Πόλεμος κάτω από τα πόδια μας!

Το χώμα που πατάμε είναι γεμάτο ζωή και παίζει καταλυτικό ρόλο στην ανακύκλωση θρεπτικών στοιχείων και στην αποθήκευση του άνθρακα. Ωστόσο, παρά την τεράστια σημασία που έχει για τον πλανήτη μας, δεν έχουμε εντρυφήσει όσο θα έπρεπε στη λειτουργία αυτής της χωμάτινης «(πολυ)κατοικίας» (διότι για… πολυκατοικία πρόκειται με τόσους οργανισμούς που φιλοξενεί) χωρίς την οποία δεν θα είχαμε προφανώς ούτε εμείς… κατοικία σε αυτόν τον πλανήτη. Τώρα, μια διεθνής ερευνητική ομάδα με επικεφαλής επιστήμονες του Ευρωπαϊκού Εργαστηρίου Μοριακής Βιολογίας (European Molecular Biology Laboratory, EMBL) στη Χαϊδελβέργη της Γερμανίας καθώς και του Πανεπιστημίου του Τάρτου στην Εσθονία, βάλθηκε να… φάει το χώμα με το κουτάλι και να το αναλύσει εμβριθώς. Οι ερευνητές διεξήγαγαν συγκεκριμένα την πρώτη παγκόσμια μελέτη σχετικά με τα βακτήρια και τους μύκητες στο έδαφος. Και τα αποτελέσματά τους αποκάλυψαν έναν ατέρμονο «πόλεμο» μεταξύ βακτηρίων και μυκήτων για επικράτηση στο… φαγητό, κοινώς στα θρεπτικά συστατικά. Αποκάλυψαν επίσης ότι ο μόνιμος αυτός ανταγωνισμός οδηγεί στην παραγωγή ενός ολόκληρου «οπλοστασίου» αντιβιοτικών στο πλαίσιο του ποιος θα νικήσει. Η νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε προσφάτως στην έγκριτη επιθεώρηση «Nature» μπορεί να βοηθήσει στην πρόβλεψη σχετικά με την επίπτωση της κλιματικής αλλαγής στο έδαφος αλλά και να ωθήσει στην ορθότερη χρήση των φυσικών συστατικών του χώματος στη γεωργία.

Η έρευνα σχετικά με τη «χαρτογράφηση» του μικροβιώματος του εδάφους απαίτησε από τους επιστήμονες να λερώσουν (κυριολεκτικώς) τα χέρια τους. Ετσι, μια στρατιά επιστημόνων συνέλεξε επί πέντε συναπτά έτη 58.000 δείγματα χώματος από 1.450 διαφορετικά σημεία του πλανήτη. Οι δύο πρώτοι συγγραφείς της μελέτης, ο Μοχάμεντ Μπαχράμ από το Πανεπιστήμιο του Τάρτου και ο Φαλκ Χίλντεμπραντ από το EMBL, μαζί με τη μεγάλη ομάδα των συνεργατών τους οργάνωσαν αυτό το τεράστιο ερευνητικό έργο, ταξίδεψαν στις τέσσερις γωνιές του πλανήτη για να συλλέξουν δείγματα και τελικώς ανέλυσαν όλες τις πληροφορίες που συγκεντρώθηκαν και οι οποίες κατέλαβαν όγκο δεδομένων της τάξεως των 14,2 terabytes! Από τα 1.450 σημεία στα οποία έγινε λήψη δειγμάτων, τα 189 μπήκαν ακόμη πιο… βαθιά κάτω από το μικροσκόπιο των επιστημόνων για ενδελεχή ανάλυση. Οι ερευνητές φρόντισαν ώστε τα σημεία αυτά να είναι αντιπροσωπευτικά των διαφορετικών χερσαίων οικοσυστημάτων – από τα τροπικά δάση ως την τούνδρα – σε όλες τις ηπείρους.

Μόλις το 0,5% από τα εκατομμύρια γονίδια που ήλθαν στο φως μέσα από την ανάλυση είχε προηγουμένως εντοπιστεί στο πλαίσιο άλλων ερευνών σχετικά με τα μικροβιώματα του ανθρώπινου εντέρου και των ωκεανών. «Ο αριθμός των άγνωστων μέχρι σήμερα γονιδίων που ανακαλύψαμε είναι τεράστιος, ωστόσο όσα από αυτά ήμασταν σε θέση να «ερμηνεύσουμε» καταδεικνύουν έναν παγκόσμιο πόλεμο μεταξύ βακτηρίων και μυκήτων στο χώμα» σημείωσε ο Πιρ Μπορκ, επικεφαλής της ομάδας του EMBL, σε σχετικό δελτίο Τύπου όπου παρουσιάστηκαν τα ευρήματα της διεθνούς ομάδας.

Συνολικά, σύμφωνα με τα αποτελέσματα, η βακτηριακή ποικιλομορφία στο χώμα είναι μικρότερη αν υπάρχουν συγκριτικά περισσότεροι μύκητες. Επίσης, η ερευνητική ομάδα εντόπισε ισχυρή σύνδεση μεταξύ του αριθμού των βακτηριακών γονιδίων που σχετίζονται με ανθεκτικότητα στα αντιβιοτικά και της ποσότητας των μυκήτων, ιδίως μυκήτων με ικανότητα για παραγωγή αντιβιοτικών όπως το Penicillium (πενικίλιο) από το οποίο παράγεται η πενικιλίνη. Οι επιστήμονες υποστήριξαν ότι το μοτίβο αυτό μπορεί να εξηγηθεί από το γεγονός ότι οι μύκητες παράγουν αντιβιοτικά στο πλαίσιο των… μαχών τους με τα βακτήρια και μόνο τα βακτήρια που διαθέτουν αρκετά γονίδια ανθεκτικότητας στα αντιβιοτικά μπορούν να επιβιώσουν στο… πεδίο της μάχης. «Ο ανταγωνισμός ανάμεσα στους μύκητες και στα βακτήρια επηρεάζει τη συνολική ποικιλομορφία των βακτηριακών κοινοτήτων και προσδιορίζει το γονιδιακό ρεπερτόριό τους σε ό,τι αφορά την ανθεκτικότητα στα αντιβιοτικά» ανέφερε ο Μοχάμεντ Μπαχράμ. Και προσέθεσε ότι η νέα αυτή γνώση μπορεί να αποδειχθεί πολύτιμη σε πολλά επίπεδα: Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την πρόβλεψη σχετικά με την εξάπλωση γονιδίων που οδηγούν σε ανθεκτικότητα στα αντιβιοτικά σε διαφορετικά οικοσυστήματα. Μπορεί επίσης να δείξει τις οδούς μέσω των οποίων τα γονίδια αυτά φθάνουν ως τα ανθρώπινα παθογόνα. Μπορεί όμως και να συμβάλει καθοριστικά στον αγώνα για νέα, αποτελεσματικότερα αντιβιοτικά δείχνοντας τις περιοχές με τους περισσότερους «παραγωγούς» φυσικών αντιβιοτικών.

Οι καινούργιες όμως πληροφορίες που (κυριολεκτικώς) ξεθάφτηκαν από αυτή την τόσο αναλυτική χαρτογράφηση δεν σταματούν εδώ. Η ερευνητική ομάδα εντόπισε διαφορές μεταξύ περιοχών σε ό,τι αφορούσε την κατανομή βακτηρίων και μυκήτων. Τα βακτήρια εντοπίζονται παντού ενώ εμφανίζουν τη μεγαλύτερη γενετική ποικιλομορφία σε εύκρατες ζώνες με ήπιο κλίμα. Περιβαλλοντικοί παράγοντες όπως η θερμοκρασία είναι οι σημαντικότεροι σε ό,τι αφορά την αφθονία τους: τα βακτήρια έχουν και αυτά τις προτιμήσεις τους και αγαπούν ιδιαιτέρως τα ζεστά και υγρά περιβάλλοντα. Οι μύκητες πάλι εντοπίζονται πιο συχνά σε πιο κρύα και ξηρά κλίματα όπως η τούνδρα. Τείνουν επίσης να έχουν πιο πολλούς γεωγραφικούς περιορισμούς, έτσι παρουσιάζονται διαφορές στους πληθυσμούς τους μεταξύ ηπείρων. Ολα αυτά μαρτυρούν ότι η συνεισφορά των βακτηρίων και των μυκήτων στην ανακύκλωση των θρεπτικών συστατικών (δηλαδή στη χρήση, στον μετασχηματισμό και στην επανάχρηση των θρεπτικών στοιχείων στα οικοσυστήματα) διαφέρει μεταξύ περιοχών ανά τον κόσμο καθώς και ότι η κλιματική αλλαγή μπορεί να επηρεάσει σε μεγάλο βαθμό τη σύνθεση των πληθυσμών και τη λειτουργικότητα βακτηρίων και μυκήτων ανάλογα με τη γεωγραφική ζώνη στην οποία βρίσκονται.

Ακρως ενδιαφέροντα ήταν όμως και τα όσα προέκυψαν στο πλαίσιο της μελέτης από τη σύγκριση μεταξύ περιοχών στις οποίες δεν έχει παρέμβει ο άνθρωπος και άλλων που αποτελούν «θύματα» της ανθρώπινης δραστηριότητας, όπως η καλλιεργημένη γη ή οι κήποι. Οπως φάνηκε λοιπόν, η αναλογία των βακτηρίων και των μυκήτων μεταξύ «άσπιλων» και «επιμολυσμένων» από τον άνθρωπο περιοχών ήταν εντελώς διαφορετική. Σύμφωνα με τους επιστήμονες που διεξήγαγαν την έρευνα, αυτή η αλλαγή στη φυσική ισορροπία δείχνει την επίδραση των ανθρώπινων δραστηριοτήτων στο μικροβίωμα του εδάφους, με άγνωστες μέχρι στιγμής συνέπειες για αυτό. Ωστόσο η καλύτερη κατανόηση των αλληλεπιδράσεων μεταξύ μυκήτων και βακτηρίων στο χώμα ίσως μια μέρα οδηγήσει στη μείωση χρήσης λιπασμάτων στη γεωργία, επιτρέποντας έτσι στους ευεργετικούς μικροοργανισμούς που ζουν κάτω από τα πόδια μας να έχουν μεγαλύτερες πιθανότητες επιβίωσης στο φυσικό τους περιβάλλον. Επιτρέποντας τελικώς και σε εμάς να έχουμε καλύτερες πιθανότητες επιβίωσης σε αυτόν τον πλανήτη που ταλαιπωρούμε καθημερινά τόσο… αφύσικα!