التسلسلات الجينية في جينومات البكتيريا داخل أمعاء الطفل ، فيمكنها إحضار الوظائف التي تشفرها.

قال كار: “حقيقة أنه حتى الوجود العابر لخلية مانحة يمكن أن يكون له مثل هذا التأثير على تلك الخلايا الدائمة أمر رائع حقًا”.