كيف تؤثر المضادات الحيوية للفطور في تشكل قشور الجبن اللذيذة؟

انظر إلى قوة الميكروبات المجهرية في الجبن. كانت منتجات الألبان عنصراً غذائياً أساسياً لأجيال طويلة؛ ولكن علماء الأحياء الدقيقة استفادوا منها أيضاً في دراسة ميكروبات الطبيعة وفهمها بصورة أفضل. في دراسة نُشرت في 10 مايو/ أيار في مجلة "إم بايو" (mBio)، استخدم فريق من الباحثين قشور الجبن (الطبقة السطحية التي تتشكل على الجبن مع تعتيقه) لإثبات تأثير المضادات الحيوية الفطرية في تطور الميكروبيوم.

تنتج الفطريات مستقلَبات يمكنها تحسين صحة الإنسان. على سبيل المثال؛ يفرز بعضها البنسلين الذي يُستخلص بعد ذلك ويُنقّى ويُستخدم مضاداً حيوياً. حاول العلماء في هذه الدراسة فهم كيفية تفاعل الفطريات مع الميكروبات التي تعيش معها جنباً إلى جنب في المجتمعات الميكروبية بصورة أفضل، مركزين خصوصاً على العلاقة بين الفطريات والبكتيريا.

الفطريات والمجتمعات الميكروبية

يقول المؤلف المشارك وعالم الأحياء الدقيقة بجامعة تافتس، بنجامين وولف في بيان صحفي: "يهتم مختبري بكيفية تأثير الفطريات في تنوع المجتمعات الميكروبية التي تعيش فيها. تنتشر الفطريات على نطاق واسع في العديد من البيئات الحيوية الميكروبية، بدءاً من التربة وصولاً إلى أجسامنا؛ لكننا لا نعرف سوى القليل عن تنوعها في مجتمعات الميكروبيوم ودورها فيها مقارنة بالبكتيريا التي دُرست على نطاق واسع.

لدراسة بيئة الفطريات وتفاعلاتها مع البكتيريا، نستخدم قشور الجبن على اعتباره نظاماً بيئياً ميكروبياً نموذجياً للإجابة عن أسئلة البيولوجيا الأساسية هذه".

قشور الجبن نفسها عبارة عن مجتمعات ميكروبية تتشكل على أسطح الأجبان التي تُعتّق بصورة طبيعية؛ مثل أجبان بري (Brie) الفرنسية وتاليدجيو (Taleggio) الإيطالية وبعض أنواع الشيدر. مع تعتيق الجبن، تتشكل طبقات طرية وأحياناً لزجة من الميكروبات على أسطح الجبن، تحلل هذه الميكروبات خثارة الجبن ببطء مع نموها على سطحها، وتشكّل روائح وألواناً تمنح الجبن مزيداً من الخصائص الفريدة ليُباع في قسم المنتجات الفاخرة في متجر البقالة.

أهمية تطور قشور الجبن

بدأ وولف وفريقه بالتحقيق في مشكلة يواجهها أحد صانعي الجبن مع انتشار العفن على سطح الجبن؛ الأمر الذي يؤدي إلى تعطيل تطور القشرة الطبيعي ويجعل قشور الجبن تبدو وكأنها تختفي عندما يغزو العفن كهف الجبن. لفهم ما كان يحدث بصورة أفضل، تعاون فريق وولف مع مختبر عالمة الأحياء الدقيقة نانسي كيلر في جامعة ويسكونسن للتحقيق في تأثير هذا العفن في ميكروبات القشرة ومعرفة المواد الكيميائية التي قد ينتجها فتعطل تطور القشرة.

بدأ الباحثون بحذف جين يُدعى (LaeA) موجود في عفن البنسليوم يمكنه التحكم في التعبير عن المواد الكيميائية التي يمكن أن تفرزها الفطريات في بيئتها. تدعى هذه المركّبات بالمستقلَبات المتخصصة أو الثانوية.

يقول وولف موضحاً: "نعلم أن فطريات عديدة يمكنها أن تنتج مستقلَبات تشكّل مضادات حيوية لأننا استخدمناها في أدوية البشر؛ لكن من المدهش أننا لا نعلم سوى القليل عن كيفية عمل هذه المضادات الحيوية الفطرية في الطبيعة. هل تستخدم الفطريات فعلاً هذه المركبات لقتل الميكروبات الأخرى؟ وكيف تؤثر هذه المضادات الحيوية التي تنتجها الفطريات في تطور المجتمعات البكتيرية؟ للتحقيق في ذلك، أضفنا البنسليوم الطبيعي والبنسليوم منزوع الجين LaeA إلى بيئة من بكتيريا قشرة الجبن لمعرفة ما إذا كان حذف جين LaeA قد تسبب في تغييرات في كيفية تطور مجتمع البكتيريا".

نشاط طبيعي مضاد للبكتيريا أثّر على قشور الجبن

وجد الباحثون أن حذف جين laeA من عفن البنسليوم أدى إلى فقدان معظم النشاط المضاد للبكتيريا، وساعدهم هذا الاكتشاف على حصر البحث في مناطق معينة من الجينوم الفطري قد تكون مسؤولة عن إنتاج مركبات مضادة للبكتيريا، وتمكنوا في النهاية من حصره في فئة واحدة من المركبات تُدعى "السوروتينات" (pseurotins)؛ وهي مستقلَبات تنتجها أنواع مختلفة من الفطريات يمكنها تعديل جهاز المناعة وقتل الحشرات وتثبيط البكتيريا.

أثبتت الدراسة أن السوروتينات يمكنها أيضاً التحكم في كيفية نمو المجتمعات البكتيرية التي تعيش مع تلك الفطريات وتطورها، وهي مضادات قوية للبكتيريا؛ ما يعني أنها قادرة على تثبيط نمو بعض أنواع البكتيريا الموجودة في الأجبان المصنوعة يدوياً أيضاً مثل أجناس كل من المكورات العنقودية (Staphylococcus) وبريفيباكتريوم (Brevibacterium) وبراشيباكتريوم (Brachybacterium) وسايكروباكتر (Psychrobacter). أدت عملية التثبيط هذه إلى تغير تكوين ميكروبيوم قشرة الجبن.

كما أثبتت الدراسة أيضاً أن المضادات الحيوية التي تفرزها الفطريات يمكنها التحكم في كيفية تطور الميكروبيومات. ونظراً لوجود المستقلَبات في النظم البيئية الأخرى؛ بما فيها الميكروبيوم البشري والنظم البيئية للتربة، يتوقع الفريق أن تكون آليات التفاعلات الفطرية البكتيرية هذه واسعة الانتشار على الأرجح.

يقول وولف أخيراً: "تشير نتائجنا إلى أن بعض أنواع العفن في الأجبان المصنوعة يدوياً قد تعطل التطور الطبيعي للجبن عن طريق إفراز المضادات الحيوية، وتسمح لنا هذه النتائج بالعمل مع صانعي الجبن لتحديد الأعفان السيئة وكيفية إدارتها في كهوف صناعة الجبن؛ كما أنها تساعدنا على تقدير أنه في كل مرة نأكل فيها الجبن المصنوع يدوياً، فإننا نستهلك المستقلَبات التي تستخدمها الميكروبات للتنافس والتعاون فيما بينها في المجتمعات البكتيرية".