חיידקים התורמים לשכניהם מוצרי מזון דרך צינוריות זעירות (nanotubes)

כשחסר לנו בבית סוכר או ביצים, אנו פונים לשכנים שלנו ולווים או מקבלים מהם את מה שאנו זקוקים לו. מסתבר  שגם חיידקים נוקטים בשיטה דומה, אך את חדר המדרגות מחליפות צינוריות דקיקות וארוכות (nanotubes).

במחקר שפורסם בפברואר 2015 בכתב העת  Nature communications, מסתבר שחיידקי Escherichia coli רעבים מתקשרים באמצעות צינורית דקיקה, עם שכניהם, מאותו מין ביולוגי או ממין אחר, והאחרונים מעבירים להם חומרי מזון דרך הצינוריות.

שיתוף חומרים בין חיידקים שונים היא תופעה מוכרת, אך עד כה היה ידוע השיתוף מתבטא בכך, שחיידק אחד מפריש מטבוליט כלשהו לסביבה, וחיידק אחר קולט אותו מהסביבה. לא תמיד, לעיתים גם החיידק השני מפריש "בתמורה" מטבוליט אחר שנקלט על-ידי החיידק הראשון. שיטה זו שבה החומרים נעים בדיפוזיה בין החיידקים אמנם עובדת, אך יש לה שני חסרונות: החומר נמהל בסביבה, וחלקו אובד, וכן היא פרוצה לאפשרות שחיידק שלישי, שאינו "מעורב בעסקה" יגנוב חלק מהמטבוליטים. אם כך, העברת החומרים דרך צינוריות היא גם יעילה וגם מונעת את הגניבה.

אמנם לא לכל החיידקים יש את האפשרות לייצר צינוריות כאלה, אך חיידקים אחרים, חסרי יכולת כזו, יכולים להיות בקשר עם חיידקים בעלי צינוריות.

המחקר בוצע במשותף על-ידי שלוש קבוצות מחקר שונות בגרמניה, בראשות כריסטיאן קוסט (Kost) ממכון מקס פלנק (Max Planck Institute). המחקר כלל שני חיידקים. החיידק המוכר Escherichia coli, וקרובו,  חיידק האדמה Acinetobacter baylyi, שניהם מתת-החטיבה גמא-פרוטאובקטריה.

החוקרים השתמשו בזנים של שני החיידקים שאינם יכולים לסנתז חומצה אמינית הכרחית אחת (בעגה המדעית הם מכונים אוֹקְסוֹטְרוֹפים - auxotrophs) - כאשר לכל אחד מהם חסרה היכולת לסנתז חומצת אמינו אחרת. כשגידלו כל חיידק בנפרד הוא לא גדל, אלא אם סיפקו לו את חומצת האמינו למצע הגידול. כשגידלו ביחד שני זנים אוקסוטרופים, כל אחד לחומצת אמינו אחרת, הם "סיפקו" אחד לשני את חומצות האמינו החסרות, אך ורק אם אחד הזנים היה E. coli. אם שני הזנים היו של A. baylyi,  הם לא גדלו.

כדי לשלול את האפשרות שהחיידקים מפרישים את חומצות האמינו למצע הגידול, ושאלו נקלטות על ידי החיידקים האחרים, גידלו את שני החיידקים בשני מדורים של מתקן גידול, שהופרדו על-ידי ממברנה החדירה לחומצות אמינו, אך לא למעבר חיידקים. החיידקים האוקסוטרופים לא גדלו במתקן הזה, והחוקרים הסיקו שחייב להיות מגע פיזי בין החיידקים.

כשבדקו החוקרים דגימות של החיידקים במיקרוסקופ אלקטרונים, הם גילו שהחיידקים מחוברים ביניהם על-ידי צינוריות זעירות. צינוריות אלו נצפו רק אם היו במבחנה תאי E. coli. מסקנת החוקרים היתה שחיידקי E. coli הם המייצרים את הצינוריות, אך הצינוריות יכולות להתחבר גם לחיידקי A. baylyi, והן יכולות לאפשר העברת חומצות אמינו (וחומרים אחרים) בשני הכיוונים. החוקרים בדקו ומצאו שהצינוריות מיוצרות רק בתנאי הרעבה. בתנאי גידול טובים, כשלחיידקים לא חסרים חומרי גידול, הם אינם מייצרים את הצינוריות.

צילום במיקרוסקופ אלקטרונים של שני זנים אוקסוטרופים של A. baylyi ו- E. coli בתנאי הרעבה.

הצינוריות נראות בבירור.

 צילום: Martin Westermann, Electron Microscopy Center, University Hospital,

Friedrich Schiller University Jena, Germany

חיידקי E. coli , וכנראה גם חיידקים אחרים, מצאו את הדרך להחליף חומרי מזון עם שכנים רצויים, ללא חשש שהמזון המועבר ימהל לסביבה או ייגנב על ידי שכנים לא רצויים.

לקריאה נוספת

תקציר המאמר המקורי

הודעה לעיתונות של מכון מקס פלנק

הרשומה המקורית עובדה לכתבה "תרומת מזון" ב"גליליאו" 199, אפריל 2015.