يلعب ميكروبيوم الأمعاء البشري دورًا حاسمًا في الجسم، حيث يتواصل مع الدماغ ويحافظ على جهاز المناعة من خلال محور الأمعاء والدماغ. لذا، ليس من المستبعد تمامًا أن نقترح أن الميكروبات يمكن أن تلعب دورًا أكبر في بيولوجيتنا العصبية.
صيد الميكروبات
لسنوات عديدة، كانت إيرين ساليناس مفتونة بحقيقة فسيولوجية بسيطة: المسافة بين الأنف والدماغ صغيرة جدًا. يقوم عالم المناعة التطوري، الذي يعمل في جامعة نيو مكسيكو، بدراسة أجهزة المناعة المخاطية في الأسماك لفهم كيفية عمل الإصدارات البشرية من هذه الأنظمة، مثل بطانة الأمعاء وتجويف الأنف، بشكل أفضل. وهي تعلم أن الأنف مليء بالبكتيريا، وهي “قريبة جدًا جدًا” من الدماغ، على بعد ملليمترات فقط من البصلة الشمية، التي تعالج الرائحة. كان لدى ساليناس دائمًا حدس مفاده أن البكتيريا قد تتسرب من الأنف إلى البصلة الشمية. وبعد سنوات من الفضول، قررت مواجهة شكوكها بشأن الكائنات الحية النموذجية المفضلة لديها: الأسماك.
بدأت ساليناس وفريقها باستخراج الحمض النووي من البصلات الشمية لسمك السلمون المرقط والسلمون، والتي تم اصطياد بعضها في البرية وتربيتها في مختبرها. (قدم أمير ماني، المؤلف الرئيسي لهذه الورقة، مساهمات مهمة في البحث). وقد خططوا للبحث عن تسلسل الحمض النووي في قاعدة بيانات لتحديد أي أنواع ميكروبية.
ومع ذلك، فإن هذه الأنواع من العينات تتلوث بسهولة – عن طريق البكتيريا في المختبر أو من أجزاء أخرى من جسم السمكة – ولهذا السبب يكافح العلماء لدراسة هذا الموضوع بشكل فعال. فإذا عثروا على الحمض النووي البكتيري في البصلة الشمية، فسيتعين عليهم إقناع أنفسهم والباحثين الآخرين بأنه نشأ بالفعل في الدماغ.
ولتغطية قواعدهم، قام فريق ساليناس بدراسة الميكروبات الموجودة في كامل جسم الأسماك أيضًا. وأخذوا عينات من أدمغة الأسماك وأحشائها ودمها؛ حتى أنهم قاموا بسحب الدم من العديد من الشعيرات الدموية في الدماغ للتأكد من أن أي بكتيريا اكتشفوها موجودة في أنسجة المخ نفسها.
وقال ساليناس: “كان علينا العودة وإعادة (التجارب) مرات عديدة للتأكد فقط”. استغرق المشروع خمس سنوات، ولكن حتى في الأيام الأولى كان من الواضح أن أدمغة الأسماك لم تكن قاحلة.
وكما توقع ساليناس، فإن البصلة الشمية تحتوي على بعض البكتيريا. لكنها صُدمت عندما رأت أن بقية الدماغ يحتوي على المزيد. وقالت: “اعتقدت أن الأجزاء الأخرى من الدماغ لن تحتوي على البكتيريا”. “ولكن اتضح أن فرضيتي كانت خاطئة.” استضافت أدمغة الأسماك عددًا كبيرًا من الكائنات، بحيث لم يستغرق الأمر سوى بضع دقائق لتحديد موقع الخلايا البكتيرية تحت المجهر. وكخطوة إضافية، أكد فريقها أن الميكروبات كانت تعيش بنشاط في الدماغ؛ لم يكونوا نائمين أو ميتين.
لقد تأثر أولم بنهجهم الشامل. وقال ساليناس وفريقها إنهم أجابوا على “نفس السؤال، من خلال كل هذه الطرق المختلفة، وباستخدام كل هذه الأساليب المختلفة – وكلها أنتجت بيانات مقنعة بأن هناك بالفعل ميكروبات حية في دماغ السلمون”.
لكن إذا كان هناك كيف وصلوا إلى هناك؟
غزو القلعة
لطالما شكك الباحثون في إمكانية احتواء الدماغ على ميكروبيوم لأن جميع الفقاريات، بما في ذلك الأسماك، لديها حاجز دموي دماغي. يتم تحصين هذه الأوعية الدموية وخلايا الدماغ المحيطة بها لتكون بمثابة حراس بوابة تسمح فقط لبعض الجزيئات بالدخول والخروج من الدماغ وتمنع الغزاة، وخاصة الأكبر منها مثل البكتيريا، من الخروج. ومن الطبيعي أن تتساءل ساليناس عن كيفية استعمار الأدمغة في دراستها.
ومن خلال مقارنة الحمض النووي الميكروبي من الدماغ مع الحمض النووي الذي تم جمعه من الأعضاء الأخرى، وجد مختبرها مجموعة فرعية من الأنواع التي لم تظهر في أي مكان آخر في الجسم. افترض ساليناس أن هذه الأنواع ربما استعمرت أدمغة الأسماك في وقت مبكر من نموها، قبل أن تتشكل حواجزها الدموية الدماغية بشكل كامل. “في وقت مبكر، يمكن لأي شيء أن يحدث؛ قالت: “إنها مجانية للجميع”.
