تويت
تفنيد أركان الداروينية : مقاومة المضادات الحيوية و التطور الكبروى
مقاومة المضادات الحيوية و التطور الكبروى
ان أحد أكثر حجج التطوريين شيوعا هى تطوير البكتيريا الممرضة مقاومة للمضادات الحيوية و الذى تماثله أيضا مقاومة الأعشاب الضارة و الحشرات للمبيدات حيث يزعمون أن هذا مثال لاليات التطور و أننا نتسبب فى تطور هذه الأنواع بتأثيرنا على بيئتها. الحقيقة العلمية هى أنه هناك أسباب عديدة وراء هذه المقاومة كسوء استخدام المضادات الحيوية و انتقال جينات المقاومة من بكتيريا الى أخرى حيث تتمتع الكثير من أنواع البكتيريا فى أصل خلقتها بمقاومة طبيعية لعدد من المضادات الحيوية و تستطيع نقل الجينات بينها
اليات مقاومة المضادات الحيوية:
توجد العديد من أساليب اكتساب البكتيريا للمقاومة التى لا علاقة لها بالأطروحات الداروينية حيث تعود معظم الحالات الى اكتساب البكتيريا جين المقاومة من أخرى تمتلكه طبيعيا و ليس عن طريق طفرات. توجد الجينات المقاومة للمضادات الحيوية على وحدات دائرية من الحمض النووى تسمى البلازميدات plasmids و تنتج هذه الجينات انزيما يدمر أو يعطل المادة المضادة للمايكروبات أو تنتج مضخات خلوية انتقائية مهمتها طرد السموم كالمضاد الحيوى الى خارج الخلية وتنتقل من بكتيريا الى أخرى بعدة طرق:
1-من البكتيريا الميتة الى الحية فهناك التحول transformation حيث تتناول البكتيريا حمضا نوويا دخيلا من بيئتها
Black, Jacqueline. 2014. Microbiology: Principles and Explorations. John Wiley and Sons.
2-النقل transduction حيث تلتقط الفيروسات البكتيرية bacteriophages أو اكلات البكتيريا جين المقاومة من البكتيريا التى تمتلكه طبيعيا و تنقله الى أخرى
Burton, Gwendolyn and Paul Engelkirk. 2000. Microbiology for the health Sciences. Philadelphia: Lippincott Williams and Wilkins. p.199-201
3-الاقتران conjugation حيث يتم نقل مجموعة من الجينات من خلية مانحة donor الى خلية مستقبلة recipient عن طريق أنابيب تسمى الشعيرات pili تكون جسرا لانتقال جينات المقاومة كما أن العديد من المجموعات الجينية تسمى الجينات القافزة jumping genes/transposable elements و تنتقل بشكل ذاتى (طبعا داروينيا هذه الية بلا تصميم)
Black, Jacqueline. 2014. Microbiology: Principles and Explorations. John Wiley and Sons.
Garret, Laurie. 1995. "The Coming Plague: Newly Emerging Diseases in a world out of balance" New York: Farrar, Straus and Giroux. p.413
و قد أشارت بعض الأبحاث الحديثة الى أن العناصر الجينية المنقولة تحتوى معها على اليات لللقيام بدمج الجينات الوافدة فى الجينوم المضيف أى أن العملية مهندسة بعناية و ليست مجدرد انتقال عشوائى
Integrative and Conjugative Elements (ICEs) play a well-established role in disseminating the genetic information underlying adaptive traits. ICEs are mobile DNA (~20 Kbp to >500 Kbp in size) that contain the genes required for genomic integration, excision, and transfer via conjugation. In addition, they contain a wide range of gene cargos conferring phenotypes such as antibiotic resistance, heavy metal resistance, nutrient utilization, and pathogenicity (reviewed by refs. 8 and 9).
Andrew S. Urquhart et al., "Starships are active eukaryotic transposable elements mobilized by a new family of tyrosine recombinases" PNAS Vol. 120 | No. 15 (April 6, 2023)
العامل المشترك بين كل هذه الأساليب لاكتساب المقاومة هو أنها لا علاقة لها بالطفرات و التطور بل هى جينات موجودة فى بكتيريا بشكل طبيعى من البداية ثم نقلتها الى أخرى و هذه الجينات اما تعطل عمل المضاد الحيوى بانتاج انزيمات تقوم بتكسيره كانزيم بيتا لاكتاميز الذى تدمر به البكتيريا سموم الفطريات أو تمكن البكتيريا من اعادة انتاج فيتامين أو مركب عضوى هام للحياة و النمو كان المضاد الحيوى قد استهدفه أو تقوم بضخ المواد الضارة الى خارج الخلية كجزء من نظام الطرد exocytosis الطبيعى الموجود فيها من البداية
Chang, Geoffrey and Christopher B. Roth. 2001. "Structure of MsbA from E.coli: A homolog of the Multi-Drug Resistance ATP Binding Transporters" Science. 293:1793-1800
Webber and Piddock "The importancee of Effflux pumps in bacterial antibiotic resistance" Journal of antimicrobial chemotherapy, 51, 9-11
الملفت أكثر فى الموضوع أن الدور المزعوم للانتخاب الطبيعى ذاته لا يعمل كما تقوم السردية التطورية فالتطور يقول أنه عند بدء الضغط البيئى تفنى البكتيريا الغير حاملة للسمة و تبقى الحاملة لها و الحقيقة أن حتى منتقدى التطور و مؤيدى التصميم لا توجد لديهم مشكلة فى هذا الأمر و لكن المفاجأة هو اكتشاف أن البكتيريا تقوم بالتقاط جينات مقاومة المضاد و تنتشر حاملة لها بدون وجود أى ضغط بيئى /انتخابى و برغم ما يمثله هذا من عبء اضافى على مواردها fitness cost/selective disadvantage لا تستفيد منه أى شئ مما يطعن فى سردية تعظيم دور الانتخاب الطبيعى و كأن الكائن مجرد دمية فى يده تمارس ردود أفعال فقط و يوضح كيف أن الخلايا تقوم بعمليات استباقية proactive و كأنها تعمل حساب للمستقبل فتحاول تنويع الحوض الجينى للمجموعة
The Scientist "Rising From the Dead: How Antibiotic Resistance Genes Travel Between Current and Past Bacteria" Jul 25, 2022 (@8:40)
https://www.the-scientist.com/podcasts/rising-from-the-dead-how-antibiotic-resistance-genes-travel-between-current-and-past-bacteria-70261
و البيانات التى تقزم دور الانتخاب الطبيعى و تعلى من شأن العمليات الموجهة الهادفة التى يقوم بها الكائن تواصل التراكم و نقشنا بعضها فى مبحث التكيف عن طريقخوارزميات البحث و مخازن المعلومات
أضف الى ذلك أن مقاومة بعض المضادات الحيوية ليست جينية أصلا بل بسبب فعالية اليات التنظيم و الاصلاح [الغير مصممة طبعا وفقا للداروينية] فى الخلية و التى تعيد لهاالحيوية بعد التأثر بالمضاد الحيوى أو لأن الكائن يقوم بزيادة التمثيل الغذائى ليعوض نقص المركبات الضرورية الذى سببه له المضاد
تستخدم الجينات المقاومة ثلاث اليات لمواجهة المضاد الحيوى التعديل أو العزل أو التدمير و لم تكتسب البكتيريا أيا منها بالتطور الداروينى كرد فعل على استخدام المضاد الحيوى بل كانت ملازمة للسلالات المنيعة فى أصل خلقتها و الدليل التجريبى على ذلك هو تجربة استزراع بكتيريا عام 1988 وجدت على جثامين مجمدة لمستكشفين فى القطب الشمالى تعود الى 1845 حيث قاومت البكتيريا مضادات حيوية لم تسوق الا بعد أكثر من قرن من وفاتهم و تجمد أجسادهم [مما يدل على أنها مقاومة طبيعية أصلية و ليست نتاج تطورى لتعرض البكتيريا للمضادات]
McGuire, Rick. 1988. "Eerie: Human Arctic Fossils Yield Resistant Bacteria" Medical Tribune, Dec. 29, pp.1, 23.
Struzik, Ed. 1990. "Ancient Bacteria Revived" Sunday Herald, Sept. 16, p.1
"Frozen Corpses Yield Drug-Resistant Bacteria That Predate Antibiotics" AP News (1988)
https://apnews.com/article/cdadad7ccc304ab7dc54b5e52feebdda
[المزيد من البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية وجدت فى أحافير عمرها الاف السنين-أى قبل استخدام المضادات الحيوية
https://phys.org/news/2014-02-scientists-microbial-pompeii.html
https://www.sciencedaily.com/releases/2011/08/110831155334.htm
و البحث الأخير يذكر تحديدا مقاومة مضاد حيوى vancomycin كان التطوريون يزعمون أنها نشأت فى الثمانينات بعد استخدام المضاد فاذا بها لدى بكتيريا فى أحافير عمرها 30 ألف سنة و بهذا تنتهى تماما خرافة أن البكتيريا "تطور" مقاومة للمضادات الحيوية بعد التعرض لها]
فى الواقع ما يحدث بعد استخدام المضادات هو اما قتل السلالات غير المقاومة مما يسمح للسلالات المقاومة بالازدهار و الانتشار فى ظل غياب المنافس فيفقد المضاد فعاليته [و يقول التطوريون بعده البكتيريا طورت مقاومة] أو أن تكتسب بعض السلالات مقاومة فعلا عن طريق اليات التبادل الجينى السابق ذكرها و التى لا علاقة لها بالتطورو من أجل غلق كل أبواب الفرضيات القصصية الداروينية التى تتجاهل الأدلة المشيرة الى وجود المقاومة بشكل طبيعى من البداية و ليس تطورها كردة فعل لاستخدام الأدوية قام عالم الأحياء الجزيئية molecular biology دوجلاس اكس بدراسة على بروتين Beta-lactamase الذى يحمى الجراثيم من البنسلين و درس ميدان بروتينى من 150 حمض أمينى مثبتا عدم قدرة الاليات الداروينية على انتاجه و قد استخدم فى تجاربه تقنيات الحوسبة التطورية evolutionary computing التى تعتمد علىم عادلات و خوارزميات algorithms تطورية لنمذجة الداروينية حاسوبيا و خلص الى أن احتمال تطور التطوى البروتينى المؤدى للوظيفة حتى لو كان-تنزلا-غير ثابت أو معاق أو معيب هو 1 من 10 أس 64 و هذا-نكرر-وفقا لبرمجيات تطورية داروينية.
Douglas D. Axe, “Estimating the Prevalence of Protein Sequences Adopting Functional Enzyme Folds,”
Journal of Molecular Biology 341 (2004): 1298. Axe, “Estimating the Prevalence,” 1295.
المقاومة الناتجة عن طفرات – التدهور و تكلفة المواءمة Fitness cost
قد تنتج مقاومة البكتيريا أيضا عن طفرات و لكنها ليست طفرات داروينية تطورية تضيف الى الخلية بل طفرات فقدان وظيفى loss mutation [أى أنها تدهور و انتكاس و ليست تطور] حيث تعمل بعض المضادات الحيوية عن طريق الارتباط ببعض المواقع فى خلايا البكتيريا تسمى المستقبلات receptor site أو بالاعتماد على انزيم تنتجه البكتيريا ينشط المضاد الحيوى فيقتل البكتيريا فاذا حدثت طفرة غيرت فى موقع الارتباط أو الانزيم المستهدف لا يتمكن المضاد من استهدافه فتنجو البكتيريا
تخيل لو أن طفرة (ضربة قوية) أصابت أحد التجويفات الأربع فتغير شكله بشدة عندها لن بستطيع المضاد الأصفر الارتباط به. و كأن ضربة قوية أصابت قابس الكهرباء فالتوى القضيب الحديد و لم يعد قابلا للدخول فى المقبس. نحن لم "نطور" شيئا هنا
و لكن هذه الطفرة فى نفس الوقت تضعف وظيفة الانزيم أو موقع الارتباط فيضعف الكائن و تقل كفاءته و يصبح أقل ملاءمة للحياة و هو ما يسمى تكلفة المواءمة Fitness cost هذه التكلفة عادة ما تكون مرتفعة بحيث تجعل السلالة غير قادرة على البقاء فى بيئة طبيعية مقارنة بأقرانها المنافسين من النوع الأصلى الذى لم تضعف وظائفه [أى أنها وفقا للانتخاب الطبيعى تدهورت و انتكست لا تطورت و لن يختارها الانتخاب الطبيعى] كما أنها تتكاثر بمعدل أقل و تصبح عملياتها الحيوية أقل فعالية لذلك فان الكثير من البروتوكولات العلاجية توصى بايقاف المضاد الحيوى لفترة معينة اذا ظهرت ضده المناعة ثم العودة لاستخدامه لاحقا...لماذا؟ لأن اكائنات المقاومة ضعيفة متدهورة لا متطورة و لا تصمد أما السلالة الأصلية فى صراع البقاء
ان المقاومة الناشئة عن طفرات تختلف تماما عن المقاومة الناشئة عن اليات دفاعية و مناعية طبيعية فهى ترتبط دائما بالخلل و التدهور و خسران المعلومات الجينية و تلف الوظائف لذا فهى تحمل معها دائما تكلفة تدهورية باهظة و حتى اذا كانت الحالات غير متدهورة تبقى الحقيقى الساطعة أن الكائن لم يبنى أى انزيمات أو هياكل جديدة بل مجرد موقع ارتباط تغير فلم يعد صالحا للارتباط تماما كما تكسر سنا من أسنان ترس فى ساعة فلا يعود صالحا للارتباط بجاره أو تقوم بنحت ترس سميك قليلا فيصلح للارتباط بتروس أخرى. كلا الأمرين يختلف جذريا عن صناعة ترس او ساعة من الصفر. بل ان أحد العلماء أراد أن يدرس قابلية انزيم بيتا لاكتاميز للارتباط بنوع من المضادات الحيوية يتطلب عدة طفرات و كانت النتيجة هى الفشل التام
Barry G. Hall "In Vitro Evolution Predicts that the IMP-1 Metallo-β-Lactamase Does Not Have the Potential To Evolve Increased Activity against Imipenem" Antimicrobial Agents and Chemotherapy March 2004
أى أنه حتى ما يمكن أن يحدث بطفرات له حدود ضيقة جدا فاذا كانت النتيجة تتطلب عدة طفرات ببساطة يفشل الكائن فى الوصول اليها (لتفصيل أكثر عن بيتا لاكتاميز و و محدودية قدرة الطفرات أرجو مراجعة مقالة يقونات التطور: ملاييين السنين)
نوع اخر من الطفرات هو الطفرات التنظيمية فبعض المضادات يعتمد على استهداف بروتينات ضرورية تنتجها البكتيريا فاذا حدثت طفرة أخلت بتنظيم انتاج البروتين و تسببت فى زيادة فى الانتاج تتمكن البكتيريا من تجاوز أثر المضاد على بروتيناتها و لكن تأتى تكلفة المواءمة مرة أخرى فهذا الافراط فى انتاج بروتين بمعدلات فوق الطبيعية يستهلك الموارد الحيوية للخلية المطلوبة لأمور أخرى ضرورية مما يعطيها عيبا انتخابيا مقارنة بمثيلاتها التى لم تتطفر فى بيئة طبيعية
تتسبب الطفرات أيضا فى مقاومة المضادات الحيوية عن طريق التأثير على مكونات سطح الخلية و غلافها مثل الناقلات الموجودة فى الغشاء trans-membrane transporters المسئولة عن دخول الجزيئات الى داخل الخلية فتقل فاعليتها مما يقلل كمية المضاد الذى يدخل الخلية و لكنها أيضا تقلل من كمية الطعام و الموارد الداخلة الى الخلية مما يئثر سلبا على قدرتها على البقاء فى الطبيعة و منافسة مثيلاتهاالطبيعية كما أن هناك طفرات أخرى تشوه جدار الخلية فتمنع ارتباط المضاد الحيوى به لكن هذا الجدار المشوه يعوق نمو البكتيريا و يضعفها
لمثل هذه الأسباب فان هذا النوع من المقاومة يختفى بمجرد التوقف عن استخدام هذه المضادات لأن البكتيريا المشوهة الضعيفة الحاملة له لا تستطيع منافسة البكتيريا الطبيعية التى تعود الى التكاثر بعد وقف استخدام المضاد
James G Kublin et al., "Reemergence of chloroquine-sensitive Plasmodium falciparum malaria after cessation of chloroquine use in Malawi" The Journal of Infectious Diseases, Volume 187, Issue 12, 15 June 2003, Pages 1870–1875
Xinhua Wang et al., "Decreased prevalence of the Plasmodium falciparum chloroquine resistance transporter 76T marker associated with cessation of chloroquine use against P. falciparum malaria in Hainan, People's Republic of China" The American Journal of Tropical Medicine and Hygiene Volume 72: Issue 4, Page(s): 410–414
Mwenda C. Mulenga et al., "Decreased prevalence of the Plasmodium falciparum Pfcrt K76T and Pfmdr1 and N86Y mutations post-chloroquine treatment withdrawal in Katete District, Eastern Zambia" Malaria Journal volume 20, Article number: 329 (2021)
these mutant parasites failed to expand in the bulk culture and could not be cloned, despite numerous attempts. These results suggest reduced parasite viability resulting from K76T in the absence of other pfcrt mutations.
Viswanathan Lakshmanan et al., "A critical role for PfCRT K76T in Plasmodium falciparum verapamil-reversible chloroquine resistance" The EMBO Journal (2005)24:2294-2305
Fitness costs of drug resistance were suggested to be responsible for reduced survival of mutant parasites
Ingrid Felger and Hans-Peter Beck "Fitness costs of resistance to antimalarial drugs" Trends in Parasitology VOLUME 24, ISSUE 8, P331-333, AUGUST 2008
Lenski, Richard E., 2002. "Cost of Resistance" Encyclopedia of Evolution. Volume 2, p.1009. Oxford University Press. Mark Pagel (editor)
Baquero, Fernando. 2002. "Antibiotic Resistance: Origins, Mechanisms, and Extent of Resistance" Encyclopedia of Evolution. Volume 1. p.51. Oxford University Press.
Davies, A. P., O. J. Billington, B.A. Bannister, W.R. Weir, T.D. McHugh and S.H. Gillespie. 2000. "Comparison of Fitness of two isolates of Mycobacterium Tuberculosis, One of which had developed Multi-Drug Resistance during the course of treatment" Journal of Infection, 41(2): 184-187, Sept.
Wieland, Carl. 1994. "Antibiotic Resistance in Bacteria" Cen Tech J., 8(1):6
Postlethwait, John H., and Janet L. Hopson. 2003. Explore Life. Australia: Books/Cole Thomson Learning. p.220
و نفس الأمر ينطبق على الفيروسات بالمناسبة
Martinez-Picado, J., A.V. Savara, L. Sutton, and R.T. D'Aquila. 1999. "Replicative Fitness of protease Inhibitor-Resistant mutants of Human Immunodeficiency Virus Type 1" Journal of Virology, 73(5):3744-3752
و للمزيد عن التأثير الهدام للطفرات بشكل عام يمكن مراجعة الفصل الخاص بنقد الطفرات كالية لانتاج التنوع فى الكائنات الحية الأهم من هذا كله أن هذه الطفرات سواءا كانت هدامة أو حتى محايدة و فقط غيرت فى شكل هيكل فمنعت ارتباط المضاد به فهى ليست عشوائية بالمرة و لا تحدث كما تزعم نظرية التطور بشكل مستقل عن احتياجات الكائن بل ثبت ضلوع ما يسمى بنظام الانقاذ البكتيرى Bacterial SOS system فى حدوثها و هو عملية تقوم فيها البكتيريا تجت ضغط بيئى مثل اصابة حمضها النووى بالتلف باستدعاء ناسخ حمض نووى احتياطى DNA Polymerase عالى التطفير من اثار استخدامه رفع نسبة حدوث الطفرات فى المنطقة المصابة مما يساعد فى التعامل مع المشكلة
Bénédicte Michel "After 30 Years of Study, the Bacterial SOS Response Still Surprises Us" PLoS Biol. 2005 Jul; 3(7): e255.
و هى عملية كما تشرح الورقة منسقة و متحكم فيها بدقة و ليست عشوائية بالمرة...للمزيد عن نظام الانقاذ البكتيرى و استخداماته أرجو مراجعة مبحث خوارزميات البحث و مخازن المعلومات فى هذه المقالة
الاستنتاج:
خلاصة القول أن مقاومة البكتيريا ليست دليلا على التطور بل تدعم نظرية التصميم الذكى و لم يثبت أن أحدثت أى طفرة معلومة جينية وظيفية جديدة أو أضافت جينات جديدة من خارج الحوض الجينى للنوع بل انها طفرات تدهور و انتكاس و ليست طفرات تطور هذا الى جانب وجود أسباب مقاومة أخرى غير الطفرات كما ذكرنا
ان الطفرات التى يفترضها التطوريون والتى تضيف أنظمة جديدة غير موجودة بل ان طفرات المقاومة هى طفرات فقد معلومات جينية و تلف فى الأنظمة و الوظائف التى تستهدفها المضادات الحيوية مما يعطى عيبا للكائنيعمل عكس الانتخاب الطبيعى – هذا الى جانب المقاومة عن طريق اليات نقل الجينات الموجودة سلفا فى البكتيريا الى بكتيريا أخرى و تحتوى السلالة المقاومة على جينات المناعة من قبل التعرض لأى مضادات حيوية كما فى حالة البكتيريا المجمدة العائدة الى عام 1845 التى احتوت على جينات لمقاومة مضادات استحدثت بعدها بقرن كامل
ان سوء استخدام المضادات الحيوية هو السبب الحقيقى لظهور المقاومة و ليس التطور الداروينى فالافراط فى استخدامها من جهة يقضى على السلالات العادية و يترك السلالات المقاومة التى ما كان لها أن تزدهر فى بيئة طبيعية بسبب طفراتها التدهورية و عيوبها التى تعجزها عن منافسة أقرانها و فى المقابل فان التوقف عن الجرعات بمجرد زوال الأعراض قبل اتمام البرنامج العلاجى بالكامل يؤدى الى عدم القضاء على البكتيريا كلها و يعطى فرصة للسلالات المقاومة أن تمرر جينات المقاومة الطبيعية فيها الى أقرانها الذين كان المفترض موتهم حال اتمام البرنامج العلاجى فتنتشر المقاومة بين السلالات.
فى المقابل لا توجد أى طفرات أضافت أنظمة مقاومة جديدة غير موجودة من قبل للبكتيريا
منقول من ملخص كتاب "تفنيد أركان الداروينية" بقلم جيري بيرجمان
تعليق