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.

12.2.20

אבולוציה במעבדה - כיצד "התפתח" ב-Escherichia coli נשא לחומצת הלימון


היום, ה-12 בפברואר, הוא יום הולדתו ה-211 של צ'רלס דרווין (Darwin). היום, כמו בכל שנה, אנו חוגגים את יום דרווין העולמי. לכבוד יום זה אתאר ניסוי מתמשך המדגים תהליך אבולוציה במבחנה, בחיידקי Escherichia coli.


באמצע המאה ה-19, העלה צ'רלס דרווין בספרו "מוצא המינים" (On the origin of species) את הסברה שכל היצורים נוצרו אלה מאלה בתהליכים של שינויים אקראיים במידע העובר בהורשה (אז כמובן עדיין לא היה ידוע כיצד), ובאמצעות ברירה של פרטים המתאימים יותר לסביבתם בעקבות הבדלים בהעמדת צאצאים בין פרטים המותאמים טוב יותר לסביבתם לבין אלה המותאמים פחות.

12 התרביות של הניסוי, , ביום שבו אותרה המוטציה המיוחלת. שימו לב לעכירות ב-A-3
צילום: Brian Baer and Neerja Hajela

כיום כבר מוכר החומר התורשתי (DNA או RNA) וגם מוכרים השינויים החלים בו - המוטציות, המאפשרות את הופעת השינויים האקראיים הנבררים בלחץ תנאי הסביבה. כמו כן ידוע היום, שמלבד השינויים הגנטיים החלים בפרט מסוים, הוא יכול "לרכוש" מידע גנטי חדש באמצעות קליטת חומר תורשתי משכניו. חיידקים יכולים לקלוט חומר תורשתי כפלסמידים (קטעי DNA המשוכפלים בתא החיידק בנפרד מהכרומוזום שלו) ומגוון רחב של אורגניזמים קולטים חומר תורשתי זר מנגיפים. תופעה זו מכונה העברה אופקית (Horizontal gene transfer).

באמצעות המערכת הניסויית המתוארת להלן, שפותחה במעבדתו של ריצ'רד לנסקי (Lenski) באוניברסיטת מישיגן, הצליחו החוקרים להראות התפתחות של תכונה מורכבת יחסית בחיידק E. coli , ואת קיומה של מקריות היסטורית ייחודית (גנטית במקרה זה) - בחיידקים אלה חלו שינויים גנטיים מסויימים, שאף שלא הקנו לחיידקים הנושאים אותם יתרון על פני מתחריהם, אפשרו את הופעת התכונה החדשה.

אחד המאפיינים הבולטים של חיידקי E. coli, יחסית לחיידקים הקרובים אליו, האחרים הוא אי-יכולתם של החיידקים לגדול במצע גידול המכיל חומצת לימון (Citric acid) כמקור פחמן יחיד. אין מחסור באנזימים המפרקים את חומצת הלימון, הנוצרת ומפורקת באופן טבעי בתוך החיידק במעגל חומצת הלימון (מעגל קרבס) ובמסלולים אחרים. הסיבה היא מחסור בנשא חלבוני, שיתמקם במעטפת החיידק, שיאפשר את כניסת החומצה לתוך תא החיידק. לכן, בתנאים שגרתיים של מוטגנזה (גרימת שינויים בחומר הגנטי של החיידק), לא מוצאים מוטנטים של E. coli בעלי יכולת לגדול על חומצת לימון כמקור פחמן. אין להתפלא על כך, שכן כדי שייווצר מוטנט כזה אין די בשינוי קטן בגן, ומכאן בחלבון קיים, אלא צריך להיווצר גן לנשא חלבוני חדש. במקרים המועטים שבהם נמצאו מוטנטים כאלה של E. coli, הם נמצאו באוכלוסיות מעורבות של חיידקים ממינים שונים, והחיידקים המוטנטיים קלטו משכניהם פלסמיד הנושא גן לנשא מַתאים (העברה אופקית).
חומצת הלימון


מודל כדור ומקל של חומצת לימון. בשחור: פחמן, באדום: חמצן, בלבן: מימן


מעגל חומצת הלימון

בשנת 1988 החלו זכרי בלאונט (Blount) וכריסטינה בורלנד (Borland), במעבדה של לנסקי, בניסוי שנתאר להלן. מאז נמשך הניסוי כמעט כ-30 שנה. במהלך הניסוי הממושך הצליחו החוקרים למצוא מוטנט של E. coli המנצל חומצת לימון כמקור פחמן, באוכלוסייה מבודדת מהסביבה ומחיידקים אחרים - כך שהתפתחות התכונה החדשה נבעה משינויים גנטיים בצאצאי החיידקים המקוריים.

בתחילת הניסוי נזרעו 12 תרביות זהות (שמקורן באותה מושבה) של זן מעבדה של E. coli, שאפשר לזהותו באמצעות סמנים גנטיים ספציפיים (להבדיל בינו לבין זיהומים אפשריים).

12 התרביות נזרעו במצע המכיל כמקורות פחמן מעט גלוקוז (25 ) ובעיקר מלח נתרני של חומצת לימון (סודיום ציטרט - 500 מיליגרם לליטר). הכמות הקטנה של הגלוקוז מגבילה את הגידול וההתרבות של החיידקים באביקים (ארלנמיירים), אך מאפשרת התרחשות של מוטציות. כשאוזל הגלוקוז (לאחר כ-7-6 חלוקות, או דורות), מפסיקים החיידקים להתרבות. אחת ליום, נמהלה כל תרבית (1:100) במצע גידול חדש.

תרשים הניסוי
מקור

כבר בשנים הראשונות של הניסוי חלו בכל תריסר הקווים מוטציות (שונות!), ששיפרו את קצב הגדילה של החיידקים במצע הנתון - עד כ-75% מהר יותר יחסית לחיידקים המקוריים. ואולם, מוטציות המאפשרות כניסה של חומצת לימון - שאותן אפשר לזהות בקלות, כתוצאה מגידול משמעותי של כמות החיידקים באביקים - לא הופיעו כלל בתריסר התרביות במהלך למעלה מ-30,000 דורות. כל 500 דורות נאספה דגימה מכל תרבית והוקפאה - וכך נוצר מאגר של "חיידקים מאובנים", שמאפשר לחזור ולחקור לפי הצורך.

סוף-סוף, לאחר כ-33,000 דורות, התחולל באחת התרביות השינוי המיוחל. באחד החיידקים שבאחד הקווים חלה מוטציה שאפשרה לו לנצל את חומצת הלימון כמקור פחמן. צאצאיו של חיידק זה השתלטו על התרבית בזכות יכולתם לנצל חומצת לימון. לאחר בדיקת הסמנים הגנטיים המקוריים של החיידקים, כדי לשלול אפשרות של זיהום (כפי שקרה לא מעט במהלך הניסוי, ואז סולקה התרבית המזוהמת והחוקרים חזרו לתרבית קודמת שהוקפאה כדי לשוב ולהמשיך ממנה את הניסוי), ולאחר בדיקה שהחיידקים גדלים גם במצע המכיל חומצת לימון כמקור פחמן יחיד, יכלו החוקרים להכריז שהמטרה הושגה.

הנחת העבודה של החוקרים היתה, שבחיידק שמנצל את חומצת הלימון חלה יותר ממוטציה אחת, והשילוב של שתי מוטציות (או יותר) מסוימות איפשר את כניסת חומצת הלימון לתא.

כאן הוכנסו מחדש לתמונה החיידקים ה"מאובנים". החוקרים חזרו לתרביות המוקפאות, ובדקו ממתי הפכה לסבירה האפשרות של הופעת מוטציה כזו. הבדיקה העלתה שב-31,000 הדורות הראשונים של הניסוי לא חל שינוי מקדים כלשהו שיאפשר הופעה של המוטנטים המבוקשים. אולם, בשלב כלשהו בין דור 31,000 לדור 31,500, חלה מוטציה מקדימה כלשהי באחד החיידקים, שלא השפיעה כלל על יכולת הניצול של חומצת הלימון על-ידי החיידקים, אך היא איפשרה בהמשך לבודד מוטנטים רצויים בתדירות משתנה.

הסתבר שהמוטציה הראשונית (הסמויה) היתה הכפלה של מקטע של 2933 בסיסים, שמקודד לחלבון ממברנלי שמסוגל לשחלף חומצת לימון וחומצה סוקצינית רק בתנאים של מחסור בחמצן, וכונה citT.

הגן citT נמצא מוכפל או מוגבר בכל המוטנטים. ברוב המקרים בשני העתקים צמודים ראש לזנב, שלפחות אחד מהם נמצא תחת בקרה של פרומוטור המתבטא רק בנוכחות חמצן (rnk). השילוב - rnk-citT – הוא זה שאפשר למוטנטים לייבא את חומצת הלימון לתא.

הרבה סבלנות ומשאבים הושקעו בתכנון ובביצוע הניסוי המעניין והארוך הזה, שעודנו נמשך. נקווה שבהמשך נוכל לחזור ולדון בממצאים חדשים ממנו, שירחיבו את הבנתנו את תהליך האבולוציה.


לקריאה נוספת

קישור לתקציר המאמר
Zachary D. Blount, Christina Z. Borland, and Richard E. Lenski (2008), Historical contingency and the evolution of a key innovation in an experimental population of Escherichia coli. PNAS 105 (23) 7899-7906.

האתר של ריצ'רד לנסקי

מאמר מסכם של הניסוי - 2018

הרשומה המקורית בבלוג זה, מ-2008.


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

8.2.20

מותו של הרופא הסיני Dr Li Wenliang



רבים בעולם אבלים על מותו של הרופא הסיני Dr Li Wenliang, שמת ב-6.2.2020 לאחר שנדבק במהלך עבודתו בנגיף הקורונה החדש - COVID-19, חלה בדלקת הריאות החמורה ולא הצליח להתאושש. 


תמונות של ד"ר לי לפני שחלה (משמאל)  וממיטת חוליו בבית החולים בווחאן, שפורסמו ברשת החברתית

ד"ר לי, רופא עיניים, היה בין הראשונים שזיהה בשבעה חולים מחלה כדמויית מחלת הסארס שיגע על קיומה מ-2003. ב-30 בדצמבר הוא הזהיר ברשת החברתית את עמיתיו הרופאים לנקוט באמצעי מיגון בטפלם בחולים. ארבעה ימים אחר-כך הוא היה אחד משמונה אנשים שנחקרו על ידי Public Security Bureau של ווחאן. הוא ננזף על הפצת שמועות שווא והפרעה לסדר הציבורי, והוחתם על הצהרה שאם ימשיך בפעילותו הוא יובא למשפט. הוא נדבק ממטופלת שלו, חולת גלאוקומה, שעוד לא ידעה שהיא חולה, ב-10 לינואר הוא החל לחוות את התסמינים והיה מאושפז כשלושה שבועות. היה בן 34 במותו. גם אחרי שחלה עדיין הצהירו השלטונות בסין שאף איש צוות רפואי לא חלה. בסוף ינואר הוא פרסם ב-Weibo, המקבילה הסינית של טוויטר, את המכתב המקורי והסיפור שמאחוריו. גם מחבר הבלוג באבלים.




3.2.20

חיידקים כחוליים, מהסוג Synechococcus, ייצרו לבנים מחול וג'לטין.


חיידקים כחוליים יייצרו לבנים לבנייה מחול וג'לטין. הם ישתמשו באנרגיית השמש ויורידו (במקום להעלות) את ריכוז הפחמן הדו-חמצני באטמוספירה.


איך מייצרים חלק ניכר מהלבנים היום? לוקחים את התערובת, שיכולה להיות אדמת חרסית, או תערובת של חול וסיד ויוצקים אותה לתבנית מתאימה, לרוב בצורת תיבה, וייבוש בשמש. לאחר מכן מוכנסות הלבנים ל"אפייה" בכבשן בטמפרטורה של 800 עד 1600 מעלות צלזיוס. ורק אז הן מוכנות לשימוש.

תהליך הייצור צורך אנרגיה רבה, המשתחררת משריפת דלקים אורגניים או דלקי מאובנים (גז, נפט ופחם), ןלאטמוספירה משתחררת כמות ניכרת של פחמן דו-חמצני.

מקור התמונה: College of Engineering and applied scienceat Colorado University Boulder

צוות חוקרים מאוניברסיטת בולדר שבקולורדו, בראשותו של ויל סרובר (Srubar), הצליח לרתום חיידקים כחוליים, מהסוג Synechococcus. ליצירה "ירוקה" של לבנים.

החיידקים משתמשים בקרינת השמש כמקור לאנרגיה ובפחמן דו חמצני מהאוויר והם מפרישים לסביבתם את התרכובת סידן פחמתי (החומר המקשה את הצדפות ואת המלט - והמרכיב העיקרי בסלעי הגיר) המקנה את הקשיות ללבנים.

החיידקים מתרבים בקלות יחסית במי ים ובטמפרטורה של 30 מעלות.
החוקרים הוסיפו לתערובת של חול וג'לטין את מי הים עם החיידקים בתוך שלד מתאים ואפשרה לחיידקים ליצור את הלבנים.

היתרון הגדול - אין שריפה של דלק מאובנים (או אחר) ליצירת חום. ופחמן דו חמצני נקלט מהאוויר ומוטמע בחיידקים ובלבנים - בסידן הפחמתי (CaCO3), המקשה את הלבנים במקום האפייה.

יתרון נוסף - היות וחלק מהחיידקים שורדים, ניתן לחצות לבנה לשניים, להוסיף חומר גלם ואחרי תקופת זמן, בהתאם לכמות החיידקים החיים בלבנה המקורית - תקבל לבנה שלמה. ואת זה הצליחו לבצע עד שלוש פעמים. לפעם הרביעית כבר לא היו מספיק חיידקים. האם בהמשך יתאפשר למצוא או לברור חיידקים עמידים יותר?

הלבנים עדיין לא מספיק חזקות - כמו לבנים שמוכנות בשיטות הרגילות, אבל החוקרים מקווים לשפר את התערובת של החול והג'לטין בהמשך עם חומרים נוספים, שיביאו ליצירת לבנים חזקות יותר.


לקריאה נוספת

המאמר המקורי - בכתב העת Matter

הודעה לעיתונות - אוניברסיטת קולורדו

פורסם גם באתר הפייסבוק "מדעי הטבע והחיים באוניברסיטה הפתוחה" 

2.2.20

הנגיף הטוען לכתר - SARS-coV-2


נגיף קורונה חדש (SARS-coV-2) הגיח מווחאן שבסין וגורם לדלקת ריאות חמורה (COVID-19). נציג כאן עדכון על ההתפרצות הנוכחית ועל נגיפי קורונה בכלל.

דגם של נגיף הקורונה החדש
CDC/ Alissa Eckert, MS

בדצמבר 2019 התפרצה בעיר ווחאן (Wuhan) שבמחוז חוביי (Hubei) שבסין, מגיפה של דלקת ריאות נגיפית, שהחלה להתפשט לאזורים נוספים בסין ואף מחוצה לה. כרגע לא ממש ברור מה המקור להתפרצות. סין דיווחה על ההתפרצות לארגון הבריאות העולמי ב-31.12. ב-30 בינואר הכריז ארגון הבריאות העולמי על מצב חירום עולמי כתוצאה מהצטברות 98 מקרי תחלואה כתוצאה מנגיף הקורונה החדש ב-18 מדינות מחוץ לסין.
*
כרגע לא ברור עד כמה הנגיף מדבק ועד כמה המחלה מסוכנת. ההמלצות הנוכחיות של משרד הבריאות (מ-31 בינואר) הן להמנע מנסיעות לא הכרחיות לסין ולא להגיע בכלל לאזור חוביי. לפי שעה כל מי שמגיע מסין מתבקש להמנע לחלוטין ממקומות ציבוריים, כולל תחבורה ציבורית, מקומות עבודה ובתי ספר, עד שחולפים 14 ימים מההגעה מסין. מי שחזר ופיתח תסמיני מחלה בתוך 14 ימים מהחזרה צריך לפנות בדחיפוצ לטיפול רפואי, תוך יידוע של הצוות הרפואי מראש לפני ההגעה. כמו כן, עליו לכסות הפה והאף במסכה רפואית או בבד זמין אחר, ולהמנע מתחבורה ציבורית. היות ולא דווח על העברה של המחלה באמצעות חפצים או מזון מעובד, אין חשש ממוצרים המגיעים במשלוח מסין.

מה ידוע על הנגיף ועל המחלה (ששמה הרשמי הוא Covid-19) בינתיים? גם מדעני רשות הבריאות הסינית וגם מדעני המרכז לבקרת מחלות באטלנטה (CDC) בודדו את הנגיף ופרסמו את רצף הגנום שלו. הרצפים הגיעו מחולה סיני ומהחולה האמריקאי הראשון. התוצאות היו כמעט זהות, והעידו על כך שהנגיף לא משתנה במהירות. על-פי הרצף הגנטי שויך הנגיף החדש למשפחת נגיפי הקורונה, וכונה זמנית 2019-nCoV, ובהמשך SARS-coV-2

צילום במיקרוסקופ אלקטרונים של נגיפי הקורונה החדשים
Credit: NIAID-RML
נגיפי קורונה (Coronaviruses) הם נגיפים הגורמים למחלות בדרכי הנשימה ובדרכי העיכול של יונקים ועופות שונים. אלה נגיפים בעלי קופסית חלבונית סימטרית, הנראית במיקרוסקופ אלקטרונים בגלל חלבונים הבולטים ממנו החוצה ככתר, ומכאן שמם (קורונה - כתר). החומר התורשתי של הנגיפים הוא RNA חד גדילי. בתוך המשפחה, הנגיף החדש קרוב ביותר לנגיף קורונה אחר שמצוי בעטלפים ולנגיף הסארס, שעליו נפרט בהמשך.

עד שנת 2002 היו מוכרים רק ארבעה נגיפי קורונה שגרמו למחלות קלות בדרכי הנשימה - מאז התגלו שלושה נוספים (כולל הנוכחי), בעלי פוטנציאל מגפתי. כרגע חושדים שמקור הנגיף בעטלפים, אך זה חשד שדורש עוד אימות. לעטלפים יש מערכת חיסון ייחודית שמאפשרת להם להיות נשאים של נגיפים רבים מבלי לחלות בעצמם (ראו רשומה של שקד אשכנזי  בנושא).

נכון ל-01.02, אותרו כבר 177 חולים ב-26 מדינות מחוץ לסין. בישראל, אושפזו בבידוד ונבדקו מספר חולים שחזרו מסין, אך נמצא כי כולם חלו מסיבות אחרות. נאסרה כניסתם של אזרחים זרים ששהו בסין ב-14 הימים שלפני הגעתם לישראל.

מעריכים שזמן הדגירה מהדבקה בנגיף ועד לפיתוח תסמיני המחלה הוא 14-2 ימים, אך יתכן שהערכה זו תשתנה בהתאם להתפתחויות. שלטונות סין החליטו לא להסתכן במגפה והכניסו להסגר חמש ערים במחוז חוביי, המאוכלסות בכ-35 מיליון (!) תושבים, ואף ביטלו את התחבורה הציבורית לבירה בייג'ינג. עד ה-1 בפברואר נספרו בוודאות 14,628 חולים (הנגיף אותר בבדיקה במעבדה),. יש עוד אלפי מקרים "חשודים". 305 מהחולים מתו (כ-2 אחוזים) ו-1340 במצב חמור. עם זאת, לא ברור אם שלטונות סין שחררו את כל המידע שבידיהם. נכון להיום חברות תעופה רבות הפסיקו לטוס לסין, אם אתם מחכים למשלוח מסין ולא קיבלתם, זו הסיבה.

בשנת 2002 הגיח הנגיף המכונה היום SARS-coV (תסמונת נשימתית חמורה חדה, Severe Acute Respiratory Syndrome) ממחוז גוונדונג שבדרום סין. הנגיף חולל דלקת ריאות ב-8273 אנשים ברחבי העולם, מתוכם מתו 775 (9.6 אחוזים). זמן הדגירה של נגיף הסארס היה 10-2 ימים. החומר התורשתי שלו השתנה במהירות, כך שלא התאפשר ליצור כנגדו חיסון. המגפה נבלמה בקיץ 2003, בעיקר על-ידי איתור החולים ובידודם, ומאז, מלבד כמה "תאונות מעבדה", לא נראה הנגיף שוב. 

נגיפי SARS במיקרוסקופ אלקטרונים
צילום: NIAID

ב-2012 הגיח נגיף קורונה נוסף, MERS-CoV ( Middle East Respiratory Syndrome), הפעם בערב הסעודית. הנגיף, שמקורו היה בעטלפים, עבר לגמלים המקומיים ומהם גם לבני האדם, בהם הוא גרם לדלקת ריאות חמורה בכ-2000 איש ברחבי העולם, כש-30 אחוזים מהם מתו. הנגיף עדיין מגיח מדי פעם, גם כיום.

נגיפי MERS במיקרוסקופ אלקטרונים - צילום: NIH, 2014

היות ואין תרופות שמעכבות את שכפול הנגיפים בתאי האדם המאכסן אותם, נותר רק לנסות ולהקל על התסמינים במקרים החמורים, כדי להגדיל את סיכוייהם של החולים להתגבר בעצמם על המחלה.

לסיכום: לפי מה שפורסם עד כה, נראה כי מדובר במחלה חמורה אבל לא ברור עד כמה. הסינים פועלים כאילו היא חמורה במיוחד, אך לא ידוע האם זה ליתר ביטחון או האם הם יודעים משהו שלא סיפרו לנו. נמשיך לעקוב בעניין. חשוב לציין לטובה את השיתופית והמהירות בה המידע הגנטי על הנגיף התפרסם. זה בהחלט יוכל לעזור להתמודדות עם ההתפרצות.

מקורות והרחבות

הפודקאסט מדברימדע - על נגיף הקורונה - בהשתתפות ד״ר דרור בר-ניר
עדכוני משרד הבריאות בנושא נגיף הקורונה
עדכונים על על התפרצות הנגיף - ארגון הבריאות העולמי
מפה מתעדכנת - כאן אותרו חולים - אתר ה-CDC
SARS - מחלה חדשה ומאיימת - רשומה קודמת בבלוג זה
על דלקות נגיפים ועטלפים - ד"ר שקד אשכנזי - "מדע גדול בקטנה"

תודה לחברים מ"מדע גדול בקטנה" על הארות והערות לפוסט: שקד אשכנזי (שגם ערכה), ליאת פל (שגם נתנה את השם), שרית פולבוי, נעמה לוי, דפנה גלעד, איתן הוך, עדי ארמוני,  אלכס סלבנקו

פורסם במקור בדף הפייסבוק ובאתר האינטרנט של "מדע גדול, בקטנה"

29.1.20

מרוץ החמלה הגדול - מנננה לנום - ינואר 1925


מרוץ של כלבים ומזחלות - נגד הזמן -  כדי להביא במהירות תכשירי נוגדנים כדי לנסות ולהציל ילדים שחלו בקרמת 


תמונה וכותרת בעיתון: יום סיום המרוץ בנום, לאחר שתכשירי הנוגדנים הגיעו לשם.

לפני 95 שנה, בסוף דצמבר 1924, פרצה מגפה של קרמת (דיפתריה - diphtheria) בעיירה נוֹם (Nome) שבאלסקה. קורטיס וולש (Welch), הרופא המקומי, שביחד עם ארבע אחיות תפעל את בית החולים המקומי, איבחן אותה ככזו רק ב-24 בינואר 1925, לאחר שכמה ילדים כבר מתו מהמחלה.

קרמת היא מחלה חיידקית מדבקת מאוד שכמעט שכחנו ממנה – לאחר ההדבקה מתנחלים חיידקי הקרמת על תאי האפיתל בגרון של המאכסן, מתפתחת דלקת גרון (כאב גרון, חום ושיעול) שמתווספים לה קוצר נשימה, הפרשה דמית מהאף, וקרום שעלול לחסום את קנה הנשימה. הצוואר מתנפח. הרעלנים החלבוניים שמפרישים החיידקים גורמים לשיבושים בתאי שריר הלב ותאי מערכת העצבים. השילוב הקטלני של כל אלה גרם לתמותה של ילדים רבים, רובם מתחת לגיל חמש.

לפני שפותח החיסון השגרתי נגד הרעלן של חיידקי הקרמת (טוקסואיד) - שבזכותו המחלה כיום מאד נדירה, היו מזריקים לחולים נסיוב של סוסים, שלהם הוזרק קודם הרעלן. הנוגדנים שבנסיוב, נטרלו את הרעלן, וכך סייעו להציל חלק מהילדים.

קורט וולש, והמברק ששלח
בעיירה היו רק תכשירי נוגדנים בני שש שנים, שפג תוקפם, והמשלוח של הנוגדנים שהוזמן כמה חודשים קודם לכן עדיין לא הגיע. והנמל וכל האזור מסביב היו סגורים בגלל קרח....

וולש שלח מברק בהול לרשויות, וב-28 בינואר יצא המשלוח של תכשירי נוגדנים מבית החולים באנקורייג' ברכבת עד לעיירה נננה (Nenana) - כ-1350 קילומטר מנום. משם הובל המשלוח במזחלות שלג הנגררות על ידי כלבים, בטמפרטורה הנמוכה מ-40 מעלות מתחת לאפס, תוך כדי שמירה על כך שתכשיר הנוגדנים לא יקפא - וכתוצאה מכך יאבד מיעילותו.

כך החל המרוץ החמלה הגדול (The Great Race of Mercy), או בשמו הנוסף, מרוץ הנסיוב (The Serum Run).

לאונרד ספאלה (Seppala) והכלב טוגו - שהובילו את הצוות שביצע את הקטע הארוך ביותר.
למטה - כל הצוות של ספאלה. 

מובילי המזחלות והכלבים התחלפו ב-20 (!) תחנות בדרך. המשלוח הגיעו לנום לאחר 5.5 ימים (ב-2 בפברואר). חלק מהכלבים לא שרדו את המסע וחלק מהמובילים סבלו מכוויות קור. תכשירי הנוגדנים הצליחו להציל חלק ניכר מהילדים. המסע תוקשר לכל אורכו בזמן אמת באמצעי התקשורת של אז (רדיו - שהיה די חדש, ועיתונים). שניים מהכלבים המובילים - טוגו ובלטו - הובלטו בתקשורת. פסלו של בלטו נמצא עד היום בסנטרל פרק בניו-יורק.

גונר קסן (Kaasen) והכלב בלטו - שהובילו את הצוות האחרון שהגיע לנום עם התרכיב - צילום: Brown Brothers - ~1925
הפסל של בלטו והשלט בסנטרל פארק בניו-יורק
במרץ 1973 החלו במסורת שנתית המשחזרת חלקים המרוץ הגדול - בכל חודש מרץ מתחיל מרוץ מזחלות הכלבים הגדול מאידיטרוד - (לא מנננה - ראו במפה) - 1800 קילומטר של קרח ואגמים קפואים - עד לנום.

מפה של אלסקה שעליה מצויין המסלול של המרוץ המקורי - מנננה לנום. - U.S. Bureau of Land Management

מקורות והרחבות 

פורסם במקור כחלק מהרשומה - קרמת  - המחלה הכמעט נשכחת - בבלוג זה

הערך בוויקיפדיה האנגלית  עם כל הפרטים.

פורסם גם באתר הפייסבוק "מדעי הטבע והחיים באוניברסיטה הפתוחה"

26.1.20

נגיף הקורונה החדש SARS-coV-2 שהגיח מווחאן (Wuhan) שבסין וגורם לדלקת ריאות (Covid-19).


יש הרבה דיווחים בתקשורת על ההתפרצות של דלקת ריאות[ המכונה כעת Covid-19, הנגרמת על-ידי נגיפי קורונה חדשים למדע. מיהם נגיפי הקורונה ואיזה מחלות שהם גורמים?  וגם ננסה להתעדכן על ההתפרצות האחרונה.


נגיפי קורונה (Coronaviruses) הם משפחה של נגיפים שגורמים למחלות בדרכי הנשימה ובדרכי העיכול של בעלי חיים שונים ממחלקות היונקים והעופות. אלה נגיפים בעלי קפסיד סימטרי, הנראה במיקרוסקופ אלקטרונים ככתר מלמעלה, ומכאן שמם. החומר התורשתי שלהם הוא RNA חד גדילי חיובי, שאורכו 32-26 אלף בסיסים - גדול יחסית לנגיפי RNA אחרים.

ארבעה נגיפי הקורונה שהיו מוכרים באדם עד שנת 2002 גרמו למחלות קלות בדרכי הנשימה - מה שמכונה אצלנו הצטננות או צננת. מאז הופיעו עוד שלושה.

בשנת 2002 הגיח לראשונה מחבל גוונדונג (Guandong) שבדרום סין נגיף קורונה שגרם לדלקת ריאות קטלנית בבני אדם, וכונה SARS-coV (ר"ת של Severe Acute Respiratory syndrom - ובעברית - תסמונת נשימתית חמורה חדה). נגיף הסארס גרם בסופו של דבר לתחלואה של 8273 אנשים ברחבי העולם, מהם מתו 775 (9.6 אחוזים). זמן הדגירה של נגיף הסארס היה כיומיים עד 10 ימים. החומר התורשתי שלו עבר סחיפה גנטית מהירה יחסית שלא אפשרה יצירת חיסון.

נגיפי SARS במיקרוסקופ אלקטרונים סורק
צילום: NIAID

בשלב מסויים, בשלהי 2003, נבלמה המגיפה, בעיקר על-ידי איתור החולים ובידודם, ומאז, מלבד כמה "תאונות מעבדה" בהן נדבקו עובדי מעבדה, לא נראה הנגיף שוב.

בהמשך התברר שהנגיף הגיע מזבד (גחן) הדקלים המסיכתי (Paguma larvata). עשרת אלפים פרטים של היונק הקטן הושמדו באזור גוואדונג. אחר-כך נמצא שנגיף מאד דומה נמצא גם בשועלי ראקון (Nyctereutes procyonoides), בגיריות סמוריות (Melogale) ואף בחתולי בית.

ב-2012 הופיע נגיף קורונה חדש, הפעם מערב הסעודית. ולכן הוא כונה MERS-CoV (ר"ת של Middle East Respiratory Syndrom). גם הוא גרם לדלקת ריאות עם פוטנציאל קטלני. הוא גרם בינתיים לתחלואה של מעל 2000 איש ברחבי העולם, מהם מתו כ-30 אחוז. מקורו של נגיף ה-MERS היה בעטלפים, מהם הוא עבר לגמלים ומהם לבני אדם. והוא מגיח מדי פעם, גם כיום.

נגיפי ה-MERS - צילום: NIH, 2014

אין, נכון להיום, תרופה שמעכבת שכפול של נגיפי קורונה בתאי המאכסן, והטיפול במקרים החמורים מנסה להפחית את השפעת התסמינים כדי לאפשר לגוף החולה להתגבר לבד על המחלה (מה שלא תמיד מצליח).

ולארועים האחרונים.

באמצע דצמבר 2019 החלה הצטברות של מקרים חמורים של דלקת ריאות נגיפית, בעיר ווחאן (Wuhan) שבמחוז חוביי (Hubei) שבסין, וההחלה להתפשט לאזורים נוספים בסין ומחוצה לה. המקור הראשוני להתפרצות היה כנראה שוק הדגים המקומי, בו נמכרים מלבד דגים, גם בעלי חיים רבים נוספים, אך התעוררו ספקות לגבי זה. ב-31.12 דיווחה סין על ההתפרצות לארגון הבריאות העולמי.

שוק הדגים של ווחאן סגור - האם כאן החלה ההתפרצות? 
צילום: SISTEMA 12, Wikimedia Commons
מדעני רשות הבריאות הסינית בודדו את הנגיף וקבעו במהירות את הרצף של הגנום הנגיפי, כך גם עשו מדעני ה-CDC - לנגיף שבודדו מהחולה האמריקאי הראשון. (התוצאות - היו כמעט זהות). על-פי הרצף שויך הנגיף החדש לנגיפי הקורונה, וכונה זמנית 2019-nCoV, ואחר-כך SARS-coV-2. בתוך נגיפי הקורונה, הנגיף החדש קרוב מאד לנגיף הסארס (דמיון של כ-80%) ואף משתמש באותו קולטן תאי אליו נקשר נגיף הסארס (ACE2), ולנגיף קורונה אחר, BatCoVRaTG13, שבודד מעטלפים מהסוג פרסף (Rhinolophus) ששמו הלטיני הוא  R. affinis - (דמיון של 96.2%). עטלפים אלה נפוצים בכל דרום מזרח אסיה. כנראה הנגיף עבר בדרכו אלינו דרך פנגולין - יונק נפוץ באזור. הנגיף שבודד מהפנגולין דומה ב-99% לנגיף הקורונה החדש.

זמן הדגירה המשוער מהדבקה בנגיף ועד לפיתוח תסמיני המחלה הוא 14-2 יום. זמן זה מאפשר לנגיף להתפשט המהירות מאזור ההתפרצות המקורי. היות ויש אפשרות הדבקה בין בני אדם, כמו בנגיפי ה-SARS. עלול להיות כאן פוטנציאל מגפתי. שלטונות סין החליטו לא לקחת סיכון (גם לא ברור אם הם שחררו את כל המידע שבידיהם) על המגיפה והכניסו להסגר חמש ערים במחוז יוביי, שמאכלסים אותם 35 מיליון(!) תושבים, ואף ביטלו את התחבורה הציבורית לבירה בייג'ינג.

נכון ל-16 בפברואר בערב (מתעדכן מכאן) מדובר על 69,286 איש שחלו בוודאות (אישור מעבדתי) במחלה, 778 מהם מחוץ לסין, ב-28 מדינות שונות (מפה מעודכנת). יש עוד אלפי מקרים שלא אושרו מעבדתית. 1665 מהם מתו בסין, וחמישה מתן מחוץ לסין (בפיליפינים, בהונג-קונג, בצרפת, ביפן ובטיוואן (כ-3-2 אחוז מהמקרים שאושרו).
בישראל, נבדקו חשודים כחולים שחזרו מסין, אך כולם חלו מסיבות אחרות.

רוב החולים הקשים והמתים הם מבוגרים יחסית (מעל גיל 60) ואחרים עם מחלות רקע.  ילדים כנראה כמעט ולא חולים. הם יכולים להיות נשאים חסרי תסמינים. דווח גם על העברת הנגיף מאשה בהריון שחלתה לילוד שלה - כנראה דרך השליה.

פוסט זה מתעדכן בזמן אמיתי ככל שיתאפשר - עדכון אחרון 16 בפברואר


24.1.20

ארכאונים - כמו חיידקים, אבל שונים.


בעקבות תמונה צבעונית מדהימה של מרבדי ארכאונים שצולמה במדבר הדנקיל באתיופיה - מיהם הארכאונים ובמה הם שונים מהחיידקים. 


מרבדי ארכאונים בשקע דלול, מדבר הדנקיל, אתיופיה - אווקטובר 2019
צילום: שלום נתן חראר

מדבר דנקיל הוא מדבר קיצוני, המאופיין במיעוט משקעים, ובעיקר בטמפרטורות גבוהות, שבקיץ יכולות להגיע ליותר מ-50 מעלות. למעשה, זהו האתר עם הטמפרטורות הגבוהות בעולם. בתמונה יש מרבדים צבעוניים של ארכאונים (וכנראה גם חיידקים) חובבי מליחות גבוהה (הלופילים קיצוניים) וחובבי טמפרטורות גבוהות (תרמופילים קיצוניים).

אז מי הם הארכאונים, ובמה הם שונים מהחיידקים? 


שנים ארוכות היה מקובל לחלק את עולם החי לשתי על-ממלכות (Domains): על-ממלכת בעלי התאים חסרי גרעין - פרוקריוטים (Prokaryotes), ועל-ממלכת בעלי תאים שיש להם גרעין - איקריוטים (Eukaryotes) - שאצלם החומר התורשתי, הארוז בכרומוזומים, מוקף בממברנה - דומה לזו המקיפה את כל התא. על-ממלכת הפרוקריוטים כללה את ממלכת החיידקים, וקבוצה של אצות מעניינות, אצות כחוליות, שבהמשך התברר שגם הן משתייכות לחיידקים - ומאז הן חיידקים כחוליים.

באיקריוטים כיום נמנות חמש ממלכות שונות: הפרוטיסטים; האצות (שאינן ירוקות); הפטריות; בעלי-החיים; האצות הירוקות והצמחים.

בשנות ה-60 שלך המאה הקודמת, לאחר שהובהר והוסבר תפקידן של חומצות הגרעין כמרכיבי החומר התורשתי - החלה להתבסס שיטת מיון חדשה על בסיס השוואת הרצפים של גנים שמורים - גנים המקודדים ל-RNA ריבוזומי, גורמי תעתוק וחלבוני הלם חום מסוימים, שמשותפים לכל הייצורים החיים המוכרים לנו.

בשנות ה-70 של המאה הקודמת הופתע קרל ווז (Woese) לגלות, באמצעות השוואה של גנים של RNA ריבוזומי, שמספר קבוצות של חיידקים "חריגים" (שכונו אז Archaeobacteria. למשל, המתאנוגניים וההלופילים הקיצוניים) כלל אינם חיידקים, אלא הם משתייכים לקבוצה שלישית, חדשה ולא מוכרת, שהמרחק האבולוציוני שלה מהחיידקים כמעט שווה למרחק האבולוציוני שלה מהאיקריוטים. כיום (לאחר שתקופה קצרה הם כונו "חיידקים קדומים" בניגוד ל"חיידקים אמיתיים") מכונים היצורונים שבקבוצה הזאת "ארכאונים" (Archaea), ואילו החיידקים "הרגילים" נשארו "חיידקים" (Bacteria). - כך פוצלו הפרוקריוטים לשתי על-ממלכות נפרדות. מלבד השוני הגנטי שגרם לפיצול, התברר שיש גם שינויים ביוכימיים משמעותיים שמבדילים בין שתי על הממלכות (במבנה הממברנה התאית, בהרכב הדופן, בתחילת סינתזת החלבונים ובעוד מרכיבים תאיים)


קרל ווז Carl Woese
1928-2012
צילום: Don Hamerman, 2004

Institute for Genomic Biology, University of Illinois at Urbana-Champaign


אמנם ארכאונים רבים נמצאים בבתי גידול קיצוניים, אך אחרים נמצאים גם במקומות שגרתיים יותר, כבמעמקי ביצות ובדרכי העיכול של יצורים שונים, ואף בתוך צמחים.


שמם של הארכאונים נובע מכך שחשבו, לאחר גילויים, שהם קדומים יותר (ארכאים) מהחיידקים "הרגילים". היום אנחנו יודעים שמדובר בטעות וששתי על-המערכות התפצלו מאב קדמון משותף קרוב מאד לראשית החיים על פני כדור הארץ.


עץ החיים - כפי שהוצע על-ידי קרל ווז ב-1990
איור:  Maulucioni, Wikimedia commons

האם יש קשר בין הארכאונים אלינו (ליצורים האיקריוטיים)? אז כנראה שאבינו הקדום היה ארכאון גדול מימדים שיצר חיי שיתוף מעניינים עם חיידק, ותוצרי השיתוף המהפכני הזה הם כל היצורים האיקריוטים, אך על כך בהזדמנות אחרת.

פורסם במקביל באתר הפייסבוק: מדעי הטבע והחיים באווניברסיטה הפתוחה

22.1.20

נגיף חדש שמדביק יתושים זכה לשם YADA-YADA - בשיתוף עם אורן אוסטר.


בהוקרה לסדרה המיתולוגית סיינפלד. 

איור: אלכס סלבנקו

הסדרה המיתולוגית סיינפלד הכניסה לתרבות הפופולרית את הביטוי "יאדה-יאדה" (YADA YADA), שנאמר על דברים שהם משעממים ואין ממש מה לדבר עליהם.

אז מסתבר שקראו לנגיף חדש שתוקף חרקים בשם "YADA-YADA virus", כפי שפורסם לאחרונה (13.1.2020) בירחון של האגודה האמריקאית למיקרוביולוגיה. מחברת המאמר הראשית יאנה בטובסקה (Batovska) אמנם צייצה בטוויטר שהשם ניתן כמחווה לסדרה האלמותית, אבל יתכן שהשם ניתן כי הנגיף לא ממש מעניין אותנו - הוא רק מדביק יתושים, וגם לא ידוע האם הוא גורם בהם לתסמינים כלשהם.

הנגיף בודד מיתושים שנלכדו באוסטרליה, ונקבע הרצף הגנטי שלו. על פי הרצף, התברר שהוא, שייך ל"נגיפי האלפא" (Alphavirus), ממשפחת נגיפי הטוגה. בניגוד לנגיפי אלפא אחרים, כנגיף הצ'יקנגוניה (Chikungunya virus) ונגיף קדחת המוח הסוסית המזרחית (Eastern equine encephalitis virus) שגורמים למחלות מאוד לא נעימות בבני אדם, הנגיף הזה מוגבל ליתושים, וכפי שידוע לנו כרגע אין לו משמעות על בריאותנו.

עם-זאת, ייתכן שיש בנגיף הזה יותר מיאדה-יאדה. מחברי המאמר ציינו שייתכן שגילויו של הנגיף החדש יוכל לסייע בפיתוח חיסון כנגד נגיפים קרובים הגורמים לתחלואה בבני אדם, או לשמש כאמצעי הדברה ביולוגית של יתושים.


מקורות

המאמר המקורי - בירחון האגודה הישראלית למיקרוביולוגיה - ינואר 2020

הציוץ בטוויטר של יאנה בטובסקה

פורסם במקור בדף הפייסבוק ואתר האינטרנט של "מדע גדול, בקטנה"