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.

30.7.13

נגיפי פנדורה (pandoraviruses) - הנגיפים הארציים הגדולים ביותר.


בתחילת דרכה של המיקרוביולוגיה הרפואית, בסוף המאה ה-19 ובתחילת המאה ה-20, היו הנגיפים ישויות מסתוריות קטנות ולא מוכרות, שנקראו גם ישויות מסתננות (filterable agents), כיוון שהתחמקו מהמסננים (מסנני צ'מברלנד-פסטר, ראו מסגרת) שעצרו חיידקים.  ישויות קטנות אלה גרמו למחלות שונות, העלימו חיידקים, ועוד...


מסנני צ'מברלנד-פסטר

מסנן צ'מברלנד פסטר
המקור: science museum group
מסננים אלה פותחו על ידי צ'רלס צ'מברלנד (Chamberland), במעבדתו של לואי פסטר בשנת 1884. מדובר במתקן דמוי נר הבנוי מחרסינה טהורה (לא מזוגגת), המכילה נקבים שקוטרם מגיע למאות ננומטרים. מסננים אלה עצרו את כל החיידקים המוכּרים באותה תקופה (חיידקים קטנים יותר שעוברים דרך המסננים, התגלו רק כמה עשרות שנים מאוחר יותר). הראשון שהשתמש במסננים אלה במחקר של נגיפים היה החוקר הרוסי דימיטרי איבנובסקי (Ivanowski). הוא העביר דרכם את הגורם (שלימים ייקרא נגיף) למחלת מוזאיקת הטבק, מחלה שפוגעת בצמחים.

מיקרוסקופ האור, שבעזרתו היה אפשר לראות חיידקים, לא איפשר לראות  נגיפים - כי רובם קטנים מהחיידקים בסדר גודל אחד או בשניים (גודלם בין 10 ל-100 ננומטרים). לכן נמצאו פתרונות עקיפים שישימים עד היום, שאפשרו לוודא את נוכחותם ולעבוד עם תמיסות ותכשירים שמכילים אותם. מוקדים צלולים - plaques - על מרבד של התאים המודבקים, הם הפתרון השימושי ביותר  (ראו מסגרת).

מוקדים של נגיפים
"מוקד" נוצר כאשר על מרבד של תאים (בצלחת פטרי) נמצא תא המודבק בנגיף. כאשר הנגיף מסיים להתרבות, התא נהרס, והנגיפים המשתחררים ממנו מדביקים את כל התאים השכנים. גם אלה נהרסים לאחר זמן ומדביקים את שכניהם, וכך הלאה.
כתוצאה מכך נוצר מוקד - עיגול חסר תאים חיים, הנראה כמוקד שקוף יחסית על המרבד העכור של התאים החיים. כל מוקד כזה התחיל בנגיף בודד שהדביק תא אחד. כל מוקד מכיל בין מאות למיליוני נגיפים (בהתאם לסוג הנגיף והתא המאכסן) - כולם צאצאיו של אותו נגיף ראשון. הנגיפים עצמם אמנם אינם נראים בעין, אך ניתנים לאיסוף להמשך העבודה.

מוקדים של נגיפי λ על מרבד של חיידקי Escherichia coli
צילום: דרור בר-ניר
בשנת 1938, עם כניסתו לשימוש של  מיקרוסקופ האלקטרונים, התאפשר לראות את הנגיפים מקרוב ולאפיין אותם. מיקרוסקופ האלקטרונים זירז משמעותית את התפתחות הווירולוגיה, תורת הנגיפים.

בהמשך, בשנות הארבעים של המאה הקודמת, אופיינו נגיפי ה-Pox, שלכולם חלבוני מעטפת משותפים. המוכּרים ביניהם הם נגיפי ה-Variola שגורמים למחלת האבעבועות השחורות, ונגיפי ה-Vaccinia, הגורמים לאבעבועות הבקר, שבהם חיסנו בני אדם (בנגיפים חיים מוחלשים), כדי למגר בהצלחה רבה את מחלת האבעבועות השחורות (ראו רשומה קודמת). נגיפי ה-Pox גדולים מהנגיפים שהיו מוכרים עד אז – גודלם מגיע ל-350-400 ננומטר, ודומים בגודלם לקטנים שבחיידקים, ואותם, בניגוד לנגיפים שהיו מוכרים עוד קודם לכן, כבר התאפשר לראותם באמצעות מיקרוסקופ אור. לנגיפי ה-pox אורך גנום של 186 אלף נוקלאוטידים (נוקלאוטיד - היחידה הבסיסית של חומצות הגרעין), ולהם גנים מקודדים יצירת חלבונים המאפשרים להם לשכפל את ה-DNA שלהם, ולתעתק אותו ל-RNA, בציטופלסמה של התא המאכסן ולא בגרעין התא. 

בשנת 1992, במחוז ברדפורד שבאנגליה, תוך כדי מחקר של האמבות Acanthamoeba polyphaga, ושל חיידקי Legionella המתאכסנים בהן, התגלו "חיידקים" חדשים, דומים בקוטרם לסטרפטוקוקים (800 ננומטר). ל"חיידקים" אלה היה גנום שאורכו 1.2 מיליון נוקלאוטידים, המקודד בנייה של מעל 900 חלבונים (לשם השוואה – ל-Escherichia coli יש כחמישה מיליון נוקלאוטידים המקודדים בנייה של כ-4,000 חלבונים). ב-2003 התברר שאותם "חיידקים", שכונו Bradfordcoccus, הם בעצם נגיפי ענק. הנגיפים נקראו Mimiviruses (מהמילה האנגלית Mimic - לחקות). בהמשך התגלו נגיפים נוספים מקבוצה זו. עד 2009 הם היו הנגיפים הגדולים ביותר המוכרים לנו.

לאחרונה התגלו בחופי צ'ילה ואוסטרליה נגיפים גדולים אף יותר. הם כונו נגיפי פנדורה (Pandoraviruses) – כנראה מתוך ציפייה לחידושים מסעירים שיתגלו בהם כשתיפתח "תיבת הפנדורה" שלהם. 

הנציג הצ'יליאני של נגיפי הפנדורה (Pandoravirus salinus)  בודד ב-2009, בשפך של הנהר טונקוואן (Tunquen), על ידי קבוצת המחקר של הווירולוג הסביבתי ז'אן-מישל קלווארי (Claverie) מאוניברסיטת אקס-מרסיי. אורכו של הנגיף כמיקרומטר אחד (!), ורוחבו כמחצית המיקרומטר – והוא דמוי ביצה. לנגיף זה יש כ-2,500 גנים לאורך כרומוזום, שאורכו כ-2.5 מיליון נוקלאוטידים. 

הנציג האוסטרלי של נגיפי הפנדורה (Pandoravirus dulcis) קטן מעט יותר. הוא בודד ב-2011 מבוץ באגם בלה טרוב (La Trobe)  על ידי אותה קבוצה. לנגיף זה יש כ-1,500 גנים השוכנים לאורך כרומוזום, שאורכו 1.9 מיליון נוקלאוטידים.

נגיף פנדורה אוסטרלי (Pandoravirus dulcis) במיקרוסקופ אלקטרונים

 Information Génomique et Structurale, UMR7256 CNRS-AMU.
Authorship: Nadège Philippe and Olivier Poirot

כיצד נמצאו הנגיפים החדשים? דגימות הבוץ, שנאספו והובאו למעבדה, הורחפו בתמיסה המכילה אנטיביוטיקה – זאת כדי לקטול את כל החיידקים שבדגימה. לאחר מכן הוספה הדגימה נטולת החיידקים לתמיסה מעוקרת שגודלו בה אמבות. ירידה משמעותית בכמות האמבות במבחנה שלה הוספה דגימת הבוץ העידה על הידבקותן בנגיפים הקוטלים אותן. נגיפים אלה נאספו, נצפו  במיקרוסקופ, ונחקרו.

למרות הגנום ה"ענק" שלהם, לנגיפי הפנדורה, כמו לשאר הנגיפים המוכרים לנו, אין יכולת לייצר חלבונים בעצמם. גם יכולתם להפיק אנרגיה מחומרים סביבתיים תלויה לחלוטין בתא המאכסן (במקרה זה - האמבות).

המחקר העתידי של הווירולוגיה והגנטיקה של נגיפים אלה צופן לנו כנראה חידושים רבים. למעלה מ-90% מהגנים של הנגיפים החדשים הם גנים שאינם מוכרים למדע מיצורים או מנגיפים אחרים. עובדה זו גרמה שלאמצעי תקשורת רבים, וגם לחוקרים עצמם, לצאת בהשערות חסרות בסיס על מוצאם האבולוציוני. נגיפים אלה אמנם חדשים ומיוחדים, אך הם עדיין נגיפים של אמבות ולא יותר. וכמו שאין לנו כל הוכחות לכך שמקור האמבות במאדים, גם נגיפי האמבות מן הסתם לא הגיעו משם...

הפשטות של הנגיפים הראשונים והיותם בעצם רק חומר גנטי עטוף, גרמה למחלוקת, המתמשכת עד היום, המתמקדת בשאלה אם הנגיפים הם יצורים חיים או לא. כיצד ישפיע הגילוי של נגיפי פנדורה על מחלוקת זו? ימים יגידו. 


לקריאה נוספת
תקציר המאמר המקורי. שפורסם בכתב העת Science ב-13 ביולי 2013.

אבעבועות שחורות - המחלה המידבקת הראשונה שהוכחדה מהעולם -  רשומה קודמת בבלוג - (נובמבר 2006); 

חיידק או נגיף -  רשומה קודמת בבלוג - (אוקטובר 2009); 

Mimivirus: הרבה יותר מנגיף - רשומה קודמת בבלוג -(אוגוסט 2008); 

נגיף טורף נגיף"? - רשומה קודמת בבלוג -(אוגוסט 2008); 
רשומה זו פורסמה גם ככתבה "נגיפי ענק"  ב"גליליאו" 183, דצמבר 2013

אין תגובות:

פרסום תגובה