בואו לגלות את עמוד הכתבה החדש שלנו
 

אתם מחוברים לאתר דרך IP ארגוני, להתחברות דרך המינוי האישי

טרם ביצעת אימות לכתובת הדוא"ל שלך. לאימות כתובת הדואל שלך  לחצו כאן

לקרוא ללא הגבלה, רק עם מינוי דיגיטלי בהארץ  

רשימת קריאה

רשימת הקריאה מאפשרת לך לשמור כתבות ולקרוא אותן במועד מאוחר יותר באתר,במובייל או באפליקציה.

לחיצה על כפתור "שמור", בתחילת הכתבה תוסיף את הכתבה לרשימת הקריאה שלך.
לחיצה על "הסר" תסיר את הכתבה מרשימת הקריאה.

חיידק בשביל כולם: האם גם חיידקים יכולים להיות אלטרואיסטים?

פרופ’ חנה אנגלברג־קולקה מסבירה איך - וגם למה - הם “החוליה החסרה” בין היצורים הפשוטים ביותר לבין היצורים הרב־תאיים המפותחים יותר

32תגובות

זוהי כתבה על מוות. או על חיים. תלוי איך מסתכלים על זה. ובעצם המוות הוא הרי חלק מהחיים, כפי שמלמדת אותנו הקלישאה, שכמו רבות מחברותיה מתגלה לפעמים כאמת מורכבת, שמכילה יותר מהרובד השטחי המשתמע ממנה בתחילה.

המוות הוא חלק מהחיים כבר בראשיתם, בזמן יצירת העובר, שאז הוא מעצב את צורת גופנו לא פחות מאשר מעצבים אותו תהליכי החיים של חלוקת תאים וגדילתם. העיקרון הוא זה של מיכלאנג’לו. “הפסל”, הוא אמר, “חבוי בתוך גוש השיש. האמן רק חושף אותו על ידי כך שהוא מסלק את החומר המיותר שסביבו”. ביצירת כף היד של העובר, למשל, חלוקת התאים יוצרת קודם את “גוש השיש”, ואז תאים מסוימים מתים ויוצרים את הרווחים בין האצבעות. זהו מוות ידוע מראש, לא תאונה מצערת, שכן הוא מתרחש כתוצאה משרשרת אירועים יזומה, ומונע על ידי גנים ייחודיים. המוות הזה קיבל לכן את השם: “מוות תאי מתוכנת”.

בשנים האחרונות מתברר שגם חיידקים עושים את זה, כלומר, מתים באופן מתוכנן מראש. גם המוות שלהם הוא חלק מהחיים: החיים של חיידקים אחרים. כי כשהיצורים הפשוטים האלה, הכי פשוטים, שחיים לכאורה כל אחד לעצמו, נקלעים לתנאי מצוקה, חלק מהם מתים למען הישרדותם של האחרים. המילה “למען” יכולה להטעות. אל תנסו לדמיין חיידק בחולצה לבנה מדקלם את “במותם ציוו לנו את החיים”. מובן שהאלטרואיזם החיידקי אינו נובע מתודעה או כוונה. ההקרבה כאן מוגדרת על ידי מבחן התוצאה: 90% מהחיידקים מתים, ומותם הוא שמאפשר את חייהם של היתר.

קובי קלמנוביץ'

פרופ’ חנה אנגלברג־קולקה מהפקולטה לרפואה של האוניברסיטה העברית, שגילתה את התופעה האלטרואיסטית הזאת, מדברת על השורדים כעל ניצולים בתיבת נח, שאחרי “המבול” יהוו את הגרעין שממנו תתפתח האוכלוסייה מחדש.

איך יודעים שמדובר במוות מתוכנן מראש? אולי זה מוות “רגיל” של מי שלא מתאים לסביבה לפי עקרון הברירה הטבעית?

“אם ניקח את השורדים מתיבת נח, נגדל אותם לאוכלוסייה ונפעיל גם עליה את התנאים הקשים, גם אז 90% ימותו ו–10% ישרדו. לו היה מדובר בעמידות לתנאי הסביבה, כמעט כולם היו שורדים. מכאן שהבחירה מי לחיים ומי למוות, מי יאבד את חייו ומי יישאר בחיים, היא כנראה אקראית”.

מה שלא אקראי הוא המנגנון, שמוביל את החיידק להרוג את עצמו באמצעות מערכת להשמדה עצמית. זה הולך ככה: בתוך כל חיידק טמון “רימון נצור”: טוקסין ואנטי טוקסין, הראשון קטלני והשני מנטרל אותו כמו נצרה. שני החומרים, הטוקסין והאנטי טוקסין, הם תוצרים של זוג גנים שהם חלק מהחומר התורשתי של החיידק. כל זמן שהסביבה נוחה ונעימה, הגנים האלה פעילים ומייצרים את שני החומרים: הרימון והנצרה שמנטרלת אותו. אבל בתנאי עקה, למשל כשמתחיל רעב קיצוני, הגנים מפסיקים לעבוד, וזה מה שמשחרר את הנצרה. כי כשהגנים מפסיקים לייצר את הטוקסין והאנטי טוקסין, נשאר בתא רק מה שנוצר מקודם. מכיוון שהאנטי טוקסין הוא חומר לא יציב יחסית לטוקסין, הוא מתפרק מהר ומשאיר את הטוקסין חופשי לפעול.

איך הוא פועל כשהוא חופשי?

“ככל שאנו חוקרים יותר, אנחנו חושפים עוד ועוד חלקים במנגנון שמתברר כמשוכלל ביותר. בסופה של שרשרת אירועים מתוזמנת ומנוהלת היטב הוא גורם ליצירתם של ‘חלבוני מוות’ שהורגים את החיידק. במקביל נוצרים גם ‘חלבוני הישרדות’, שמאפשרים כנראה את הישרדותם של הניצולים”.

מולקולת המוות

יש עוד ראיות לכך שהמוות הזה אינו מוות “רגיל”. למשל, העובדה שהוא קורה רק בקבוצה. אותם תנאי סביבה קשים לא יגרמו למותם של חיידקים בודדים או של כאלה שיש להם שכנים ספורים בלבד. החיידקים כאילו מרגישים מתי הם לבד ומתי הם חלק מקבוצה, ורק כשהם בקבוצה, תנאי העקה גורמים למותם האלטרואיסטי. אבל אפשר לשדל גם חיידקים בודדים להרוג את עצמם. אם לוקחים את הנוזל שהחיידקים הקבוצתיים גדלו בו ומוסיפים אותו לחיידקים בודדים, הם מתחילים להשמיד את עצמם. פרופ’ אנגלברג־קולקה הסיקה מכך שהחיידקים הצפופים מפרישים מולקולה שמתניעה את תהליך המוות. היא איתרה אותה - ונתנה לה שם: “פקטור מוות חוץ־תאי”.

זה נשמע מפחיד, “פקטור מוות”.

“זו דווקא מולקולה פשוטה, שמופרשת על ידי החיידקים באופן קבוע ו’סופרת’ אותם. ככל שיש יותר חיידקים, מצטברות בנוזל יותר מולקולות, כך שהחיידקים יודעים בכל רגע נתון מה מספרם. כשריכוז המולקולות מגיע לסף מסוים, שמעיד על גודל מינימלי של קבוצת החיידקים, ניתן האות ותהליך ההשמדה העצמית מתחיל. אחרי הכל, כדי שחיידק ימות לטובת הכלל צריך שיהיה כלל”.

פקטור המוות גם מגביר את פעולתו של הטוקסין, וזה קורה, כאמור, רק כשתנאי הסביבה נעשים קשים ורק כשהחיידקים חיים בקבוצה.

ממתי לחיידקים יש חיי קהילה?

“זה נשמע אולי מוזר, אבל חיידקים מנהלים חיי קהילה ותקשורת מרשימים. הם ‘מדברים’ זה עם זה ומוסרים זה לזה מידע על נוכחותם של חומרי מזון, חומרים רעילים או חיידקים מזן אחר שיכולים להתחרות בהם. שפת המידע היא כימית, כמובן. משפחה שלמה של חומרים מתפקדת כמסרים בתקשורת הבין־חיידקית. פקטור המוות שלנו הוא רק אחד מהם”.

תהליכים רבים דורשים מספר מינימום של משתתפים, והתקשורת משמשת את החיידקים להעברת מידע על מספרם. קחו, למשל, התקפה של חיידקים פתוגניים ‏(מחוללי מחלות‏). פה אין משמעות לחיידק הבודד. הדבר הכי לא יעיל שחיידק אלים יכול לעשות הוא לשחרר את הטוקסינים שלו מיד לאחר שהצליח להיכנס לגוף. מיד יעוטו עליו התאים של מערכת החיסון ויחסלו אותו. לכן הוא יושב בשקט, מתחת לרדאר החיסוני, ומתרבה. החיידקים שנוצרים מתקשרים ביניהם באמצעות מסרים כימיים שמתאמים את ההתקפה. כאשר הקבוצה גדולה מספיק ‏(מאה מיליון חיידקים לערך‏), ניתן האות וכולם משחררים בבת אחת את הטוקסינים שמתקיפים את הגוף.

אז התקשורת בין החיידקים הופכת אותם לסוג של יצור רב־תאי.

“בדיוק כך. כל חיידק הוא תא בודד, אבל התקשורת ביניהם מאפשרת להם לפעול יחד כמו התאים המרכיבים את גופנו. הגילוי הזה שופך אור על אחת החידות המרתקות באבולוציה: כיצד נוצרו היצורים הרב־תאיים הראשונים? החיידקים הם היצורים החיים הקדומים ביותר על כדור הארץ. כאשר אנו מבינים שהם יכולים לתקשר זה עם זה ולתפקד באופן מתואם, הקפיצה האבולוציונית מתא בודד ליצור רב־תאי כבר לא כל כך גדולה. חיידקים שמקיימים ביניהם תקשורת הם כאילו ‘החוליה החסרה’ בין תאים בודדים, ששוחים זה ליד זה באדישות במרק הקדמון, לבין יצור רב־תאי, שתאיו פועלים בצורה מתואמת”.

בואי נחזור לעסקי המוות. כבר אי אפשר למות בשקט? צריך תקשורת כדי למות?

“צריך תקשורת כדי למות בתוך קבוצה. קיים כמובן גם המוות ‘הרגיל’, שפוקד כל תא ותא בנפרד, למשל כשהוא נחשף לאנטיביוטיקה. המוות הזה נמצא שם כל הזמן. המוות שאנחנו מצאנו, הקבוצתי־אלטרואיסטי, הוא מנגנון מוות נוסף, שפועל על אוכלוסייה כשהיא נקלעת לקושי קיומי וכשהסתלקותם של רבים עשויה להציל את המעטים. במקרה של רעב קיצוני, למשל, הסתלקותם מהזירה של חיידקים מותירה את השאר ליהנות ממעט המשאבים שיש. נוסף על כך, המתים תורמים לסביבה את חומרי גופם וכך עוזרים לשורדים להתמודד. ככל שאנחנו חוקרים יותר את המוות הקבוצתי־אלטרואיסטי, אנחנו מבינים עד כמה הוא חיוני לקיום. לאחרונה גילינו שקיימת עוד מערכת מוות בחיידקים. כלומר יש שתי מערכות מוות, לא אחת, שמבטיחות שהמוות אכן יתרחש. אם הראשונה מפספסת, השנייה נכנסת לפעולה ודואגת שהחיידקים יהרגו את עצמם. סוג של וידוא הריגה”.

מתי המערכת הראשונה מפספסת?

“זה קורה עם חיידקים שאנחנו קוראים להם ‘רמאים’. אלה חיידקים שעברו מוטציה שמאפשרת להם להתחמק מההתנהגות האלטרואיסטית הראויה. כאמור, מערכת המוות הראשונה מתבססת על פעילותו של הצמד טוקסין ואנטי טוקסין. חיידקים שיש להם מוטציה בגנים האחראים לצמד הזה, מתחמקים לכן ממנגנון המוות הזה. הודות לקשרי גומלין שיש בין שתי המערכות, מערכת המוות השנייה מאתרת ומחסלת אותם. קהילת החיידקים אינה סובלנית כלפי משתמטים".

איזה חיידקים פיתחו מנגנון אלטרואיסטי?

“כנראה שכל החיידקים! לכולם יש את מנגנון הרימון הנצור, הטוקסין והאנטי טוקסין. זו לא תופעה אזוטרית של זן עלום שמתקיים במעמקי האוקיינוסים או בתוך לוע של הר געש כלשהו. ההתנהגות של מוות אלטרואיסטי נפוצה בכל זני החיידקים כי היא קריטית להמשך הקיום”.

בהקשר הזה אני אוהבת לצטט את פרידריך ניטשה, שאמר: “הבה ניזהר מלומר שהמוות הוא ההפך של החיים”. לפעמים הוא מאפשר אותם.

-------------------------------------------------------------------------------------

ביחד וכל אחד לחוד

“דיקטי” הוא שם החיבה של אחד היצורים המרתקים בעולם ‏(שמו המקורי: דיקטיסטליום דיסקודאום - Dictyostelium discoideum‏). זו אמבה שמסוגלת לנהל חיים כפולים - לפעמים כתא בודד ולפעמים כיצור רב־תאי, תלוי בנסיבות. בימים כתיקונם חיות האמבות באדמה כתאים בודדים, שחיים זה לצד זה, כל אחד בענייניו. אבל כשפורץ רעב והאמבות נכנסות למצוקה, כמה מהן מתחילות להפריש אותות כימיים שמתפשטים בסביבה.

האמבות השכנות קולטות את האות, נעות לעבר מי ששלח אותו ומתחילות לשדר אותו בעצמן, כך שהמסר מוגבר ומתפשט לפריפריה. מכל עבר נוהרות אל המרכז אמבות שמתקבצות ומצטופפות יחד בסצנה שנראית כמו מה שקורה באזור פארק הירקון קצת לפני הופעה של מדונה. גם המספרים חולקים אותו סדר גודל: מאה אלף משתתפים. כשתאי האמבות נפגשים, הם מתקשרים זה לזה, מוותרים על עצמאותם והופכים ליצור רב־תאי.

מכאן והלאה מתפקד היצור שנראה כחילזון כיחידה אחת. במשך שעות הוא זוחל לעבר פני השטח של האדמה, ואז קורה דבר מדהים: החילזון נעצר ו–20% מתאיו מתים מוות אלטרואיסטי לאחר שהתארגנו למבנה דמוי צינור. שאר התאים עוברים דרך הצינור עד לקצהו העליון, שם הם מתארגנים ככדור קטן, כך שהיצור נראה כמו סוכריה על מקל. רוח או זרם מים דק יפרעו את התאים שמרכיבים את הסוכריה, יפזרו אותם למקומות חדשים שבהם יש מזון, והתאים יתחילו שוב את חייהם כאמבות עצמאיות.

אמבת הדיקטיסטליום הופכת ליצור רב-תאי



תגובות

דלג על התגובות

בשליחת תגובה זו הנני מצהיר שאני מסכים/מסכימה עם תנאי השימוש של אתר הארץ

סדר את התגובות
*#
בואו לגלות את עמוד הכתבה החדש שלנו