به گزارش ایسنا، اگر امروز میتوانستیم تمام موجودات میکروسکوپی اطرافمان را ببینیم، جهان چه شکلی بود؟ جهانی مملو از موجودات زندهای که در آب، خاک، هوا، مواد غذایی و حتی بدن انسان حضور دارند؛ موجوداتی که بسیاری از آنها بدون آنکه دیده شوند، در شکلگیری و تداوم حیات نقش دارند. برای قرنها، این جهان در برابر چشم انسان پنهان بود تا اینکه یک ابزار ساده اما انقلابی، دریچهای به دنیای میکروسکوپی گشود.
در قرن هفدهم، آنتونی فان لیوونهوک، دانشمند هلندی، با ساخت و استفاده از میکروسکوپهای ساده اما دقیق خود توانست جهانی را مشاهده کند که پیش از آن برای انسان ناشناخته بود. او در دهه ۱۶۷۰ موجودات میکروسکوپی را مشاهده و توصیف کرد و در سال ۱۶۸۳ نیز با بررسی پلاک دندان، باکتریها را مشاهده و مشاهدات خود را ثبت کرد. نامه او در ۱۷ سپتامبر ۱۶۸۳ به انجمن سلطنتی لندن، از رویدادهای مهم تاریخ میکروبشناسی به شمار میرود و همین تاریخ به عنوان روز بینالمللی میکروارگانیسمها گرامی داشته میشود.
کشف این جهان نامرئی تنها به شناسایی موجوداتی کوچکتر از توان دید چشم انسان محدود نماند؛ بلکه در قرنهای بعد مسیر علم را در حوزههایی همچون پزشکی، زیستشناسی، کشاورزی، صنایع غذایی، محیطزیست و زیست فناوری تغییر داد. امروز میدانیم که میکروارگانیسمها تنها به عوامل بیماریزا محدود نمیشوند و بسیاری از آنها در فرایندهای حیاتی بدن، حاصلخیزی خاک، چرخههای زیستمحیطی، تولید مواد غذایی، داروها و طیف گستردهای از فرایندهای صنعتی نقش دارند.
از نخستین مشاهدههای لیوونهوک تا فناوریهای پیشرفته امروزی مانند توالییابی ژنوم، متاژنومیکس و مهندسی میکروارگانیسمها، شناخت جهان میکروسکوپی به یکی از پایههای علوم زیستی و زیستفناوری تبدیل شده است؛ جهانی که اگرچه با چشم غیرمسلح دیده نمیشود، اما ردپای آن تقریباً در همه ابعاد زندگی انسان و سیاره دیده میشود.
حتماً. برای ادامه گزارش، بهتر است بعد از روایت لیوونهوک، یک خط زمانی علمی بسازیم و مهمترین کشفها را بیاوریم؛ اما نه به شکل فهرست خشک، بلکه بهصورت روایتی که نشان دهد هر کشف چگونه نگاه انسان به بیماری، حیات و فناوری را تغییر داده است.
از مشاهده موجودات میکروسکوپی تا کشف عامل بیماریها
مشاهده نخستین میکروارگانیسمها تنها آغاز راه بود. پرسش بزرگ دانشمندان در قرنهای بعد این بود که این موجودات کوچک چه نقشی در زندگی انسان دارند و آیا میتوانند عامل بیماری باشند؟ پاسخ به این پرسش، یکی از مهمترین تحولات تاریخ پزشکی و علوم زیستی را رقم زد؛ در قرن نوزدهم، پژوهشهای لویی پاستور و رابرت کخ به شکلگیری و تثبیت «نظریه میکروبی بیماریها» کمک کرد؛ دیدگاهی که بر اساس آن، برخی بیماریهای عفونی ناشی از میکروارگانیسمهای مشخص هستند. پاستور همچنین با مطالعات خود درباره تخمیر نشان داد که این فرایندهای زیستی با فعالیت میکروارگانیسمها ارتباط دارند و بعدها روش «پاستوریزاسیون» به یکی از دستاوردهای مهم در کنترل آلودگی میکروبی مواد غذایی تبدیل شد.
در همین دوره، رابرت کخ با توسعه روشهای کشت و شناسایی میکروبها، امکان مطالعه دقیقتر عوامل بیماریزا را فراهم کرد. ارتباط دادن یک میکروارگانیسم مشخص با یک بیماری مشخص، نقطه عطفی در میکروبشناسی پزشکی بود و زمینه را برای شناسایی عوامل بیماریزای متعدد و توسعه روشهای تشخیص و کنترل آنها فراهم کرد.
یکی دیگر از نقاط عطف تاریخ میکروبیولوژی، کشف مواد ضدباکتریایی بود. مشاهده اثر پنیسیلین توسط الکساندر فلمینگ در سال ۱۹۲۸، مسیر توسعه آنتیبیوتیکها را هموار کرد. بعدها با توسعه و تولید گسترده این داروها، درمان بسیاری از عفونتهای باکتریایی که پیش از آن میتوانستند مرگبار باشند، دگرگون شد.
اما موفقیت آنتیبیوتیکها خود به چالش تازهای انجامید؛ مقاومت میکروبی. باکتریها میتوانند در برابر داروهای ضدباکتریایی سازوکارهای مقاومت ایجاد کنند و گسترش مقاومت به آنتیبیوتیکها امروز به یکی از چالشهای مهم سلامت عمومی تبدیل شده است. به همین دلیل، میکروبیولوژی مدرن تنها به کشف میکروبهای بیماریزا و داروهای ضد آنها محدود نیست و مطالعه سازوکارهای مقاومت نیز بخش مهمی از این علم را تشکیل میدهد.
همزمان با شناخت نقش میکروارگانیسمها در بیماری، دانشمندان دریافتند که همه میکروبها دشمن انسان نیستند. بخش بزرگی از میکروارگانیسمها در فرایندهای طبیعی و زیستی نقشهای حیاتی دارند.
مطالعات میکروبیوم نشان داده است که بدن انسان زیستگاه مجموعه بزرگی از میکروارگانیسمهاست که بهویژه در دستگاه گوارش، پوست و سایر بخشهای بدن حضور دارند. این جوامع میکروبی با میزبان خود تعامل دارند و در فرایندهایی مانند متابولیسم، تولید برخی ترکیبات زیستی و تعامل با سیستم ایمنی نقش دارند. همین موضوع موجب شده است که «میکروبیوم» از یک موضوع تخصصی در میکروبشناسی به یکی از حوزههای مهم پژوهشهای پزشکی و زیستشناسی تبدیل شود.
فناوری، جهان میکروبی را بزرگتر کرد
با پیشرفت فناوری، مطالعه میکروارگانیسمها دیگر تنها به مشاهده آنها زیر میکروسکوپ یا رشد دادن آنها در محیط کشت محدود نماند. توسعه روشهای مولکولی و سپس فناوریهای تعیین توالی DNA، امکان شناسایی و بررسی میکروبهایی را فراهم کرد که بسیاری از آنها در شرایط آزمایشگاهی معمول قابل کشت نیستند.
در این مرحله، «متاژنومیکس» به یکی از ابزارهای مهم مطالعه جوامع میکروبی تبدیل شد. در این روش، به جای تمرکز صرف بر یک میکروارگانیسم، ماده ژنتیکی موجود در یک نمونه محیطی مانند خاک، آب یا دستگاه گوارش بررسی میشود و پژوهشگر میتواند تصویری گستردهتر از ترکیب و ظرفیت ژنتیکی یک جامعه میکروبی به دست آورد. این تحول، دامنه میکروبیولوژی را از مطالعه یک باکتری یا قارچ منفرد به مطالعه شبکهای از موجودات و تعاملات آنها گسترش داده است؛ رویکردی که در بررسی سلامت انسان، کشاورزی، محیطزیست و صنایع زیستی کاربرد دارد.
شناخت دقیقتر میکروارگانیسمها در نهایت نگاه دانشمندان را از «مبارزه با میکروبها» به «استفاده از ظرفیت میکروبها» نیز تغییر داد. امروزه برخی میکروارگانیسمها یا محصولات حاصل از فعالیت آنها در تولید دارو، آنزیم، مواد غذایی، سوختهای زیستی و مواد شیمیایی مورد استفاده قرار میگیرند.
پیشرفت مهندسی ژنتیک نیز امکان تغییر مسیرهای متابولیکی برخی میکروارگانیسمها و استفاده از آنها برای تولید ترکیبات مورد نیاز انسان را افزایش داده است. در واقع، میکروارگانیسمها را میتوان نوعی «کارخانه زیستی» دانست که در شرایط مناسب قادر به تولید طیف گستردهای از مواد هستند. از این منظر، تاریخ میکروبیولوژی تنها تاریخ کشف موجودات نامرئی نیست؛ بلکه داستان تغییر نگاه انسان به حیات است؛ از زمانی که نخستین «موجودات بسیار کوچک» زیر عدسیهای لیوونهوک دیده شدند تا امروز که پژوهشگران میتوانند اطلاعات ژنتیکی جوامع میکروبی را بخوانند، عملکرد آنها را تحلیل کنند و حتی در برخی موارد، ویژگیهایشان را برای کاربردهای پزشکی، صنعتی و محیطزیستی تغییر دهند.
حتماً. برای این بخش یک نکته مهم وجود دارد: اگر قرار است عنوانش «مهمترین کشفیات ایران در میکروبیولوژی» باشد، نباید چند دستاورد پژوهشی معمولی را بهعنوان «کشف بزرگ» جا بزنیم. در ایران، بخش مهمی از دستاوردهای شاخص این حوزه بیشتر در تولید واکسن و فرآوردههای زیستی، شناسایی عوامل بیماریزا، مقاومت میکروبی، میکروبیوم و استفاده صنعتی از میکروارگانیسمها بوده است. بنابراین بهتر است تیتر بخش را کمی دقیقتر بگیریم.
میکروبیولوژی در ایران؛ از واکسنسازی تا فناوریهای نوین زیستی
داستان میکروبیولوژی در ایران نیز تنها به مطالعه عوامل بیماریزا محدود نمانده و طی دهههای گذشته، پژوهشگران کشور در حوزههایی مانند واکسنسازی، تشخیص بیماریهای عفونی، مقاومت میکروبی، زیستفناوری، میکروبیوم و تولید فرآوردههای زیستی فعالیت کردهاند. در این میان، توسعه زیرساختهای تولید واکسن و فرآوردههای بیولوژیک یکی از مسیرهای مهم شکلگیری دانش و فناوری میکروبیولوژی در کشور بوده است.
یکی از مراکز قدیمی این حوزه، مؤسسه تحقیقات واکسن و سرمسازی رازی است که نزدیک به یک قرن در زمینه تولید واکسن و فرآوردههای بیولوژیک فعالیت داشته است. این مجموعه در کنار تولید واکسنهای مختلف، در سالهای اخیر توسعه فناوریهای نوین واکسنسازی و روشهای مولکولی را نیز دنبال کرده است. از جمله دستاوردهای اعلامشده این مؤسسه، دستیابی به فناوری ژنتیک معکوس برای طراحی، ساخت و استحصال ویروس نوترکیب آنفلوانزای فوقحاد پرندگان است.
در حوزه واکسنهای باکتریایی نیز پژوهش و تولید فرآوردههایی برای مقابله با بیماریهای دامی دنبال شده است. برای نمونه، بخش واکسنهای باکتریایی مؤسسه رازی به تولید واکسنهای توکسوئیدی و فرآوردههای مرتبط با بیماریهایی مانند آنتروتوکسمی و قانقاریا پرداخته و در توسعه و کنترل کیفی این فرآوردهها از روشهای میکروبیولوژیک و زیستی استفاده میکند.
یکی دیگر از مسیرهای مهم پژوهش میکروبیولوژی در ایران، مطالعه عوامل بیماریزای مشترک میان انسان و حیوان است. بروسلوز یا تب مالت از جمله بیماریهایی است که پژوهشگران ایرانی برای شناسایی سازوکارهای بیماریزایی و توسعه راهکارهای پیشگیری از آن تحقیق کردهاند. در برخی مطالعات داخلی، ساخت سازههای نوترکیب حاوی آنتیژنهای باکتری Brucella melitensis با هدف توسعه واکسن نوترکیب مورد بررسی قرار گرفته است.
در سالهای اخیر، پژوهشهای میکروبیولوژی در کشور از شناسایی و کشت میکروارگانیسمها فراتر رفته و روشهای مولکولی و ژنتیکی نیز وارد این حوزه شدهاند. مطالعه ژنهای مرتبط با بیماریزایی، بررسی مقاومت میکروبی و توسعه روشهای تشخیص سریعتر از جمله حوزههایی است که در دانشگاهها و مراکز پژوهشی کشور دنبال میشود. اهمیت این مطالعات با افزایش مقاومت میکروبی بیشتر شده است؛ زیرا شناسایی سویههای مقاوم و تعیین الگوی مقاومت آنها میتواند در انتخاب درمان مناسب و کنترل انتشار عفونتها نقش داشته باشد.
در سوی دیگر، پژوهشگران ایرانی به ظرفیت میکروارگانیسمهای مفید نیز توجه کردهاند. مطالعه باکتریهای اسیدلاکتیک و ترکیبات ضد میکروبی تولیدشده توسط آنها، از جمله باکتریوسینها، نمونهای از تحقیقات انجامشده در کشور است. این ترکیبات به دلیل توانایی مهار رشد برخی میکروارگانیسمهای بیماریزا میتوانند در حوزههای غذایی و زیستی مورد توجه قرار گیرند.
مسیر پژوهشهای میکروبیولوژی در ایران، مانند روند جهانی این علم، بهتدریج از مشاهده و شناسایی میکروارگانیسمها به سمت مطالعه ژنتیک، مهندسی زیستی و استفاده هدفمند از تواناییهای آنها حرکت کرده است. امروز میکروارگانیسمها دیگر صرفاً موضوع مطالعه آزمایشگاههای میکروبشناسی نیستند؛ بلکه میتوانند بهعنوان ابزارهایی برای تولید واکسن و دارو، ترکیبات زیستی، آنزیمها و فرآوردههای صنعتی مورد استفاده قرار گیرند.
این تغییر رویکرد، میکروبیولوژی را در نقطه اتصال چند حوزه مهم علمی قرار داده است؛ از پزشکی و داروسازی تا صنایع غذایی، کشاورزی، محیطزیست و زیستفناوری. به همین دلیل، روز جهانی میکروارگانیسمها فرصتی است برای یادآوری اینکه کشف جهان میکروسکوپی، تنها یک رویداد تاریخی در قرن هفدهم نبود؛ بلکه سرآغاز علمی بود که امروز بخش مهمی از سلامت، امنیت غذایی، محیطزیست و فناوریهای زیستی به آن وابسته است.
ردپای پژوهشگران ایرانی در دنیای میکروبها
پژوهشگران ایرانی در دهههای گذشته، در بخشهایی از میکروبیولوژی از شناسایی گونههای جدید باکتریایی گرفته تا توسعه واکسن، مطالعه میکروبیوم، مقابله با مقاومت آنتیمیکروبی و استفاده از باکتریها برای پاکسازی آلایندهها، دستاوردهای قابل توجهی ثبت کردهاند؛ دستاوردهایی که نشان میدهد میکروبشناسی در ایران تنها به مطالعه عوامل بیماریزا محدود نمانده و به حوزههایی مانند زیستفناوری، محیطزیست و سلامت نیز گسترش یافته است.
یکی از نمونههای شاخص در حوزه کشف گونههای جدید، شناسایی Mycobacterium iranicum است. این گونه جدید مایکوباکتری در پژوهشی با مشارکت حسن شجاعی، عبدالرضا هاشمی، پروین حیدریه و عباس داییناصر از دانشگاه علوم پزشکی اصفهان و همکاران بینالمللی شناسایی و در سال ۲۰۱۳ معرفی شد. سویههای این باکتری از نمونههای بالینی در چند کشور، از جمله ایران، جدا شده بودند و بررسیهای ژنتیکی و فنوتیپی نشان داد که با یک گونه مستقل از مایکوباکتریهای سریعالرشد مواجه هستند. نام Mycobacterium iranicum نیز به دلیل شناسایی نخستین سویههای شناختهشده این گونه در ایران پیشنهاد شد.
در ادامه این مسیر، پژوهشگران ایرانی در شناسایی گونههای جدید مایکوباکتریایی دیگری نیز مشارکت داشتند. از جمله Mycobacterium persicum که در سال ۲۰۱۷ بهعنوان گونهای جدید معرفی شد. عبدالرضا هاشمی شهرکی، پروین حیدریه و مهدی میرسعیدی از جمله پژوهشگران ایرانی این مطالعه بودند. چهار سویه جداشده از نمونههای ریوی بیماران در ایران، بر اساس ویژگیهای فنوتیپی و دادههای ژنتیکی، بهعنوان نماینده یک گونه مستقل شناسایی شدند. همچنین گونه Mycobacterium aquaticum نیز در مطالعهای با مشارکت پژوهشگران ایرانی و بینالمللی از جمله هاشمی شهرکی و حیدریه، از آب مورد استفاده در دستگاههای همودیالیز شناسایی و بهعنوان گونهای جدید معرفی شد.
بخش دیگری از این مطالعات به زیستبومهای شور ایران بازمیگردد؛ محیطهایی که به دلیل شرایط سخت، منبعی برای یافتن میکروارگانیسمهای سازگار با شوری محسوب میشوند. گروههای پژوهشی به سرپرستی محمدعلی اموزگار و همکاران، گونههای جدیدی از باکتریهای نمکدوست را از زیستبومهای شور کشور شناسایی کردهاند. از جمله Salinicoccus iranensis که از پساب صنایع نساجی در قم جدا و در سال ۲۰۰۸ بهعنوان گونهای جدید معرفی شد. در سالهای بعد نیز گونههایی مانند Planomicrobium iranicum از تالاب میقان و Marinobacter iranensis از دریاچه فوقشور اینچهبرون شناسایی و معرفی شدند.
در حوزه واکسن نیز یکی از نمونههای قابل استناد، توسعه واکسن نوترکیب چهارظرفیتی آنفلوانزا FluGuard در ایران است. مطالعه بالینی این واکسن با مشارکت داوود یادگارینیا، امیررضا کیوانفر، حسین کیوانی و همکاران در سال ۲۰۲۴ در مجله Vaccine منتشر شد. این مطالعه روی ۱۱۰ داوطلب ۱۸ تا ۶۰ سال انجام شد و پژوهشگران، ایمنیزایی و ایمنی واکسن نوترکیب تولیدشده در ایران را با یک واکسن چهارظرفیتی غیرفعال مقایسه کردند. نتایج مطالعه، عدمتفاوت معنادار در ایمنی و عدمبرتری یا عدمکفایت واکسن ایرانی را در معیارهای از پیش تعیینشده نشان نداد و نویسندگان آن را از نظر ایمنیزایی در این مطالعه، غیرکمتر از واکسن مقایسهای گزارش کردند.
در زمینه مقاومت میکروبی نیز پژوهشگران ایرانی به بررسی الگوهای مقاومت باکتریها و یافتن راهکارهای جایگزین برای مقابله با باکتریهای مقاوم پرداختهاند. برای نمونه، پژوهشهای انجامشده درباره عفونتهای بیمارستانی در ایران، حضور باکتریهایی مانند Acinetobacter، Klebsiella و Pseudomonas و الگوهای مقاومت آنتیمیکروبی آنها را بررسی کردهاند. همچنین در یک مطالعه، پژوهشگران ایرانی تولید ترکیبات باکتریوسینی توسط Pseudomonas aeruginosa را بررسی و ظرفیت آنها را بهعنوان عوامل بالقوه ضدباکتریایی ارزیابی کردند.
باکتریوسینها یکی دیگر از مسیرهای پژوهشی است که میتواند در آینده به جایگزینها یا مکملهایی برای آنتیبیوتیکهای رایج تبدیل شود. در مطالعهای با مشارکت پژوهشگران دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی و دانشگاه علوم پزشکی بابل، اثر ضدباکتریایی و ضدبیوفیلم باکتریوسین حاصل از Lactobacillus plantarum علیه سویههای مقاوم به چند دارو از Acinetobacter baumannii بررسی شد. چنین پژوهشهایی نمونهای از حرکت مطالعات میکروبیولوژی از شناسایی میکروبها به سمت بهرهگیری از تواناییهای خود آنها برای مقابله با عوامل بیماریزا است.
در سالهای اخیر، میکروبیوم نیز به یکی از محورهای مهم پژوهشهای میکروبیولوژی ایران تبدیل شده است. پژوهشگران مؤسسه پژوهشهای غدد و متابولیسم دانشگاه علوم پزشکی تهران و مراکز دیگر، ترکیب میکروبیوتای روده در جمعیت ایرانی و ارتباط آن با بیماریهای متابولیک را بررسی کردهاند. یک مطالعه مروری درباره پژوهشهای میکروبیوتا در ایران نیز نتایج حاصل از مطالعات مربوط به ترکیب میکروبیوتای روده در جمعیت ایرانی را جمعبندی کرده است. این مسیر پژوهشی اکنون به بررسی ارتباط میکروبیوم با بیماریهایی مانند دیابت نوع ۲ و اختلالات متابولیک و نیز برهمکنش میکروبها با سیستم ایمنی رسیده است.
میکروارگانیسمهای ایرانی تنها در حوزه سلامت کاربرد ندارند و زیستپالایی نیز یکی دیگر از زمینههای مورد توجه پژوهشگران است. در یک مطالعه منتشرشده در سال ۲۰۲۶، پژوهشگران دانشگاه آزاد اسلامی واحد فلاورجان و دانشگاه شهرکرد، باکتریهای بومی مقاوم به فلزات سنگین را از پساب صنعتی جداسازی و توان آنها را برای حذف فلزاتی مانند کادمیوم، کبالت و نیکل بررسی کردند. در شرایط آزمایشگاهی، یکی از سویههای Bacillus thuringiensis توانست میزان قابل توجهی از این فلزات را از محیط حذف کند؛ یافتهای که میتواند مبنایی برای توسعه روشهای زیستی تصفیه پسابهای آلوده به فلزات سنگین باشد.
نمونه دیگری از این رویکرد، جداسازی باکتریهای تجزیهکننده ترکیبات نفتی از خاکهای آلوده در شیراز و بندرعباس است. پژوهشگران دانشگاه هرمزگان، دانشگاه قم و دانشگاه شهید بهشتی، در مطالعهای که در سال ۲۰۲۵ منتشر شد، ۲۴ جدایه باکتریایی را بررسی کردند و چند سویه را با توانایی بالای تجزیه نفت شناسایی کردند؛ دو سویه منتخب در شرایط آزمایشگاهی پس از هفت روز توانستند بیش از ۸۴ درصد از نفت خام مورد آزمایش را حذف کنند.
این نمونهها تنها بخشی از مسیر طیشده در میکروبیولوژی ایران هستند؛ مسیری که از شناخت و نامگذاری گونههای جدید آغاز میشود و تا واکسنسازی، مطالعه میکروبیوم، مقابله با مقاومت آنتیمیکروبی و استفاده از میکروبها برای حل مسائل محیطزیستی امتداد پیدا میکند. شاید مهمترین تغییر در نگاه امروز به میکروارگانیسمها نیز همین باشد: میکروبها دیگر صرفاً عوامل بیماریزا نیستند، بلکه میتوانند بهعنوان ابزارهایی برای پیشگیری و درمان بیماری، تولید مواد زیستی، پاکسازی محیط و حتی توسعه فناوریهای جدید به کار گرفته شوند.
میکروارگانیسمها امروز از موضوعی صرفا مرتبط با بیماریها فراتر رفتهاند و در حوزههایی مانند تولید واکسن و دارو، سلامت، صنعت و محیطزیست کاربرد دارند. پژوهشگران ایرانی نیز با شناسایی گونههای جدید، توسعه واکسن، مطالعه مقاومت آنتیمیکروبی و میکروبیوم و استفاده از باکتریها در زیستپالایی، بخشی از ظرفیتهای این حوزه را به نمایش گذاشتهاند. با توسعه فناوریهایی مانند توالییابی ژنومی و متاژنومیکس، بخش قابل توجهی از جهان میکروبی همچنان ناشناخته است و میتواند زمینهساز دستاوردهای جدید در پزشکی، صنعت و محیطزیست باشد.
انتهای پیام
