חיידקים, התגודדו!

מַדָע

מחקר ישראלי חדש חושף שבניגוד למה שחשבו עד כה, חיידקים מסוגלים להתגודד סביב טורף, לשתף פעולה – ולהרוג אותו בכוחות משותפים. כך מתחוללות דרמות מתחת לעדשת המיקרוסקופ

Pseudomonas aeruginosa הוא חיידק נפוץ מאוד בישראל ובעולם, שמצוי בקרקע, במים, בצמחים ולעיתים נדירות אף בריאות האנושיות. צילום: Nathan Reading, Flickr, CC BY-NC-ND 2.0
Pseudomonas aeruginosa הוא חיידק נפוץ מאוד בישראל ובעולם, שמצוי בקרקע, במים, בצמחים ולעיתים נדירות אף בריאות האנושיות. צילום: Nathan Reading, Flickr, CC BY-NC-ND 2.0

כשאנחנו קטנים וחלשים, אחת הדרכים הטובות ביותר שבה אנחנו יכולים לצבור עוצמה היא להתאגד עם אחרים. העיקרון הזה בא לידי ביטוי כל הזמן אצל בעלי חיים, כפי שיודעים היטב מי שראו ציפורי שיר קטנות חוברות יחד כדי לתקוף נשר אימתני שתכנן לטרוף אותן, שמעו על האופן שבו דבורים מתקיפות במשותף צרעה גדולה שחדרה לכוורת שלהן, או קראו על אדם שהותקף על ידי חבורת עורבים שראתה בו אויב (ובתקווה לא היו האדם הזה בעצמם).

כשמדובר בבעלי חיים, תופעה זו, שנקראת “התגודדות” (Mobbing), מוכרת היטב למדע. עם זאת, במחקר ישראלי נחשף לראשונה שהתופעה קיימת גם בקרב יצורים קטנים יותר בהרבה, שעצם הרעיון של התנהגות כלשהי בקרבם עשוי להישמע לנו מוזר: חיידקים.

המחקר החדש, שנערך במסגרת עבודת הדוקטורט של נמרוד שטיינדל מהחוג לביולוגיה אבולוציונית וסביבתית באוניברסיטת חיפה ושפורסם בכתב העת Microbiology Spectrum, עסק ב-Pseudomonas aeruginosa – חיידק נפוץ מאוד בישראל ובעולם, שמצוי בקרקע, במים, בצמחים ולעיתים נדירות אף בריאות האנושיות. לרוב, הוא לא גורם לנזק לבני אדם (מלבד במקרים של כוויות קשות, או אצל חולי סיסטיק פיברוזיס).

אויבתו המרה של הפסודומונס היא האמבה – יצור חד-תאי שקרוב במידת מה לשמרים, אך שבשונה מהם ניזון מחיידקים ולא מסוכר. האמבה היא אומנם מיקרוסקופית, אך שטחה גדול פי 100 משטחו של החיידק (למעשה, היא דומה יותר ביולוגית לנו מאשר לחיידקים). כדי לטרוף חיידק, האמבה עוטפת אותו בגופה, ואז שואבת אותו אל תוכה ומעכלת אותו, בתהליך שנקרא אנדוציטוזה. שיטת אכילה זו דומה לפעולתם של המקרופאגים שבמערכת החיסון האנושית – תאי הדם הלבנים שבולעים ומפרקים גורמים שמהווים סיכון לגוף.

חיידקי הפסודומונס מכירים היטב את האמבה, והם יודעים לזהות שהיא בסביבה ממרחק גדול מאוד, של מילימטר – אלף אורכי חיידק. בעת מפגש עם אמבה, על החיידקים לפעול מהר – כי אחרת, הם יהפכו לארוחת הערב שלה בתוך שניות ספורות. באופן טבעי, החיידקים לא “רוצים” להיאכל, לא על ידי האמבה ולא על ידי אף גורם אחר: חיידקים הם יצור שנטרף הרבה, על ידי מגוון של יצורים – מאמבות, דרך נמטודות (תולעים קטנטנות) ועד פרות. הדרכים המוכרות שבהן החיידקים נמנעים מטריפה הן פסיביות יחסית ברובן: אם זו בריחה מהטורפים, או שינוי צורה הדרגתי, לאורך דורות, שבמסגרתו החיידקים הופכים לגדולים יותר ולכן קשה יותר לאכול אותם.

עם זאת, כאמור, במחקר החדש התגלתה לראשונה בעולם אסטרטגיית הגנה אחרת של החיידקים: התגודדות. “גילינו שהחיידקים האלה יודעים לזהות את האמבה, להתקבץ, לשחות אליה ולהרוג אותה בשיתוף פעולה קבוצתי”, אומר פרופ’ יורם גרשמן ממכלת אורנים ומהחוג לביולוגיה אבולוציונית וסביבתית באוניברסיטת חיפה, שהמחקר החדש בוצע במעבדתו. “לחיידק הזה יש מזרק שעשוי מחלבונים, שאותו הוא תוקע בקרום של האמבה, והוא יכול להזריק דרכו חומרים לתוכה. כל חיידק יכול להזריק כמות מועטה של חומר, אבל כשהכמויות מצטברות זה הורג את האמבה”. לדבריו, חומרים אלה משמשים כנראה את הפסודומונס כדי להרוג חיידקים אחרים, שמתחרים בהם – אך כשהיחס המספרי הוא לטובתם, הם יכולים להכריע באמצעותם גם אויבים גדולים יותר בהרבה.

“הכנופיה שלנו מספיק גדולה, בואו נתנפל”

ההתגודדות מצריכה מהחיידקים לתקשר ביניהם ולתאם את הפעילות. לשם כך, הם משחררים חומר בשם PQS, שמאפשר להם למנות את חברי הקבוצה, ולהבין האם מספרם גדול מספיק עבור התגודדות ותקיפת האמבה. “אם התשובה חיובית, הם משתמשים בחומר כדי להעביר זה לזה את המסר – יאללה, יש לנו כנופיה מספיק גדולה, נתנפל”, אומר גרשמן.

“כשה-PQS נמצא, הוא מגביר משמעותית את הסיכוי שהפסודומונס ייצמדו לאמבה”, אומר גרשמן. במסגרת המחקר נבחנו גם מוטציות שנוצרו עבור המעבדה, של פסודומונס שלא היו מסוגלים לייצר PQS. “גילינו שהחיידקים האלה היו עמידים הרבה פחות לטריפה”, הוא אומר.

לדברי גרשמן, האפשרות להתגודד היא אחד מהיתרונות שמהם נהנים חיידקים שחיים בקבוצה. “לפעמים שכששמים חיידקים במשטח, הם מתקבצים בקבוצות – ועד היום, לא היה לזה הסבר טוב”, הוא אומר. “גם מעבר לטריפה, יש יתרונות שונים לחיים בקבוצה – אפשר להפריש יחד חומרים שמעכלים את המזון, למשל”.

רחוקים מלהיות פסיביים

ממצאיהם של החוקרים הם כה פורצי דרך, שגרשמן מספר שבתחילה הם התקשו לפרסם אותם בכתבי עת מדעיים. “מקומות פרסום רבים התעקשו שהתגודדות מתרחשת רק אצל בעלי חיים, ולא אצל חיידקים”, הוא אומר. עם זאת, כאמור, תוצאות המחקר הראו אחרת.

יש לציין שככלל, נושא ההתנהגות בחיידקים כמעט שלא נחקר – בין השאר, כי רבים מניחים שאין דבר כזה. “מעבר לכך, אלה שאלות שלא קל לשאול: קל יחסית להריץ עכברים במבוך, אבל איך בודקים אם חיידקים יכולים ללמוד משהו?” אומר גרשמן. “היתרון במקרה שלנו הוא שאנחנו באמת רואים את ההתנהגות מתרחשת בזמן אמת ובמיידי”.

בשלב הבא של מחקרם, החוקרים מנסים להבין האם הפסודומונס מתגודד גם סביב טורפים אחרים, מלבד האמבות. בנוסף, הם בודקים כיצד הוא מגיב כשנוכחים בסביבתו בעת איום גם חיידקים ממינים אחרים, שלא יודעים להרוג את האמבות – זאת כדי לנסות ולהבין מה מתרחש בסביבות מגוונות יותר, שדומות יותר למערכות האקולוגיות הטבעיות, המורכבות מטבען.

“אנשים רבים מסתכלים על חיידקים כפסיביים, אבל הם רחוקים מאוד מזה; הם אקטיביים מאוד, והם מגיבים לסביבתם בצורה חזקה מאוד – במקרה הזה, אפילו בצורה שאפשר לקרוא לה התנהגות”, אומר גרשמן. “לחיידקים יש דעה משלהם, והם רוצים לשרוד. צריך להתרגל למחשבה הזאת. מעבר לכך, חשוב להבין את הרעיון של החיידקים כפעילים גם בקנה מידה גדול יותר – יש לו השפעות גם בענפים כמו רפואה, שבהם אנחנו רוצים להיפטר מאלה מהם שלא סימפטיים במיוחד”, הוא מסכם.

עוד בנושא באתר הידען:

Leave a Reply

Your email address will not be published.