روده‌ ما در راه شهرنشینی چه چیزی را گم کرده است

به گزارش خبرگزاری آنا تریلیون‌ها باکتری، ویروس و قارچ در روده انسان زندگی می‌کنند. این ریزاندامگان به تجزیه و هضم مواد غذایی، به‌ویژه فیبر، تولید برخی ویتامین‌ها و تنظیم عملکرد سیستم ایمنی کمک می‌کنند. «میکروبیوم» (microbiome) به مجموعه این ریزاندامگان در یک محیط مشخص، مانند پوست یا دستگاه گوارش، گفته می‌شود. ترکیب میکروبیوم تحت تأثیر عواملی مانند رژیم غذایی، داروها و سبک زندگی تغییر می‌کند. اما آیا بخشی از میکروب‌های ساکن روده انسان، میراثی از نیاکان دور او هستند که طی هزاران سال باقی مانده‌اند؟

دو جامعه، دو سفره، یک فهرست مشترک

به نوشته رادیو ملی آمریکا (NPR)، مردم هادزا در شمال تانزانیا از جوامع «شکارچی-گردآورنده» (hunter-gatherer) به شمار می‌روند؛ یعنی گروه‌هایی که بخش عمده غذای خود را از شکار جانوران و جمع‌آوری گیاهان و میوه‌های خودرو به دست می‌آورند. در فاصله حدود ۱۱ هزار کیلومتری، مردم تسیمانه در منطقه آمازون بولیوی زندگی می‌کنند. آنها نیز به شکار، ماهیگیری و جمع‌آوری خوراکی‌های طبیعی وابسته‌اند، اما بخشی از غذای خود را از طریق کشت محصولات کشاورزی تأمین می‌کنند. دانشگاه استنفورد این شیوه زندگی را «گردآوری-باغبانی» (forager-horticulturalist) توصیف می‌کند؛ شیوه‌ای که در آن افراد در کنار بهره‌گیری از منابع طبیعی، بخشی از محصولات مورد نیاز خود را نیز می‌کارند.

با وجود تفاوت در جغرافیا و عادت‌های غذایی، این دو جامعه از نظر ترکیب باکتری‌های روده شباهت چشمگیری دارند. البته سفره غذایی آنها یکسان نیست. بر اساس اطلاعات دانشگاه استنفورد، مردم هادزا گوشت جانورانی مانند آهوی ایمپالا و خارپشت، همچنین پرندگان و ماهی مصرف می‌کنند و میوه‌ها، توت‌ها و غده‌های خوراکی گیاهان را نیز از طبیعت به دست می‌آورند. غده‌های گیاهی بخش‌هایی از گیاه هستند که معمولاً در زیر زمین رشد می‌کنند و مواد غذایی ذخیره می‌کنند. در مقابل، مردم تسیمانه محصولاتی مانند موز سبز، برنج، مانیوک و ذرت می‌کارند و در کنار آنها از ماهی و گوشت جانوران جنگلی استفاده می‌کنند.

با این حال، بررسی نمونه‌های میکروبیوم روده مردم تسیمانه حدود هزار و ۴۰۰ گونه باکتری را شناسایی کرد که هزار و ۲۳۱ گونه از آنها، معادل حدود ۹۰ درصد، در روده مردم هادزا نیز یافت شدند. به نوشته چکیده مقاله منتشرشده در مجله «نیچر» (Nature)، نیاکان این دو جامعه ده‌ها هزار سال پیش از یکدیگر جدا شده‌اند. نکته مهم‌تر اینکه حدود ۶۰ درصد از این گونه‌های باکتریایی مشترک، در جمعیت‌های صنعتی‌شده کمیاب‌اند یا اصلاً شناسایی نمی‌شوند. این یافته احتمال می‌دهد که بخشی از تنوع میکروبی روده انسان، میراثی دیرینه باشد که در برخی جوامع کمتر صنعتی‌شده همچنان حفظ شده است.

سرشماری میکروب‌های روده از روی دی‌ان‌ای

پژوهشگران از «توالی‌یابی متاژنومی عمیق» (deep metagenomic sequencing) استفاده کردند. نمونه کارشان مدفوع داوطلبان بود. میکروب‌های روده یعنی باکتری‌ها، ویروس‌ها و قارچ‌ها. این میکروب‌ها در روده با هم زندگی می‌کنند و جدا کردنشان از هم ممکن نیست. برای همین ماده ژنتیکی (دی‌ان‌ای) همه‌شان یکجا خوانده می‌شود. موسسه ملی پژوهش ژنوم انسان آمریکا این کار را مطالعه توالی‌های ژنتیکی همه موجودات یک نمونه می‌داند. متخصص این موسسه آن را به جعبه‌ای تشبیه می‌کند که تکه‌های ده پازل مختلف در آن ریخته‌اند و باید همزمان هر ده تصویر را درآورد.

براساس توضیح دانشگاه استنفورد، دی‌ان‌ای نمونه به میلیون‌ها قطعه‌ی کوتاه شکسته می‌شود و «حروف» آن خوانده می‌شود («حروف» اشاره به واحد‌های سازنده‌ی دی‌ان‌ای است). قطعه‌هایی که بخشی از حروفشان یکی است کنار هم می‌نشینند و رشته‌های بلندتر می‌سازند. این رشته‌ها با پایگاه‌های ژنوم میکروب‌های شناخته‌شده مقایسه می‌شوند تا معلوم شود هر رشته از کدام میکروب است. واژه‌ی «عمیق» یعنی دقت بالا. استنفورد می‌گوید چنین توالی‌یابی امکان داد سرشماری کاملی از میکروب‌ها انجام شود، از جمله گونه‌های کم‌شمار و سخت‌یاب. نمونه‌های مردم تسیمانه را تیم «پروژه‌ی سلامت و تاریخ زندگی تسیمانه»، که با این پژوهش همکاری دارد، داوطلبانه جمع کرده بود. پیش‌تر آنها را فقط با دقت پایین خوانده بودند و این نخستین توالی‌یابی عمیق‌شان بود.

ساعتی که با جهش‌ها کار می‌کند

بازسازی تاریخچه باکتری‌ها دشوار است. به گفته دانشگاه استنفورد، آنها هم با تکثیر خود دی‌ان‌ای را به نسل بعد می‌دهند و هم اغلب با سویه‌های (strains) دیگر دی‌ان‌ای مبادله می‌کنند. این پدیده «انتقال افقی ژن» (horizontal gene transfer) نام دارد. بنجامین گود، استادیار فیزیک کاربردی در دانشگاه استنفورد و از نویسندگان ارشد مقاله، که ژنتیک جمعیت میکروبیوم روده انسان را بررسی می‌کند، و گروهش چند نشانه ژنتیکی مستقل را بررسی کردند، هدفشان این بود که بفهمند شباهت میکروب‌های دو گروه از یک «نیای مشترک» بسیار قدیمی (باکتری قدیمی‌ای که هر دو گروه امروزی از آن جدا شده‌اند) به ارث رسیده یا از مبادله دی‌ان‌ای در زمانی نزدیک‌تر آمده است.

سپس از «ژنتیک جمعیت» (population genetics) کمک گرفتند. دانشگاه لنکستر آن را شاخه‌ای از ژنتیک می‌داند که بررسی می‌کند فراوانی نسخه‌های گوناگون یک ژن (آلل‌ها) در یک جمعیت از موجودات چطور تغییر می‌کند، مثلا بر اثر جهش یا انتقال ژن میان گروه‌ها. در این پژوهش موضوع بررسی جمعیت باکتری‌هاست. به نوشته استنفورد، جهش‌ها (تغییر‌های کوچک در دی‌ان‌ای) با آهنگی ثابت و مثل تیک‌تاک ساعت جمع می‌شوند و از روی آنها می‌توان زمان جدا شدن گونه‌ها را تخمین زد. نیچر می‌گوید این تحلیل روی ۶۳۶ گونه مشترک انجام شد و زمان‌های جدایی تقریبا با مهاجرت انسان از آفریقا و ورود به قاره آمریکا هم‌خوانی داشت.

رادیو ملی آمریکا می‌افزاید میانگین این تخمین‌ها حدود ۱۷ هزار سال پیش بود و بعضی گونه‌ها قدیمی‌تر بودند. گود می‌گوید پس از ناپدید شدن پل زمینی میان روسیه و آلاسکا، تبادل باکتری روده از راه تماس سنتی انسان‌ها بسیار دشوار شد. به عقیده پژوهشگران این یعنی باکتری‌ها نسل به نسل منتقل شده‌اند.

میراثی که در شهر‌ها کم‌رنگ شد

اطلاعات این مقایسه تازه نیست. دانشگاه استنفورد یادآوری می‌کند که مطالعه پیشین همین گروه (۲۰۲۳، مجله سل) نشان داده بود روده هر فرد هادزا به‌طور میانگین حدود ۷۵۰ گونه میکروبی دارد، در حالی که این عدد برای یک کالیفرنیایی حدود ۲۵۰ است. مطالعه ۲۰۱۷ در مجله ساینس هم ۳۵۰ نمونه مدفوع را بررسی کرد که طی بیش از یک سال از ۱۸۸ نفر هادزا گرفته شده بود. نتیجه این بود که ترکیب میکروبی روده‌ی آنها با فصل تغییر می‌کند: بعضی میکروب‌ها در یک فصل دیده نمی‌شوند و فصل بعد دوباره پیدا می‌شوند. مقایسه با ۱۸ جمعیت در ۱۶ کشور هم نشان داد ترکیب میکروب‌های روده با میزان «مدرن‌شدن» جمعیت‌ها ارتباط دارد.

استنفورد می‌گوید در کشور‌های صنعتی بیماری‌های خودایمنی، دیابت نوع ۲ و چاقی شایع‌ترند و در جوامع غیرصنعتی کمتر دیده می‌شوند. اینکه از دست رفتن میکروب‌ها در این بیماری‌ها نقش دارد یا نه، هنوز پاسخ روشنی ندارد. عواملی مثل آنتی‌بیوتیک، غذا‌های فرآوری‌شده و محیط‌های بسیار ضدعفونی‌شده از دلایل احتمالی کاهش تنوع شمرده می‌شوند.

رادیو ملی آمریکا می‌نویسد نوزاد با میکروبیومی «لوح سفید» به دنیا می‌آید و از همان ابتدا شروع به گرفتن باکتری می‌کند. تایچی سوزوکی، استادیار دانشگاه ایالتی آریزونا که در این مقاله نقشی نداشته و پژوهشگر میکروبیوم است، می‌گوید نخستین میکروب‌ها از کانال زایمان و پوست مادر می‌رسند و بعدتر بیشتر از اعضای خانه و جامعه. اندرو مولر، دانشیار دانشگاه پرینستون که او هم در پژوهش نقشی نداشته، توضیح می‌دهد این انتقال از راه «دهانی-مدفوعی» انجام می‌شود، یعنی بلعیدن ذره‌های ریز مدفوع که در هوا و گردوخاک‌اند. به گفته او این ذره‌ها آن‌قدر ریزند که در اصل یک سلول برای ساختن جمعیتی تازه کافی است.

پرسشی که هنوز جواب ندارد

«جاستین سوننبرگ»، استاد میکروبیولوژی و ایمنی‌شناسی دانشگاه استنفورد و نویسنده ارشد مقاله، به رادیو ملی آمریکا گفته میکروب‌های روده‌ی او احتمالا از اجداد چند نسل پیشش به او نرسیده‌اند و بیشتر محصول سبک زندگی و افرادی‌اند که با آنها در تماس بوده است. او فکر می‌کند از دست رفتن میکروب‌های قدیمی ممکن است به سلامت آسیب بزند، هرچند اثبات رابطه علت و معلولی دشوار است.

رادیو ملی آمریکا می‌نویسد پژوهشگرانی که با مقاله ارتباطی ندارند، این فرضیه را جالب، اما هنوز اثبات‌نشده می‌دانند. یکی از آنها، «اندرو مولر» از دانشگاه پرینستون، می‌گوید ممکن است میکروبیوم جوامع صنعتی در واقع با سبک زندگی صنعتی سازگار شده باشد. به گفته‌ی او نمی‌دانیم از دست رفتن بسیاری از میکروب‌های قدیمی برای سلامت مفید است یا زیان‌بار. او می‌گوید این پرسش که با کدام میکروب‌ها همراه بوده‌ایم و کدام‌ها را از دست داده‌ایم که بازگرداندنشان سودمند است، هنوز «در آغاز راه» است. با این حال، شناسایی میکروب‌هایی که مدت‌ها با انسان بوده‌اند به پیشرفت این حوزه کمک می‌کند.

دانشگاه استنفورد می‌گوید پژوهشگران قصد دارند تاریخچه میکروبیوم و پیوند آن با سلامت را بررسی کنند. سوننبرگ هم می‌گوید به بررسی کامل‌تر این رابطه دیرینه انسان و میکروب‌های روده‌اش علاقه‌مندند.