Επιστήμονες του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν ανέπτυξαν μια πρωτοποριακή μέθοδο που επιτρέπει τη μελέτη της ποικιλομορφίας των μικροβίων χωρίς τη χρήση ετικετών
Οι επιστήμονες γνωρίζουν εδώ και καιρό ότι τα βακτήρια παρουσιάζουν μεγάλη ποικιλία σε σχήματα και μεγέθη, όμως η κατανόηση του τι σημαίνουν αυτές οι διαφορές αποτελούσε μεγάλη πρόκληση, ιδίως για είδη που δεν μπορούν να καλλιεργηθούν στο εργαστήριο. Μια νέα μελέτη, υπό την καθοδήγηση της Nina Wale, επίκουρης καθηγήτριας στο Τμήμα Μικροβιολογίας, Γενετικής και Ανοσολογίας του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν, εισάγει μια πρωτοποριακή μέθοδο που θα μπορούσε να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο οι ερευνητές μελετούν τη βακτηριακή ποικιλομορφία.
Η έρευνα, η οποία δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό mSphere, επικεντρώνεται σε ένα μικροσκοπικό, μη καλλιεργήσιμο παθογόνο, το Pasteuria ramosa, το οποίο μολύνει υδρόβια καρκινοειδή γνωστά ως Daphnia. Αυτά τα βακτήρια είναι πλειόμορφα, δηλαδή μπορούν να λάβουν πολλαπλά σχήματα κατά τη διάρκεια του κύκλου ζωής τους. Μέχρι τώρα, οι επιστήμονες έπρεπε να βασίζονται σε φθορίζουσες ετικέτες, ειδικές προσαρμοσμένες σημάνσεις που απαιτούν λεπτομερή γνώση της βιολογίας ενός βακτηρίου, προκειμένου να διαχωρίσουν και να μελετήσουν αυτές τις διαφορετικές μορφές. Για τα περισσότερα βακτήρια όμως, ιδιαίτερα εκείνα που ζουν στο έδαφος, το νερό ή μέσα σε ζώα, αυτές οι πληροφορίες απλώς δεν είναι διαθέσιμες.
Μια λύση χωρίς ετικέτες
Η ομάδα της Wale βρήκε έναν τρόπο να παρακάμψει αυτό το πρόβλημα. Χρησιμοποιώντας κυτταρομετρία ροής απεικόνισης, ανέπτυξαν μια τεχνική χωρίς ετικέτες η οποία αναγνωρίζει τα βακτήρια με βάση τον τρόπο που διασκορπίζουν το φως και τον φυσικό τους φθορισμό. Αυτές οι «φωτεινές υπογραφές» επιτρέπουν στους ερευνητές να διαχωρίζουν τα διαφορετικά βακτηριακά σχήματα χωρίς να χρειάζεται να τα επισημάνουν εκ των προτέρων.
Η Δρ Wale παρομοιάζει τα διαφορετικά βακτηριακά σχήματα, γνωστά ως μορφολογίες, με τα μέλη μιας ομάδας ποδοσφαίρου. Αν και ανήκουν όλοι στην ίδια ομάδα, ο καθένας έχει έναν διακριτό ρόλο: άλλοι είναι προπονητές, άλλοι είναι παίκτες και ο καθένας συμπεριφέρεται διαφορετικά. Όπως εξηγεί η ερευνήτρια, για να κατανοήσουμε τι κάνει κάθε μορφολογία, πρέπει να την διαχωρίσουμε από τις άλλες μορφολογίες ώστε να κατανοήσουμε τι είδους γονίδια ή πρωτεΐνες εκφράζει.
ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ | Ανακαλούνται δημοφιλή καλλυντικά μάρκας που πωλείται και στην Ελλάδα μετά από παράπονα καταναλωτών
ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ | Ανακαλούνται πατατάκια με τοξικές ουσίες ικανές να βλάψουν νεφρά και ορμονικό σύστημα
Η μέθοδος αυτή δεν είναι μόνο ακριβής, καθώς αποδίδει δείγματα που είναι πάνω από ενενήντα τοις εκατό καθαρά, αλλά ανοίγει επίσης την πόρτα στη μελέτη βακτηρίων που προηγουμένως ήταν απροσπέλαστα. Οι ερευνητές μπορούν πλέον να διερευνήσουν πώς τα διαφορετικά σχήματα συμβάλλουν στη βακτηριακή συμπεριφορά, όπως στην πρόκληση ασθένειας, στην ανάπτυξη ή στη μετάδοση σε νέους ξενιστές, ακόμη και αν δεν μπορούν να αναπτυχθούν σε πιάτο ή δεν έχουν μελετηθεί στο παρελθόν. Αυτό το θεμελιώδες έργο θα μπορούσε να έχει ευρείες επιπτώσεις, βοηθώντας τους επιστήμονες να κατανοήσουν πώς εξελίσσονται και συνεργάζονται τα βακτήρια, ενώ ενδεχομένως να οδηγήσει σε νέους τρόπους καταμέτρησης ή καλλιέργειας μικροβίων που είναι δύσκολο να μελετηθούν.
Ο Daniel Vocelle, τότε βοηθός διευθυντής του Πυρήνα Κυτταρομετρίας Ροής του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν και επικεφαλής συγγραφέας της εργασίας, σημειώνει ότι αυτή η νέα τεχνική έχει συμβάλει στην ενίσχυση του ευρύτερου ενδιαφέροντος για την κυτταρομετρία απεικόνισης. Στη συνέχεια, η Δρ Wale ελπίζει να χρησιμοποιήσει την τεχνική για να διερευνήσει πώς το Pasteuria ramosa χειρίζεται τους ξενιστές Daphnia, κάνοντάς τους μερικές φορές να αναπτύσσονται ασυνήθιστα μεγάλοι ή να γίνονται έντονα πορτοκαλί πριν πεθάνουν. Διαχωρίζοντας και αναλύοντας κάθε βακτηριακό σχήμα, η ομάδα της στοχεύει να αποκαλύψει τις γενετικές και χημικές στρατηγικές πίσω από αυτές τις δραματικές επιδράσεις.
ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ | Είναι ασφαλές να δοκιμάζουμε τυριά και άλλα τρόφιμα στο σούπερ μάρκετ;
ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ | Starbucks: Καλείται να καταβάλει πάνω από 35 εκατ. δολάρια για παραβιάσεις της εργατικής νομοθεσίας με δικαστική απόφαση
Η Δρ Wale καταλήγει επισημαίνοντας πως η ύπαρξη σχέσης μεταξύ μορφής και λειτουργίας είναι οικεία σε όλους: τα φτερά των πεταλούδων τους επιτρέπουν να πετούν, τα ράμφη των κολιμπρί τους επιτρέπουν να πίνουν νέκταρ. Ωστόσο, οι επιστήμονες μπορούσαν να μελετήσουν τον ρόλο του βακτηριακού σχήματος μόνο στο μικρό κλάσμα των βακτηρίων που μπορούν να καλλιεργηθούν στο εργαστήριο, ακόμη και αυτά τα βακτήρια δεν εκδηλώνουν πάντα το πλήρες φάσμα των σχημάτων τους μέσα σε ένα πιάτο. Η νέα μεθοδολογία θα επιτρέψει στους επιστήμονες να εξερευνήσουν τη σχέση μεταξύ μορφής και λειτουργίας σε ολόκληρο το βακτηριακό δέντρο της ζωής και στα περιβάλλοντα όπου ζουν τα βακτήρια φυσικά.
