חיידקים ונגיפים וגם שאר היצורונים המקיפים אותנו מכל עבר, משפיעים על חיינו מכל מיני כיוונים. בבלוג אספר על אלה המוזכרים מדי פעם בחדשות וגם לחדשות מדעיות הקשורות בהם. כמו כן אשתף אתכם גם בתמונות ודיווחים על יצורים גדולים יותר, שבהם אצפה בטבע. בלוג זה גם יהווה ארכיון לחומרים שכתבתי בעבר ורלוונטיים לנושא.

14.5.19

ריפוי מחלות זיהומיות - באמצעות נגיפים תוקפי חיידקים


סוף עידן האנטיביוטיקה מתקרב. יש מקרים לא מעטים שבהם כבר לא ניתן להשתמש בתרופות אנטיביוטיות כדי להתגבר על זיהום חיידקי - ומה אז? החולה מאבד איבר, או את חייו. 

השבוע התפרסם, בכתב העת Nature Medicine, מקרה נוסף, (היו מקרים קודמים ברחבי העולם, אחד מהם היה בירושלים לפני כשנתיים)  שבו הצליחו להתגבר על זיהום חיידקי חמור באמצעות נגיפים תוקפי חיידקים. 

ב-2017, לפני כשנתיים, בבית חולים בלונדון אושפזה Isabelle Carnell-Holdaway, נערה בת 15 חולת לייפת כיסתית (Cystic Fibrosis),  איזבל כבר היתה מושתלת שתי ריאות וטופלה באופן רציף בתרופות המדכאות את מערכת החיסון שלה (כדי שלא תדחה את הריאות המושתלות). הנערה לקתה בזיהום מערכתי בשל חיידקי Mycobacterium abscessus עמידים לכל התרופות האנטיביוטיות שבשימוש, שסיכן בצורה ממשית את חייה.

הרופאים, שכבר נואשו להציל את חייה, שלחו, כסיכוי אחרון, את תרבית החיידקים הקטלניים למעבדה של גרהאם הטפול (Hatfull) באוניברסיטת פיטסבורג. מעבדה זו התמחתה, בעשור האחרון, בעזרת מאות סטודנטים לתואר ראשון ותלמידי תיכון שמתעניינים במדע (פרויקט מרתק בפני עצמו המכונה בר"ת SEA-PHAGES), באיתור מאות אלפי  בקטריופגים - נגיפים התוקפים חיידקים -  שונים, ביניהם כ-10,000 נגיפים התוקפים חיידקי מיקובקטריה.

תמונה יכולה לכלול: ‏‏בתוך מבנה‏‏
בנק הנגיפים במעבדה של גרהאם הטפול - Graham Hatfull Lab
רבקה דדריק (Dedrick), חוקרת במעבדה שהתמחתה בבקטריופגים של חיידקי מיקובקטריה, התבקשה למצוא במהירות את אלה מבין הנגיפים שבמעבדה, המסוגלים להשתכפל ולקטול את החיידקים הקטלניים של הנערה.

חשוב לציין שנגיפים יכולים מאד ספציפיים לזן מסוים של חיידקים - שתוצאה מהתאמה של צמדן (adhesin) נגיפי לקולטן (receptor) חיידקי - שניהם חלבונים, ושבהחלט יתכן, שחיידקים שרגישים לנגיף מסויים, יפתחו עמידות כלפיו כתוצאה ממוטציה בקולטן. לכן, היה חשוב למצוא יותר מנגיף אחד.

במרוץ נגד הזמן, כי איזבל במצב רע, דנדריק ועמיתיה החלו לסרוק במהירות את בנק הנגיפים שלהם מול החיידקים הקטלניים. הם חלקו את הנגיפים לקבוצות של כתריסר וחיפשו כאלה ש"יצלילו" את חיידקי המיקובקטריה הקטלניים ויצרו מוקדים על מרבדי החיידקים שבצלחות. לאחר כחמישה חודשים ואכזבות רבות הם הצליחו למצוא בסופו של דבר שלושה נגיפים מתאימים, שכונו, Muddy, ZoeJ ו- BPs. אחד מהם, שהייתה לו גם יכולת להשתלב בגנום של החיידק המותקף, מבלי לקטול אותו, שונה על ידי החוקרים כך שאיבד את התכונה הזו.  

אין תיאור זמין לתמונה.
שלושת הנגיפים בפורטרט במיקרוסקופ אלקטרונים - 
R. M. Dedrick et al./Nature Medicine 2019

בזמן החיפושים ו"ההינדוס" של הנגיפים מצב הנערה הלך והחמיר. החיידקים התפשטו מריאותיה לכבד, לאזורים שונים בעור ולפצע של ניתוח ההשתלה. אף תרופה אנטיביוטית, ונוסו לא מעט, לא הצליחה לעכב אותם. 


הקוקטייל של שלושת הנגיפים הצליח להגיע בזמן, חלקו נמרח מבחוץ על העור והפצעים המזוהמים, וחלקו האחר הוזרק דרך הוריד לדמה של הנערה. הרופאים והמיקרוביולוגים הצליח לעזור לה להתגבר על הזיהום, ולהחלים. תשעה ימים לאחר הטיפול הנערה שוחררה מבית החולים. ושנה אחרי מצבה השתפר מאד. 

זו אמנם התחלה, אך היא מבשרת טובות - שיהיה עם מה לעבוד בסוף העידן האנטיביוטי. 

תמונה יכולה לכלול: ‏‏‏6‏ אנשים‏, ‏‏אנשים מחייכים‏, ‏‏‏אנשים עומדים‏ ו‏בתוך מבנה‏‏‏‏‏
צוות המיקרוביולוגים, במעבדה של גרהאם הטפול - 
Aimee Obidzinski/University of Pittsburgh
מקורות וקריאה נוספת

המאמר ב-Nature Medicine

סקירה ב-Nature Biotechnology

הודעה לעיתונות של אוניברסיטת פיטסבורג

בקטריופגים - לקטול חיידקים זו התמחות שלהם - בבלוג זה


פורסם במקביל גם באתר הפייסבוק של "מדעי הטבע והחיים באוניברסיטה הפתוחה"

24.4.19

עלילות דם בימי הביניים - קמח למצות ו...חיידקים אדומים


הידעת? האשם בעלילת הדם כי היהודים משתמשים בדם ילדים נוצרים להכנת מצות לפסח הוא חיידק


בימי הביניים נפוצו עלילות דם שהאשימו את היהודים בשימוש בדם ילדים נוצרים להכנת המצות לקראת הפסח. כיום, סבורים שהאשמות אלה, לפחות במקור, התבססו על הופעת כתמי "דם" אדומים על הקמח ששימש להכנת המצות, או על המצות עצמן. מאוחר יותר, הפכו עלילות הדם לסוג של "פולקלור".

עלילות דם כאלה היו רבות, והידועות שבהן התרחשו בנוריץ (ב-1144) ובלוא (ב-1171), שבעקבות האחרונה הוצאו להורג כ-40 יהודים. הועלתה גם האפשרות, שעלילת "לה גווארדיה", שהתרחשה בספרד בסוף שנת 1491, היתה מכוונת. מטרתה היתה להכשיר את האווירה ואת דעת הקהל לקראת גירוש יהודי ספרד בשנת 1492.


הפתרון לתעלומת הכתמים האדומים על הקמח או הלחם נעוץ בחיידקים אדומים מהמין Serratia marcescens. הזיהום החיידקי על הקמח או הלחם מופיע בתנאי לחות.

כתמים אלו מקושרים גם לניסים בהם הופיע דמו של ישוע בלחם הקודש בטקסים נוצריים ואחרים. הצבען האדום שנמצא בחיידקים אלה (וגם בחיידקים נוספים) נקרא פרודיגיוסין (prodigiosin - מחולל הניסים) והוא בעל פעילות אנטיביוטית. בהמשך התגלה שיש לו גם פעילות אנטי-סרטנית. בעבר היו גם ניסיונות להשתמש בו לצביעת בדים, אך הם כשלו כי הוא דוהה ומתפרק בשמש.

חיידקים אלו נפוצים מאוד במערכות עיכול של בעלי-חיים, וכתוצאה מכך נפוצים גם בסביבה - באדמה, במים ובאוויר. בשל קרבה משפחתית לחיידקים המחוללים את מחלת הדֶבר (Yersinia pestis - שניהם משתייכים למשפחת חיידקי המעיים, Enterobacteriaceae), בשנות החמישים של המאה הקודמת השתמש בהם צבא ארצות-הברית לניסויים בלוחמה ביולוגית. בניסויים נבדק פיזור של חיידקים בהתאם לתנאי מזג האוויר שונים. במבצע שכונה "הפיזור מהים" (Sea spray), פוצצו בלונים מלאי חיידקי S. marcescens מעל לעיר סן-פרנסיסקו. התוצאה הבלתי צפויה היתה עלייה דרסטית בדלקות ריאה ודרכי השתן, שנגרמו על-ידי החיידקים. מאז החיידקים מוכרים כפתוגניים משניים (אופורטוניסטים), המסוגלים לגרום למחלה בעיקר באנשים הסובלים מבעיות רפואיות אחרות.

בשנת 2002 התגלה שהחיידקים גורמים למחלת האבעבועות הלבנות (whitepox), שפגעה במרבית (70-95%) אוכלוסיית אלמוגי השיטית (Elkhorn) בים הקריבי. החיידקים הגיעו אל הים כתוצאה מזיהום מי הים בביוב.

פורסם באתר ובדף הפייסבוק של "מדע גדול בקטנה" 

19.4.19

חמץ או מצה


על ההבדל המדעי בין לחם למצה?


חג הפסח הוא גם חג יציאת מצרים - בה בני ישראל יצאו ממצרים בחיפזון. וכפי שנאמר בהגדה:

"מַצָּה זוֹ שֶׁאָנוּ אוֹכְלִים, עַל שׁוּם מָה? עַל שׁוּם שֶׁלֹא הִסְפִּיק בְּצֵקָם שֶׁל אֲבוֹתֵינוּ לְהַחֲמִיץ ... שֶׁנֶּאֱמַר: וַיֹּאפוּ אֶת הַבָּצֵק אֲשֶׁר הוֹצִיאוּ מִמִּצְרַיִם עֻגֹת מַצּוֹת, כִּי לֹא חָמֵץ, כִּי גֹרְשׁוּ מִמִּצְרַיִם וְלֹא יָכְלוּ לְהִתְמַהְמֵהַּ, וְגַּם צֵדָה לֹא עָשׂו לָהֶם."

אז מהו בעצם ההבדל בין לחם למצה?

לחם עגול
Julo, Wikimedia commons

המרכיב הבסיסי של מצה ולחם הוא קמח, שלרוב עשוי מזרעים של חיטה או דגנים אחרים, שטחנו אותם עד דק. את הקמח (שהמרכיב העיקרי בו הוא הרב-סוכר עמילן) מערבבים במים ולשים עד לקבלת בצק. אם נשאיר את הבצק למספר שעות נפחו יגדל. שמרי אפיה, Saccharomyces cerevisiae, שהוספנו אל התערובת או שחיו במקור על זרעי החיטה לפני הטחינה התפיחו והחמיצו את הבצק. במהלך ההחמצה והתפיחה, מתסיסים השמרים את העמילן שבבצק ופולטים אתנול ופחמן דו חמצני (CO2). בתהליך מקביל נוצרת בתסיסה גם חומצת חלב (Lactic acid), שהיא זו שמחמיצה את המוצר.

הפחמן הדו-חמצני מאַוורר ומתפיח את הבצק וגורם למרקם האוורירי של הלחם ומוצרי המאפה האחרים, ואילו האתנול שנוצר מתנדף ברובו במהלך האפייה וחלקו הנותר תורם לעתים לטעם אופייני של המוצר הנאפה.

את השמרים מייצרים בכמויות מסחריות במכלים מיוחדים (פרמנטורים), בנוכחות חמצן, ומוכרים אותם (לחים או יבשים) לכל דורש.

השימוש בשמרים לאפייה (וגם לייצור משקאות אלכוהוליים) הקדים את השימוש בכתב. לוח חרס מבבל בן 8000 שנים והירוגליפים ממצרים העתיקה בני כ-5000 שנים מעידים על קיום תהליכים אלו גם לפני זמן רב. יתכן והשימוש בשמרים החל מזיהום מקרי של קמח; חלק מאותו בצק מוצלח, המכונה היום שׂאור או מחמצת (שניהם מוזכרים במקרא, שמות יב ודברים טז), נשמר ושימש כתחל - ובעצם סיפק את השמרים - להכנת הבצק החדש.

ומה לגבי המצה? כאן בעצם אנו מוותרים לגמרי על תפקודם של השמרים. מאד מקפידים שהקמח ישאר יבש לגמרי עד זמן הכנת הבצק, ומייד לאחר הכנתו - (ולכל המאוחר עד 18 דקות מהערבוב של הקמח והמים), הוא מרודד ומוכנס בצורות שונות לתנור האפייה - כך שהשמרים לא מספיקים להחמיץ ולהתפיח את הבצק.

מצה שמורה בעבודת יד
Yoninah, wikimedia commons
חג שמח

לקריאה נוספת

המוציא מצה מן הארץ - שקד אשכנזי, מכון דוידסון
מיקרואורגניזמים בתעשיית המזון - בבלוג זה
על תסיסות וחיידקים - בבלוג זה




16.4.19

נגיפי מדוזה המאבנים אמבות


נגיפי ענק חדשים למדע


במיתולוגיה היוונית מספרים לנו על מדוזה - נערה יפיפיה ומתולתלת, שאתנה קיללה אותה, בעקבות נסיבות שנויות במחלוקת (שאינן מדעיות....) עם אל הים פוסידון, והפכה אותה לדמות מפלצתית, שכל מי שהביט בה ישירות הפך לאבן.....

File:Medusa.jpg
מדוזה המיתולוגית - ציור של ארנולד בוקלין  - 1878
מהמוזיאון הלאומי הגרמני בנירנברג

בבוץ של מעיינות חמים ביפן, גילתה קבוצת המחקר של מסהרו טקמורה (Takemura) מאוניברסיטת טוקיו, נגיף ענק חדש חדש המשתכפל באמבות Acanthameobe castellanii, האמבות המתות מתבקעות ותכולתן מתפזרת בסביבה, אך האמבות השורדות את המתקפה הנגיפית, "מתאבנות" - מתקשות,  וזו הסיבה  שטקמורה קרא לנגיפי הענק החדשים נגיפי מדוזה - Medusavirus.

קטרו של הנגיף החדש הוא 260 ננומטר, לו קופסית איקוזהדרית בת 277 קפסומרים וממנה בולטים 2660 זיזים (spikes). הגנום הנגיפי הוא DNA דן-גדילי שארכו 381k זוגות בסיסים המקודדים ל-461 אפשרויות חלבוניות, 86 מהם מקורן באמבה או ביצורים איקריוטיים אחרים, והם כוללים את חמשת ההיסטונים ופולימרז DNA אחד. 279 מהם (61%) מקודדים לחלבונים לא מוכרים. גם האמבה אימצה גנים נגיפיים, וביניהם אף את הגן המקודד לקפסומר הנגיפי, לתוך הגנום שלה.
דגם תלת ממדי של נגיף המדוזה
Yoshikawa et al - Journal of Virology


החוקרים סבורים שיחסי הגומלין בין האמבה לנגיפים הם עתיקים מאד, וכך התאפשר במהלך האבולוציה מעבר הגנים לשני הכיוונים.

מציאת נגיפי הענק הרבים מעוררות מחשבות אבולוציוניות? מי קדם למי?  התא לנגיף, או הנגיף לתא? וכנראה שחסר לנו עדיין מידע מבוסס בנושא - אך על כך,  בהזדמנות אחרת.

המאמר המקורי - Medusavirus, a Novel Large DNA Virus Discovered from Hot Spring Water
מ-Journal of Virology - אפריל 2019


פורסם במקביל גם באתר הפייסבוק של "מדעי הטבע והחיים באוניברסיטה הפתוחה" - אפריל 2019

27.3.19

כשהשטן מחייך - אתם ממש לא - על מחלת הצפדת

לאחרונה התפרסם בתקשורת סיפורו של הילד מאורגון שחלה לפני שנתיים במחלת הצפדת (טטנוס), ושרד בזכות הטיפול רפואי (היקר מאד...) שקיבל.

נפצעתם, שריטה קלה, ואולי אף פצע יותר עמוק, אתם לא ממש מתייחסים. אולי אתם חובשים ומחטאים קצת את הפצע ונותנים לו להחלים לבד. לאחר כמה ימים אתם מרגישים כאבים בכל מיני אזורים בגוף - הלסת כואבת, העורף מתקשה, קשה לכם לבלוע. אתם לא מחייכים, אך שרירי הפה מתכווצים נגד רצונכם ואתם נראים כאילו מחייכים. אתם לא יכולים להפסיק לחייך ואתם עכשיו ממש מבוהלים - כי זה החיוך של השטן...

חולה טטנוס - ציור של סיר צ'רלס בל - 1809
כך מתחילה המחלה הקרויה בעברית צפדת או פלצת, המוכרת יותר בשמה הלועזי טטנוס (tetanus). המחלה מכונה גם "חיוך השטן" (Devil's smile) ו"מוות בשבעה ימים" (The seven day death) - מחלה קשה שללא טיפול בזמן מסתיימת בכ-40-20 אחוזי תמותה, ועם אבחון מהיר וטיפול בבית חולים מצויד היטב ניתן לשרוד ולאחר מספר חודשים להשתקם ולחזור ברוב המקרים לתפקוד נורמלי. בעולם השלישי, שם אין ציוד מתאים בבתי החולים, התמותה גבוהה בהרבה. שם גם מתים רבים מהילודים כתוצאה מתחלואה בטטנוס מיד עם לידתם.


בזמן הפציעה חודרים לפצע הפתוח נבגים של חיידקי Clostridium tetani ביחד עם חיידקים נוספים. מספר ימים (21-3) לאחר סגירת הפצעים מתפתחים בהם, בעזרת החיידקים הנוספים, תנאים אל-אוירניים המאפשרים לחיידקי הצפדת לנבוט, לשגשג ולהפריש רעלנים. הרעלנים מתפשטים ממקום הזיהום דרך הדם ונצמדים לשרירים, ומונעים מהם את שחרור הכיווץ. ההתכווצויות של השרירים מחמירות ועלולות לגרום לשבירת עצמות ואף לחנק כתוצאה מהפסקת הנשימה.


צילום דרך מיקרוסקופ של חיידקים ונבגים של Clostridium tetanii, הגורמים למחלה. - המקור: CDC, 1979

תרכיב החיסון נגד המחלה, הקיים כבר משנות ה-20 של המאה ה-20, כולל את הרעלן העיקרי של החיידקים, tetanospasmin, שעבר טיפול כימי (בפורמלין) שמנטרל את פעילותו, אך שומר על תכונותיו האנטיגניות (הוא מזוהה על-ידי מערכת החיסון כמו הרעלן המקורי). בישראל החלו לחסן בשנת 1955.


חיסוני השגרה (כחלק מהחיסון המשולש החיידקי – קרמת, צפדת ושעלת) ניתנים בגיל חודשיים, ארבעה חודשים, חצי-שנה, שנה, כיתה ב, כיתה ח, ובזמן הגיוס לצבא. ההנחיות למבוגרים הם להתחסן שוב כל 10 שנים, וכשמדובר בפציעה חמורה להתחסן שוב אם עברו חמש שנים. החיסון מומלץ גם לנשים בהריון, בסביבות השבוע ה-30 כדי להגן על הילוד/ה בעיקר מפני שעלת.


המחלה עלתה לאחרונה לכותרות במרץ 2019, כאשר פורסם בדיעבד סיפורו של ילד בן 6 ממדינת אורגון שבארצות הברית שחלה בצפדת לפני כשנתיים (ב-2017) לאחר שנחתך קלות במצחו בחווה של הוריו. הם חיטאו וחבשו את הפצע בבית. הם כלל לא הגיעו למרפאה. נקודה חשובה נוספת - הם לא חיסנו את הילד בחיסוני השגרה.


ששה ימים אחרי הובהל הילד באמבולנס אווירי לבית החולים בפורטלנד. לטיפול במחלת הצפדת - מקרה ראשון של צפדת במדינה לאחר כ-30 שנה. הוא הוכנס לטיפול נמרץ וחובר למכשירים במשך שבועות שלמים - בחשכה ועם אטמי אזניים. כי למרות כל התרופות שקיבל, כל תזוזה בסביבה וכל רעש אקראי היו גורמים לכל גופו להתכווץ ולכאבים נוראיים. הרופאים, התרופות (ביניהן נוגדנים כנגד הרעלן, ואנטיביוטיקה כנגד החיידקים) והמיכשור הצליחו להציל אותו. הטיפול הרפואי עלה למעלה מ-800,000 דולר. לאחר הטיפול הוא עבר שיקום ממושך של כשלושה וחצי חודשים, שבעקבותיו יכול היה לשוב לביתו.


למרות נסיונות הרופאים לשכנע את ההורים לחסן את הילד, כנגד צפדת ושאר חיסוני השגרה, הם התעקשו בסרובם. הילד עלול לחלות בצפדת שוב... להבדיל ממחלות אחרות, שהמחלה מחסנת מפני תחלואה חוזרת, זה לא המקרה כאן.


הצפדת כמעט ולא מוכרת לנו כי רובנו מחוסנים נגדה החל מגיל חודשיים. כך שמה שמתואר למעלה קורה רק ללא מחוסנים. ואכן, עשרות שנים לא היו בארץ מקרים של טטנוס. בעשור האחרון היו שלושה חולים בוגרים: 
ב-2013 אושפזה בטיפול נמרץ בבית החולים לניאדו בנתניה אשה בת 81, כחודש לאחר שנפצעה בגינתה, ולפצע חדר חול. כנראה שהיא חוסנה בעברה, אך הרבה יותר מ-10 שנים לפני הפציעה. ב- 2016 אושפז בטיפול נמרץ של בית החולים איכילוב עובד זר מאריתראה, בן 30, שהובא לבית החולים במצב של נוקשות שרירים ופרכוסים. 10 ימים קודם לכן הוא נדקר ממסמר. ב-2018 אושפז בטיפול נמרץ בבית החולים ברזילי באשקלון פליט מסודן, תושב קרית מלאכי, כחודש לאחר שנפל מאופניו ופצע את כף ידו בנפילה. שניהם לא חוסנו בארץ, ובמדינת מוצאם לא מחסנים. את שלושתם הצליחו להציל.


ילוד שלקה בצפדת כמה ימים לאחר הלידה - CDC, 1975


מחלת הצפדת היא מחלה קטלנית מאד, במיוחד בעולם השלישי, ומאד לא נעימה לשורדים אותה. היא כמעט ולא קיימת בזכות החיסון כנגד הרעלן המופרש של החיידק הגורם למחלה. שימו לב. החיידקים הגורמים למחלה נמצאים מסביבנו כל הזמן, ואם יגיעו לפצע של אדם לא מחוסן, יגרמו בו למחלה. הקפידו לחסן את ילדיכם בהתאם ללו"ז שנקבע על-ידי רשויות הבריאות ודאגו לחסן את עצמכם אחת ל-10 שנים. ואם נפצעתם פציעה עמוקה, ועברו למעלה מחמש שנים מאז שהתחסנתם, התחסנו שוב.



כן - היד תכאב לכם כשלושה ימים לאחר החיסון - זו תופעת הלוואי העיקרית והנפוצה של החיסון. אבל זה בהחלט שווה את זה.


מקורות וקריאה נוספת


על מחלת הצפדת - באתר ה-CDC
באתר ארגון הבריאות העולמי

צפדת - טטנוס - באתר משרד הבריאות
כתבה של חדשות 2 מ-2013 - על חולת צפדת בת 81

כתבה מ-YNET מ-2016 - על חולת צפדת בן 30

כתבה מ-Doctors only מ-2018 - מחלת טטנוס פעילה בפליט סודני

פורסם באתר הפייסבוק - מדעי החיים באוניברסיטה הפתוחה

24.3.19

ה-24 במרץ - יום השחפת העולמי


שחפת היא מחלה מדבקת מאד, המועברת דרך דרכי הנשימה. כל שנה מתגלים בין תשעה לעשרה מיליון חולים חדשים בשנה וכשליש מתוכם, כשלושה מיליון איש, מתים ממנה כל שנה, רובם ממדינות העולם השלישי. שתי סיבות עיקריות גורמות למצב זה: הדבקה משותפת עם נגיף ה-AIDS, שבעקבותיה החולה לא שורד, והשנייה, התפתחות של זני חיידקים הגורמים לשחפת, שעמידים למרבית התרופות הקיימות.

השחפת מלווה את האדם לפחות 10,000 שנה. העדויות הקדומות ביותר לקיומה נמצאו בשלדים מהתקופה הנאוליתית ובמומיות חנוטות ממצרים. קיימת מחלה דומה בבקר, וסבורים שהמחלה "קפצה" לאדם לאחר שהחל לביית את הבקר לצורך ייצור חלב..

כל עוד בני האדם חיו בקבוצות קטנות, היו התפרצויות מקומיות של המחלה וכך היא לא היוותה בעיה חמורה. הצפיפות שנוצרה בעקבות מהמהפכה התעשייתית ותהליכי העיור גרמה להתפשטות השחפת, ובמאות ה-17 וה-18 אחד מכל ארבעה אנשים מת ממנה!

שחפת באה לידי ביטוי בחלקים שונים בגוף האדם: בָּרֵיאוֹת, בעצמות, במערכת העצבים ובעור. רק במחצית המאה ה-19 נתגלה שמדובר בגורם מחלה אחד ובביטויים שונים של אותה מחלה. ב-1882, זיהה רוברט קוך (Koch) את גורם המחלה, החיידק Mycobacterium tuberculosis והוכיח שהוא הגורם לה - על גילוי זה הוענק לו פרס נובל לרפואה (1905).


צילום רנטגן של ריאות נגועות בשחפת. הגידול מסומן בחיצים
המקור: CDC
.

אפשר להידבק בשחפת כתוצאה מחשיפה לחיידק בודד! ואולם רק 15%-5% מהנחשפים מפתחים מחלה. החיידקים חודרים לרֵיאות ויוצרים שם מוקדים גבשושיים, ואז מתפתחת דלקת הגורמת להצטברות של תאי דם לבנים רב גרעיניים (תאי ענק). הנוגדנים המתפתחים נגד החיידקים מסייעים להם להיבלע על ידי מקרופג'ים - שם הם ממשיכים להתרבות! בילדים, השלב הזה עובר ללא סממנים חיצוניים.

אם המוקד הגבשושי לא מחלים, מוסיפים החיידקים להתרבות במאקרופג'ים המצטברים במרכז המוקד ונוצרות גרנולומות (גרנולומה - מבנה הנוצר על ידי הצטברות מקרופג'ים סביב גוף המזוהה על-ידי המערכת החיסונית כגוף זר, ומיועד לבודד ולחסום אותו, גם אם אי אפשר להשמידו). במרכז, התאים מתים מחוסר חמצן ונוצר נמק, ממנו מתפרצים חיידקים לדם, ומשם לרקמות אחרות.
חיידקי Mycobacterium tuberculosis במיקרוסקופ אלקטרונים
צילום:  CDC/ Dr. Ray Butler  


אם המוקד מחלים, כפי שקורה אצל מרבית הילדים - נשארים חיידקים "רדומים" בתוך המקרופג'ים אפילו עשרות שנים, והמחלה מתפרצת שוב בגיל מבוגר, כשמערכת החיסון נחלשת. קיימות הערכות שכשליש מאוכלוסיית העולם נושאת את החיידק במצב הרדום.

ב-1921 פותח החיסון הראשון כנגד גורמי המחלה, BCG. בהמשך, נמצאו כמה תרופות שאִפשרו לטפל בחולים, ובשנות ה-50 של המאה הקודמת נוצר הרושם המוטעה שאפשר להתגבר על המחלה. ב-1993 הכריז ארגון הבריאות העולמי על שובה של השחפת לרשימת המחלות החוזרות. וב-2006 הוכרז על מבצע לעצירת המחלה, שעדיין לא התממש.

החיסון שפותח ב-1921 על-ידי אלברט קלמט (Calmette) וקמיל גוארין (Guerin), התבסס על חיידקי Mycobacterium bovis, הגורמים לשחפת בפרות ובבני אדם. החיידקים הוחלשו במשך 13 שנה על ידי 230 העברות במצעים מלאכותיים. חיסון זה לא מנע הדבקה, אך אִפשר למחוסן להתמודד בקלות עם השלב הראשוני של המחלה, ומנע את השלבים הבאים. חיסון זה היה בשימוש נרחב, ואכן תרם להורדת מספר מקרי המחלה בעולם, אבל החסינות שהוא הקנה למטופלים היתה קצרת מועד (עד 10 שנים). בעייה נוספת שנוצרה היתה המחלה בחולי/נשאי HIV, ולכן תרכיב זה נמצא בשימוש כיום רק במקומות בהם השחפת נפוצה. כיום מחפשים אלטרנטיבה טובה, שתקנה חיסון ממושך יותר, שתעזור להתגבר על המחלה באופן מוחלט.

המשוחף (והמצורע) הירושלמי מהמאה הראשונה
ולסיום, בחלק התחתון של גיא בן הינום בירושלים נמצא בית הקברות הקדום, מהמאה הראשונה, המכונה "שדה הדמים" (בארמית – "חֲקֵל-דָּמָא"). באחת ממערות הקבורה, ליד קברו של חנן הכהן, שכיהן ככהן גדול בשנים 15-6, נמצא קבר אטום, ובו גופה עטויה בתכריכים, ולא בתוך גלוסקמה, כמקובל באותם ימים לאנשים חשובים אלה. החוקרים צ'רלס גרינבלט ומרק שפיגלמן מהאוניברסיטה העברית לקחו מהתכריכים דגימות DNA ובדקו נוכחות של גורמי מחלות שונים. כך התגלה שהמת היה חולה גם בשחפת וגם בצרעת, וזו כנראה הסיבה לצורה החריגה של קבורתו.


תרשים של מיקום הגופה בקבר
שמעון גיבסון, האוניברסיטה העברית

רשומה זו מבוססת על רשומות קודמות בנושא:  

פורסם באתר הפייסבוק: מדעי החיים באוניברסיטה הפתוחה

26.1.19

שבוע המודעות לסרטן צוואר הרחם – 28-21 בינואר


סרטן צוואר הרחם הוא אחת ממחלות הסרטן הנפוצות בנשים. ניתן להקטין את התחלואה והתמותה ממנה על ידי אבחון מוקדם בבדיקות שגרתיות. החיסון נגד גורמי המחלה, נגיפי הפפילומה (papilloma), מאפשר להקטין משמעותית את היקפי התחלואה, ולסייע בהכנסת המחלה לספרי ההיסטוריה.

תאים מבדיקת פאפ - לאבחון גידולים בצוואר הרחם. משמאל תאים תקינים, מימין תאים מודבקים בנגיפי פפילומה.
המקור: Ed Uthman, Flicker

כחצי מיליון נשים ברחבי העולם חולות מדי שנה בסרטן צוואר הרחם. בישראל מאובחנות כל שנה כ-200 נשים. כמחצית מהחולות מתות מהמחלה. סימנים מוקדמים שעלולים להעיד על התפתחות מחלה מאובחנים לרוב בבדיקות שגרתיות: הראשונה, בדיקת פאפ, בה נוטלים דגימות ממספר אזורים בצוואר הרחם, וצופים בדגימות במיקרוסקופ. אם מתגלים תאים חשודים, סוקרים באמצעות מיכשור אופטי (קולפוסקופיה), ודוגמים ביופסיה מאזורים חשודים. אך יכולים לקרות מקרים בהם באופן מקרי לא נדגם אזור שבו יש תאים שאינם תקינים. לפיכך, תוצאה שלילית בבדיקה אינה אומרת בוודאות שאין נגע ראשוני. השנייה, (מתבצעת רק בחלק מקופות החולים בארץ) נקראת פאפ נוזלי, בה מאותר DNA של נגיפי הפפילומה מנוזלים שנאספו מצוואר הרחם.

נגיף פפילומה אנושי במיקרוסקופ אלקטרונים
המקור: Laboratory of Tumor Virus Biology NIH

הביטוי הראשוני של המחלה הוא בדימומים ממושכים מהנרתיק (לרוב לאחר קיום יחסי מין) וכאבים באזור הבטן התחתונה. מרבית מקרי סרטן צוואר הרחם נגרמים על ידי מספר זנים של נגיפי הפפילומה המועברים במגע מיני, אפילו חלקי. נגיפים אלו עלולים לגרום למחלות סרטניות נוספות – בלוע, בגרון, בפין, בנרתיק ובפי הטבעת. תבינו לבד איך הם מגיעים לשם.

הנשאים של הנגיפים לרוב אינם מודעים לכך, והם מפיצים את המחלה לשותפיהם ליחסי המין, כולל ביחסי מין חלקיים או מוגנים (שימוש בקונדום אינו מונע הדבקה). כמעט כל מי שפעיל מינית נדבק בהם בשלב כלשהו, והוא נשאר נשא של הנגיף כשנתיים. הדרך היעילה להימנע מלהידבק ולהדביק את השותפים ליחסי מין היא להתחסן בגיל צעיר, לפני שמתחילים לקיים יחסי מין.

בארץ מחסנים כיום בחיסון גרדסיל – המכיל את שני הזנים המסרטנים 16 ו-18, אשר אחראים לכ-70 אחוזים ממקרי הסרטן, וכן שני זנים נוספים, (6, 11) הגורמים ליבלות (קונדילומה). בקרוב יעברו לחיסון בתרכיב גרדסיל 9 שיכיל חמישה זנים מסרטנים נוספים (31, 33, 45, 52, ו-58. הגורמים ביחד לכ-13% נוספים – ביחד 83%). מדובר בחיסון "מומת" המכיל רק חלבוני מעטפת (L1) של הנגיפים.

החיסון נחשב למאוד בטוח ויעיל וכבר רואים ירידה בנגעים טרום סרטניים במדינות רבות בעולם בהן מחסנים כבר כעשור ויותר. את ההפחתה במקרי סרטן צוואר הרחם נראה רק בהמשך הדרך, כשיותר נתונים מקיפים יאספו. נקווה שבזכות החיסונים, בשילוב בדיקות השגרה וגילוי מוקדם, נגיע ליום שהמחלה תישאר יחד עם האבעבועות השחורות, בספרי ההיסטוריה הרפואית.

תאים מבדיקת פאפ – לאבחון גידולים בצוואר הרחם. משמאל תאים תקינים, מימין תאים חשודים כמודבקים בנגיפי פפילומה. המקור: Ed Uthman, Flicker

לקריאה נוספת

על סרטן צוואר הרחם וה-HPV, אתר ארגון הבריאות העולמי

 סרטן צוואר הרחם – האגודה למלחמה בסרטן

 ניצחון החיסון את הסרטן – מור ארבל – מדע גדול, בקטנה

 על נשאות בפה של נגיפי פפילומה – דרור בר-ניר – על חיידקים נגיפים ושאר ירקות



 פורסם באתר הפייסבוק ובאתר האינטרנט של מדע גדול בקטנה - ינואר 2019


23.1.19

מרפואה עממית לדחיית הקץ?


חוקרים מצאו כי חיידק חדש למדע, שבודד מאדמה ששימשה ברפואה העממית האירית לריפוי מכאובים, הצליח לעכב גדילה של שלושה מששת זני החיידקים הבעייתיים בבתי החולים בעולם. ככל הנראה בשל הפרשת חומרים אנטיביוטיים שהוא מייצר - השלב הבא יהיה להצליח לבודד אותם ולראות כיצד יתפקדו בגוף השלם.

מושבה של חיידק מהסוג Streptomyces מהאדמה בבוהו
Youngbohemian, Wikipedia

על קץ עידן האנטיביוטיקה המתקרב כבר סיפרנו לכם בעבר. מספר לא קטן של חיידקים, רבים מהם בבתי חולים, עמידים לחומרים האנטיביוטיים שבשימוש נרחב. כל אנטיביוטיקה חדשה דוחה בקצת את קץ העידן: העמידות כלפיה (שמקורה במיקרואורגניזמים היצרניים או בשכניהם), בתנאים של שימוש ממושך באותה אנטיביוטיקה ובאנטיביוטיקות אחרות מתפשטת, תוך מספר קטן של שנים, כתוצאה מברירה של חיידקים עמידים, גם לחיידקים גורמי מחלות. כך שכבר פחות משתלם ליצרני התרופות למצוא ולפתח תרופות אנטיביוטיות חדשות. שישה מהפתוגנים הללו, המכונים בראשי התיבות ESKAPE, מהווים בעייה ממשית בבתי חולים ברחבי העולם – כזו ההורגת מספר רב של אנשים.

המקור למרבית החיידקים והפטריות המייצרים חומרים אנטיביוטיים הוא באדמה. רבים מהחיידקים היצרנים משתייכים לקבוצת חיידקים קוריים המכונים אקטינומיצטים, בעיקר, אך לא רק, לסוג Streptomyces.

צוות משותף של חוקרים מאוניברסיטת סוונסי הבריטית והמכון ע"ש רוג'ר בוסקוביץ' בקרואטיה, בודד בשנת 2015 חיידק חדש וריחני מהסוג Streptomyces, שלא היה מוכר למדע. החיידק בודד מאדמה בסיסית (pH מעל 7) ועתירת רדון מאזור בוהו (Boho) שבצפון אירלנד – לה מייחסים המקומיים תכונות ריפוי. המקומיים נוהגים להצמיד מעט מהאדמה עטופה בבד לפצע, שיניים כואבות, ואף מתחת לכרית של החולה, למשך 9 ימים, ובתום השימוש מחזירים את האדמה למקומה.

מושבה של  S. sp. myrophorea מהאדמה בבוהו
Youngbohemian, Wikipedia

החיידק שקיבל בינתיים שם זמני, S. sp. myrophorea, (מילולית – "נושא ריח") גדל בתנאי מעבדה בסביבה בסיסית ביותר, pH10.5. בנוסף, החוקרים מצאו כי הוא עמיד ל-28 מ-36 האנטיביוטים שבשימוש קליני. חשיבותו העיקרית: בתנאי מעבדה עיכב החיידק גידול של של שלושה מחיידקי ה-ESKAPE: מה שמעלה את השאלה, האם החיידק הזה הקנה לאדמה את יכולת הריפוי שלה? ועכשיו על המדענים לבודד, בשיטות ביוכימיות וגנטיות, את החומרים הפעילים מתוך החיידק. לבדוק את בטיחותם ויעילותם בחיות מודל (לרוב עכברים) ובבני אדם מדובר בתהליך ממושך שיכול לקחת שנים ארוכות. שבסופו אולי נוסיף לעידן האנטיביוטי מספר שנים.

לקריאה נוספת

המאמר המקורי - A Novel Alkaliphilic Streptomyces Inhibits ESKAPE Pathogens - בכתב העת  Frontiers in microbiology

פרדוקס בתי-החולים וסוף עידן האנטיביוטיקה - בבלוג זה

מנסים לדחות את סוף עידן האנטיביוטיקה - מור ארבל - מדע גדול, בקטנה

חיידקים מפתחים עמידות לאנטיביוטיקה במהירות - בבלוג זה


פורסם באתרי האינטרנט והפייסבוק של "מדע גדול בקטנה" - 23 בינואר 2019

31.12.18

לחיים! לשנה החדשה - על המדע שמאחורי משקאות אלכוהוליים

תוצאת תמונה עבור יין

3...2...1...שנה טובה! בעוד מספר שעות מאות אלפים יצאו למקומות הבילוי וירימו כוסות משקה אלכוהולי לחגוג ולציין את השנה האזרחית החדשה. אז לכבוד המאורע, בחרנו לספר לכם על המדע שמאחורי אותם משקאות, ועל היצורים המיקרוסקופיים שמאפשרים לנו "לשמח לבב אנוש".


הספירה לאחור מתקרבת ומתחלפת שנה. רבים מתנשקים ורבים אחרים מרימים ושותים כוסית (או כמה - שתו באחריות ואל תתישבו מאחורי הגה לאחר מכן!) של משקה אלכוהולי קל - יין, שיכר, בירה ואולי אף שמפניה, או כבד (ויסקי, ליקר, ערק, וודקה ואחרים). מי המיקרואורגניזמים המסייעים לנו בייצור המשקאות הטעימים האלה? (על המיקרואורגניזמים המועברים בנשיקות נספר בהזדמנות אחרת).

המולקולה הכימית שאחראית לתחושות אותם אנו חשים לאחר שתיית משקה אלכוהולי קרויה "אתנול", ומקורה, ברוב המשקאות האלכוהוליים, בתהליכי תסיסה המבוצעים על-ידי שמרי האפייה (Saccharomyces cerevisiae), או שמרים אחרים הקרובים להם. בהיעדר חמצן, הם מתסיסים את הסוכרים שבנוזל המוצא (לרוב מיץ פירות) לאתנול ולפחמן דו-חמצני. במיעוט מהמשקאות מתסיסי הסוכר לאתנול הם חיידקים, מהסוג Zymomonas.

המבנה הכימי של אתנול - דגם תלת מימדי
Benjah-bmm27, wikimedia commons

משקאות אלכוהוליים רבים התפתחו כנראה במקרה ממיצי פירות שונים, ש"זוהמו" בשמרים או בחיידקים (שלרוב נמצאים על הקליפה של הפרי), ואוחסנו במיכלים אטוּמים עם מעט או ללא חמצן. השמרים עצמם צרכו את מעט החמצן שנותר וכשזה אזל החלו השמרים בתהליך התסיסה. יין או משקה אלכוהולי אחר, טוב במיוחד, שימש כתחל (סטרטר) ליצירת המשקה הבא מאותו הסוג. כך בעצם נעשתה ברירה לא מודעת (כי באותה תקופה, לא ידעו בכלל על קיומם של השמרים) לזני השמרים "המוצלחים" יותר.

חשוב לציין שהאתנול הנוצר בתהליך התסיסה הוא בעצם פסולת רעילה של המיקרואורגניזמים והצטברותו לריכוז של 14-18% במוצר קוטלת את השמרים ומפסיקה את תהליך התסיסה. זו הסיבה שמשקאות אלכוהולים טבעיים (יין, המיוצר ממיץ ענבים, ובירה, המיוצרת מלֶתֶת) אינם יכולים להכיל יותר מכ-16% אתנול. מוצרים המכילים יותר אלכוהול - ליקרים, וודקה, ויסקי וערק, עוברים תהליכי זיקוק להגדלת ריכוז האתנול (בעברית כונו יין שרף, יי"ש, בשל תהליך הזיקוק).

תושבי מסופוטמיה והשוּמרים יצרו כנראה בירה כבר לפני 12,000 שנה. לוחית חרס מבבל שעליה מרשם להכנת בירה היא העדות הכתובה הראשונה, ועל פיה התֶחל שהוסף ללתת והמים הוא לחם אפוי חלקית (שהשמרים שבתוכו עדיין בחיים - זה מה שאנחנו יודעים היום). תחשבו על התקופה, מדובר על זמן קדום למהפכה החקלאית! הסינים הקדומים הכינו בירה מאורז, והדרום אמריקנים (לפני בוא האירופאים) - מתירס לעוס. הלעיסה המקדימה הייתה חשובה כדי שעמילן התירס יפורק לסוכר על-ידי האנזים עמילז (amylase) שברוק של הלועס.

השמרים - Saccharomyces cerevisiae - מבעד למיקרוסקופMasur, wikimedia commons

למשקאות האלכוהוליים היה תפקיד חשוב בפולחנים קדומים, הבבלים הקדישו את הבירה לאל סיריס והרומאים לאלה קרס (Ceres), שבהקשר לבירה נקראה Cerevisia - ומכאן המילה הספרדית לבירה (cerveza) וגם שם המין המדעי של השמר. הבירה היתה המשקה המועדף במשך דורות, בעיקר במסעות, מכיוון שמים לא היו תמיד בנמצא וגם כשנמצאו לעתים הם לא היו ראויים לשתייה. מסיבה זו היה הצבא הרומאי מצויד בכמויות בירה גדולות שאיפשרה את ההתקדמות המהירה (יחסית) של צבא כבד.

יין נחשב משקה האלים, ויוחדו לו האלים דיוניסוס ביוון ובכחוס ברומא. היין טופח ביוון העתיקה כבר לפני כ-6000 שנה - אז החלו לגדל ענבים מיוחדים ליין. מניחים שלפני כן הכינו יין מענבי בר. גם ביהדות ליין יש תפקיד חשוב ונהוג לקדש איתו בשבתות, חגים ואירועים. בתעשיית היין אפשר להסתמך על השמרים הטבעיים, המצויים על קליפת הענבים, אך יש ייננים המוסיפים שמרים מיוחדים. אם כל הסוכר מותסס, מתקבל יין יבש. אם חלקו נשאר, מתקבל יין מתוק. אחוז האתנול ביין מוגבל ל-14. אך במשקאות אלכוהוליים מפירות אחרים, בהם כמות הסוכר נמוכה יותר, מגיע ריכוז האתנול רק ל-7-4 אחוזים. כדי לקבל יינות מוגזים (למשל שמפנייה) מוסיפים סוכר ליין ואוטמים היטב את הבקבוקים, אז מצטבר בבקבוק הפחמן הדו-חמצני (שגורם לרעש הפקיקה הייחודי).

הבעייה המרכזית בתהליכי ייצור היין והבירה היא קילקולם, דהיינו החמצתם המהירה על-ידי חיידקים. בתעשיית הבירה פתרו חלקית את הבעייה באמצעות הוספת פרחי כשות (Humulus lupulus) לתהליך הייצור - מלבד הוספת המרירות האופיינית מעכבים פרחי הכשות את גידול החיידקים. בתעשיית היין, לעומת זאת, מצא פסטר את הפתרון - חימום של היין לטמפרטורה של 60-50 מעלות למשך כ-2 דקות - רק ב-1857. תהליך נפוץ (גם בחלב) שנקרא היום על שמו - פיסטור. לפתרון זה היה חיסרון - טעם לוואי לא רצוי ליין, ולכן הוחלף במשך הזמן על-ידי תוספת ליין המוכן של תרכובות גופרית (ביסולפיט), כחומרי שימור.

החיידקים המחמיצים את היין, מהסוגים Geobacter ו-Acetobacter, מתסיסים בתנאים בהם יש חמצן את האתנול לחומצה אצטית. החומץ שנוצר בתנאים אלה מכונה חומץ בן יין. אותם חיידקים ואחרים מעורבים ביצירת מיני חומץ אחרים.

שנה אזרחית מוצלחת לכולם. כמו כן, לרוב מומלץ לשתות מים, אבל אם כבר שותים אלכוהול - שתו באחריות ובמידה (בכל זאת, גורם ללא מעט נזקים בטווח הקצר והארוך).


לקריאה נוספת:
(1) הידעת? אלכוהול משפיע שונה על נשים וגברים  - אפרת נתיב רונן ונטלי שמש - "מדע גדול בקטנה"


10.12.18

לא טוב היות העטלף לבדו - בשיתוף עם סשה דנילוביץ


מחקר ישראלי מצא כי עטלפים החיים ביחד באותה מושבה מאכלסים בפרוותם את אותם מיני חיידקים. החיידקים האלו משתנים עם הזמן בצורה מתואמת בין העטלפים. חלק מהחיידקים מפרישים חומרים נדיפים שלהם כנראה תפקיד חשוב בתקשורת בין העטלפים.


אף יצור אינו חי לבד. כל אחד ואחת מאכלס באזורים שונים בגופו מספר גדול של חיידקים, לעיתים יותר ממספר תאי הגוף, המכונים בשם הכולל מיקרוביוטה (כלל האורגניזמים בגוף), או מיקרוביום (הגנום של כלל המיקרוביוטה). בשנים האחרונות התפרסמו לא מעט מחקרים על חשיבותם של חיידקי המעי בבני אדם וחיות מודל (בעיקר עכברים וחולדות), אבל עדיין לא ברור מה חשיבותם של יתר חיידקי המיקרוביוטה.

צילום: סשה דנילוביץ

לחיידקי המעיים תפקידים רבים שחלקם רק מתחיל להתגלות בשנים האחרונות. הם מסייעים בפירוק המזון, מייצרים ויטמינים שבעלי חיים צורכים, מווסתים תגובה חיסונית ואף מגנים עלינו מחיידקים אחרים שגורמים למחלות. פעילות לא תקינה של המיקרוביום (מקושרת גם למחלות, החל ממחלות מעיים, דרך מחלות אוטואימוניות וכלה בדיכאון והפרעות מצב רוח – אך נדרשים מחקרים רבים נוספים). מכאן שנוכחותם חשובה מאוד. מלבד חיידקי המעי, הגוף מכיל חיידקים רבים נוספים, למשל על העור או הפרווה. חיידקים אלו חשופים לסביבה החיצונית ולכן מושפעים ממנה יותר וככל הנראה גם להם תפקיד חשוב אך טרם מובן.


היום מפורסם בידי קבוצת חוקרים מאוניברסיטת תל אביב בהובלת פרופ' יוסי יובל בכתב-העת Nature ecology and evolution, על השוואה לראשונה בין חיידקי פרווה וחיידקי מעיים בעטלפים וכן על בדיקת השתנותם לאורך זמן. עיקר המחקר בוצע בידי ד"ר אורן קולודני וד"ר מאיה ויינברג.

במחקר, שנעשה על אוכלוסיות החיידקים של עטלפי פירות מצויים (Rousettus aegyptiacus), דגמו החוקרים את הפרווה והמעי של העטלפים והפיקו מהדגימות את כלל ה-DNA החיידקי.באמצעות טכניקות בסיסיות של ביולוגיה מולקולרית זיהו החוקרים מינים שונים של חיידקים, על פי החומר הגנטי שלהם

החוקרים דגמו את החיידקים של העטלפים במשך 13 שבועות, הן בעטלפים החיים במושבה בשבי (בגן הזואולוגי של אוניברסיטת תל אביב) והן במושבה של עטלפי בר (החיים במושבה דמוית מערה בגן הזואולוגי, ממנה הם חופשיים לצאת ולחזור כאוות נפשם) כדי להבטיח שהממצאים אכן מתארים נאמנה את המצב בטבע. בנוסף, הם דגמו את פרוותם של העטלפים להמצאות חומרים כימיים נדיפים שונים כדי לבדוק את הקשר שלהם לחיידקי הפרווה.

החוקרים מצאו דמיון רב בין חיידקי הפרווה של העטלפים בתוך כל מושבה, אך לא בין המושבות. בנוסף, הם ראו שהרכב החיידקים משתנה אצל כל העטלפים במשותף. בכל נקודת זמן בה נדגמו העטלפים הרכב החיידקים שלהם דמה יותר האחד לשני מאשר להרכב של אותו פרט בנקודת זמן קודמת. כך, מבחינת חיידקי הפרווה, כל מושבה פועלת כיחידת מיקרוביום אחת, מעין "אורגניזם על".

לטענת החוקרים, הדמיון בחיידקי הפרווה הוא מאחר שהם חשופים לסביבה ולכן מושפעים מפעילותם השגרתית של העטלפים: הפרשת צואה תוך כדי תעופה הגורמת להתזתה על קירות המערה ועל פרטים אחרים, פעילויות של ליקוק עצמי והדדי של פרטים, ואכילה משותפת מהפה אחד של השני. כמו כן העטלפים נוטים לישון בגוש צפוף מאד שקשה להפריד בו בין הפרטים. ממצא חיידקי הפרווה מתאים מאד לאורח החיים של עטלפי הפירות.

בחיידקי המעיים, לעומת זאת, לא נמצאה אותה תופעה והייתה שונות גדולה בין עטלפים שונים, על אף שתזונתם כמעט זהה. להבדיל מחיידקי פרווה, חיידקי המעיים אינם חשופים לסביבה החיצונית (למעט דרך המזון שמגיע למעיים מהסביבה החיצונית) אלא רק לסביבה הפנימית של העטלפים שהיא יציבה יותר, אך גם שונה במידה מסוימת בין פרטים שונים, בהתאם למצבם הפיסיולוגי. עם זאת גם בקרב חיידקי המעי נשמר הדפוס של השתנות לאורך תקופת הניסוי.

גם החומרים הנדיפים על פרוותם של העטלפים היו דומים בין עטלפים שונים בתוך המושבה. החוקרים מצאו שלושה חומרים נדיפים שונים שאותם מייצרים ששה חיידקים החיים על פרוות העטלפים. החומרים הנדיפים שחיידקים אלו מפרישים משמשים כפרומונים – כימיקלים בעלי ריח המשמשים לתקשורת חברתית או מינית.

אם כך, העטלפים, חיידקי הפרווה והחומרים הנדיפים מתפקדים כ"אורגניזם על", אבל למה זה טוב? עטלפי פירות הם חיות חברתיות ביותר והם חיים במושבות של עשרות עד אלפי פרטים. אין להם קיום ללא קבוצת העטלפים שלהם.הם זקוקים לה להגנה, לשמירה על טמפרטורת גוף, לתזונה ועוד. בעוד אנחנו בקושי מסתדרים עם השכנים שלנו, הם בונים רשת חברתית מורכבת וארוכת שנים עם הפרטים איתם הם חיים. נראה כי חיידקי הפרווה והחומרים הנדיפים משמשים אותם לתקשורת בין הפרטים בתוך המושבה, וייתכן שגם מחוצה לה. המסקנה היא שהאקולוגיה גם היא משפיעה על המיקרוביום, שבתורו משפיע חזרה על הפרטים עצמם.

מאת: סשה דנילוביץ ודרור בר-ניר

המאמר המקורי - Coordinated change at the colony level in fruit bat fur microbiomes through time בכתב העת Nature ecology & evolution

פורסם באתרי האינטרנט והפייסבוק של "מדע גדול בקטנה" - 10 בדצמבר 2018