اكتشف العلماء دور البكتيريا في الحفاظ على الهياكل العظمية

في القرن التاسع عشر، لاحظ علماء الآثار وعلماء الأنثروبولوجيا أن معظم الرفات البشرية يتم تدميرها تدريجياً بواسطة الكائنات الحية الدقيقة. صحيح أنه لم يفهم أحد حقًا ما هي البكتيريا المسؤولة عن هذه العملية، وكيف يرتبط تكوين الميكروبيوم بدرجة الحفاظ على العظام، وما هي ظروف الدفن التي تسرع أو تبطئ عملية التدمير. قرر فريق دولي من علماء الوراثة وعلماء الأحياء الجزيئية بقيادة داملا كابتان من جامعة ستافنجر في النرويج سد هذه الفجوة. لقد حاولوا ربط العلامات المرئية المجهرية لتدمير العظام بمجتمعات ميكروبية محددة تم العثور عليها باستخدام التحليل الميتاجينومي. درس الباحثون 83 عظمة بشرية يعود تاريخها إلى القرن الحادي عشر إلى القرن التاسع عشر. تم أخذ بعضها من مقابر عادية في الهواء الطلق، وتم أخذ بعضها من مدافن داخل المباني، خاصة في الكنائس (تحت الأرض أو في الأقبية). وقد أتاح هذا النهج مقارنة تأثير ظروف الدفن المختلفة على حالة العظام.

قامت كابتان وزملاؤها بفحص العظام باستخدام المجاهر الضوئية والإلكترونية، وتقييم درجة تدميرها، وتسلسل المادة الوراثية، وتحديد التركيب التصنيفي للمجتمعات الميكروبية باستخدام البيانات الميتاجينومية. وأظهر التحليل أن درجة الحفاظ على البقايا تعتمد على تكوين المجتمعات الميكروبية. في البقايا المتضررة بشكل معتدل، وجد الباحثون في كثير من الأحيان بكتيريا من جنس Lysobacter، وفي البقايا المتضررة بشدة، بكتيريا من جنس Streptosporangium. في مجموعة العظام المحفوظة جيدًا، كانت الأصنوفة السائدة هي Streptomyces، وهي بكتيريا التربة النموذجية. وفي الوقت نفسه، تم اكتشاف الستربتوميسيس في 86% من العينات، بغض النظر عن درجة الحفاظ على العظام.

للوهلة الأولى، يبدو من المتناقض أن الستربتوميسيس تسود في العظام المحفوظة جيدًا، في حين أنها والستربتوسبورجيوم قادران على إنتاج كولاجيناز، وهي إنزيمات تحطم الكولاجين، أحد البروتينات الرئيسية لأنسجة العظام. ومع ذلك، لا تعبر البكتيريا عن هذه الإنزيمات إلا في ظل ظروف معينة: الرطوبة الكافية، والوصول إلى الأكسجين، ودرجة الحرارة المناسبة ومستوى معين من الحموضة (pH). في العظام المحفوظة جيدًا، من المحتمل أن تكون البيئة التي قمعت نشاط الستربتوميسيس قد تطورت، أو احتلت الستربتوميسيس مكانًا مناسبًا، حيث قمعت بشكل تنافسي الستربتوسبورانجيوم المدمرة الأكثر عدوانية. وبعبارة أخرى، فإن “المدمر المحتمل” ليس دائما “حقيقيا”: فالحفاظ النهائي على العظام لا يتحدد بوجود نوع أو آخر، بل من خلال النشاط الأيضي والتوازن في المجتمع الميكروبي بأكمله. تفصيل آخر مهم: كانت العظام المحفوظة جيدًا تحتوي على تنوع أكبر في المجتمعات الميكروبية ونسبة مختلفة من الأصناف مقارنة بالعينات المتدهورة بشدة. بالإضافة إلى ذلك، تباين التنوع الميكروبي بين ظروف الدفن وكان في بعض الحالات أعلى في العينات داخل الكنائس. ربط المؤلفون هذه الاختلافات بتأثير العوامل البيئية – الرطوبة ودرجة الحرارة ووصول الأكسجين.

أثناء عملهم، واجه العلماء عددًا من القيود. يتحلل الحمض النووي الموجود داخل العظام القديمة بمرور الوقت، لذلك كان من الصعب تحديد العديد من أنواع البكتيريا المحددة. ولم يستبعد الفريق أيضًا احتمال التلوث العرضي للعينات بحمض نووي أجنبي. من الممكن أن تكون آثار الكائنات الحية الدقيقة قد وصلت إلى العظام أثناء الحفر أو النقل أو التخزين. وعلى الرغم من هذه الصعوبات، يعتقد المؤلفون أن النتائج تمثل خطوة كبيرة إلى الأمام في دراسة البقايا البشرية. ووفقا للخبراء، لا يمكن اعتبار العظام القديمة “أشياء صامتة بيولوجيا”. وهي تحتفظ ببصمات ميكروبية غنية تساعد في فهم عمليات تغير الأنسجة بعد مئات السنين من الدفن. يمكن للبيانات الجديدة أن تغير النهج المتبع في دراسة البقايا وستجعل من الممكن استعادة تاريخ الدفن القديم بشكل أكثر دقة. تم نشر العمل العلمي في مجلة PLOS One.