חיידקים מתפוצצים הם הדבק של הקרומים הביולוגיים

תאי חיידקים מתוכנתים למות ולהתפוצץ כדי שתכולתם תשמש כתווך המדביק בין התאים היוצרים קרום ביולוגי

בעבר כבר נוכחנו (ראו: החיים הקרומיים של החיידקים) שהמצב הטבעי של החיידקים אינו מצב יחידני, כפי שחשבו עד לפני כשני עשורים. אף שהתאים שלהם יכולים להיות נפרדים (וכך אנו מכירים אותם בתנאי המעבדה), בטבע הם חיים ומתפקדים במסגרת "קהילתית" והם מאורגנים בקרומים ביולוגיים. מלבד השינויים המורפולוגיים והתפקודיים החלים בתא המאורגן בקרום, יחסית לתא הבודד (הפְּלַנקטוֹני), מאופיין הקרום גם בתווך מקשר בין החיידקים. תווך זה בנוי מרב סוכרים, מחלבונים רבים ואף מחומצות גרעין (בעיקר DNA). המנגנון שמאפשר לחומרים אלה להגיע לתווך לא היה ידוע, אך היו חוקרים שהציעו שיש קשר בין השלפוחיות החוץ תאיות שנצפו בתהליכי הבנייה של קרומים ביולוגים של חיידקים שונים  - ההשערה המקורית הייתה ששלפוחיות קרומיות אלה מופרשות מהתאים השונים המרכיבים את הקרום. בהמשך נשללה ההשערה, והוחלפה בהשערה חדשה שכנראה מעורבים בעניין תאי חיידקים שמתו והתפרקו. השערה זו טובה יותר מקודמתה בכך שהיא מסוגלת להסביר טוב יותר את נוכחות חומצות הגרעין בתווך הקרומי (שלפוחיות שמופרשות מתאים יכולות להכין חומרים שונים, אך לא חומצות גרעין... ).

קבוצת המחקר של סינתייה ויטצ'רץ' (Whitchurch) מאוניברסיטת הטכנולוגית שבסידני שבאוסטרליה, חוקרת את מבנה הקרום הביולוגי של חיידקי Pseudomona aeruginosa והתפתחותו.

חיידקי Pseudomona aeruginosa במיקרוסקופ אלקטרונים סורק
המקור: CDC/ Janice Haney Carr

במחקרם מצאו החוקרים שאכן חלק מאוכלוסיית החיידקים השמידה את עצמה, בתהליך שכנראה מתוכנן מראש, ותכולת התאים שמתו והתפוצצו היא זו המרכיבה את השלפוחיות שתכולתן מרכיבה את התווך של הקרום הביולוגי. תאים אלה מתחילים את התהליך בשינוי צורה אופייני – מצורה של מתג לצורה של נקד, כנראה כתוצאה מפרוק הדופן התאית.  במצב פלנקטוני, כמות התאים העגולים (חסרי הדופן) באוכלוסיה השתנתה בין הזנים השונים בין 1 מתוך 3,000 לבין 1 מתוך 100 אלף. אך חשיפה לתנאי עקה שונים העלתה את מספרם בכמה סדרי גודל.

בהמשך גילו החוקרים שאוכלוסיית התאים שהתפוצצה היתה ליזוֹגֶנית לבקטריופג (בחיידקים ליזוגניים הגנום של הנגיף משולב בגנום של החיידק המאכסן) ותוצר של הגן הנגיפי pyocin, חלבון בשם אנדוליזין (endolysin) אחראי להפעלת התהליכים, שהובילו לפיצוץ התא.  במקרה שחלבון זה היה חסר או פגום, לא נצפתה עלייה במספר התאים העגולים, והקרום הביולוגי שנוצר היה במצב רעוע יחסית לקרום הביולוגי של חיידקי הבר. כמו כן, נצפו שלפוחיות הקרומיות רק בתאי בר  ולא נצפו כאלה בחיידקים המוטנטים.

כיצד נבררים אותם תאים שמתפוצצים. ולמה התאים האחרים, שגם הם ליזוגנים, ממשיכים "בשגרת" בניית הקרום. על זה עדיין אין לנו תשובה.


להרחבה:
המאמר המקורי - בכתב העת Nature communication

החיים הקרומיים של החיידקים - "גליליאו" 101,  ינואר 2007.

לחוש שאתה לא לבד (גם כשאתה כן...) - "גליליאו" 210,  מרץ 2016.

פורסם ב"גליליאו" 212, מאי 2016