אנא התקשרו בצינורות המקובלים

מחקר חדש גילה רשת של "צינוריות" בין חיידקים

כבר שנים רבות שאנו יודעים על שני סוגי תקשורת עיקריים בין חיידקים: תקשורת כימית ותקשורת "פיזית". תקשורת כימית מתוּוכת על ידי מולקולות שמפרישים החיידקים וגורמות (בריכוז מתאים) ל"חישת הקוורום" - להתנהגות הרב-תאית של החיידקים, האחראית בין היתר לפליטת אור, ליצירת קרומים ביולוגיים ולהפרשת רעלנים וגורמי אלימות אחרים על ידי חיידקים פתוגניים (ראו לקריאה נוספת). תקשורת פיזית מתאפשרת תוך כדי יצירת גשר ציטופלזמתי בין תאי חיידקים (למשל על ידי שעריות מין), המאפשר מעבר של חומר תורשתי ומולקולות אחרות בין החיידקים. צורת ביניים בין שתי צורות אלה, המוכרת בעיקר בחיידקי פרוטאובקטריה, מתרחשת כשבועיות קרומיתיות (Membrane vesicles), המכילות חומרים שונים, "נפלטות" מתא אחד ומתאחות עם תאים בסביבה.

והנה, קבוצת המחקר של פרופ' סיגל בן-יהודה מהאוניברסיטה העברית בירושלים גילתה צורת תקשורת פיזית חדשה: צינוריות זעירות שאינן שעריות מין. צינוריות זעירות אלה מקשרות גם בין חיידקים בני אותו מין-ביולוגי וגם בין חיידקים ממינים ביולוגיים שונים, הגדלים בצפיפות על מצע מוצק.

בן-יהודה וצוותה חקרו את החיידק Bacillus subtilis. בתחילה צפו החוקרים במעבר של חלבונים ירוקים זוהרים (GFP - בן 238 חומצות אמיניות) בין חיידק המייצר GFP, לשכניו שאינם מיצרים את החלבון. המעבר היה מותנה בצמידות פיזית בין החיידקים. בהמשך הם השתמשו בחומר הקדם-פלורסנטי Calcein, המסוגל לחדור דרך הקרומית של התאים, אך כתוצאה משינוי אנזימי במתרחש בתא, הוא זוהר, ואינו יכול לצאת מהתא דרך הקרומית. גם חומר זה במצבו הזוהר, עבר מהתאים אליהם הוחדר, לשכניהם.

תצפיות במיקרוסקופ אלקטרונים בחיידקים על מצע מוצק הראו שהתאים מקושרים ביניהם ברשת של צינוריות (nanotubes) בגדלים שונים המקשרות בין תאי החיידקים, ודרכם מתאפשר המעבר. אורך הצינוריות הגיע לכ-1 מיקרומטר (כשליש מאורך חיידק) ורחבן השתנה בין 30 ל-130 ננומטר. לא נצפו צינוריות כאלה בחיידקים במצע נוזלי. צינוריות אלו נצפו, גם בין תאי B. subtilis וקרובו Staphylococcus aureus (שניהם מחטיבת הפירמיקוטים), אך גם בין בין חיידקי B. subtilis לחיידקי Escherichia coli (המשתייכים לפרוטאובקטריה - חטיבת חיידקים רחוקה יותר).

חיידקי Bacillus במיקרוסקופ אלקטרונים סורק
צילום: ג'יננדרה דובאי וסיגל בן יהודה, האוניברסיטה העברית

בן-יהודה וצוותה הראו שדרך צינוריות אלה עוברים גם פלסמידים הנושאים גנים לעמידויות בפני אנטיביוטים בין זנים שונים של B. subtilis. החוקרת מציעה שצינוריות זעירות אלה הן הבסיס לרשת התקשורתית של החיידקים בטבע, בעיקר בקרומים ביולוגיים (המורכבים ממינים שונים). האם פיענוח המנגנונים המולקולריים של יצירת הצינוריות הזעירות ומציאת דרכים לפגוע בהם, ובצינוריות עצמן, תסייע בהתמודדות עם חיידקים גורמי מחלות העמידים לאנטיביוטיקה?

לקריאה נוספת

המאמר המקורי

Gyanendra P. Dubey and Sigal Ben-Yehuda (February 2011), Intercellular Nanotubes Mediate Bacterial Communication, Cell 144, 590-600

החיים הקרומיים של החיידקים - ד"ר דרור בר-ניר- "גליליאו" 101, ינואר 2007.

פורסם במקור ב"גליליאו" גיליון 153,  מאי 2011.