יום רביעי, 18 בדצמבר 1996

הדברה : שיעור בביולוגיה משולבת - מיכל וסרמן-גולן

 

חומרי ההדברה הכימיים המסורתיים שוב אינם התשובה המוחצת למזיקים בחקלאות. רבים מהחרקים מצליחים לפתח עמידות לרעלים. הפיתרון: מימשק הדברה משולב, המטיל למערכה שתי פצצות חכמות - אוייבים טבעיים וחיידקים מפיצי מחלות


החקלאות, יציר כפיו ועמלו של האדם, איפשרה לו לרתום את החי והצומח לסיפוק צרכי אוכלוסיית כדור הארץ, המתרבה בקצב קדחתני. החקלאות הקונבנציונלית נועדה לספק כמויות מזון גדולות. החקלאות המודרנית, שעשתה הסבה מהשיטה הפוליקולטורית (גידולים שונים זה בצד זה) למונוקולטורית (שטחים נרחבים של גידול יחיד), הגבירה את חשיפתו של הגידול לפגעים שונים והביאה להתפרצות של מחלות ומזיקים.



השיטה המונוקולטורית יוצרת תנאים מלאכותיים, תוך הפרה חמורה של האיזון האקולוגי הקיים בטבע. כדי לשמור על הגידולים ולהפיק כמות מירבית של תוצר, מרססים את השדות בחומרים כימיים שונים, הקוטלים את החרקים גורמי המחלות.

חומרי הדברה כימיים בדרך כלל, אינם מיועדים לחרק מסויים, ויתרונם בכך שניתן באמצעות תכשיר אחד, לקטול מזיקים שונים. חסרונם בכך שהם פוגעים גם באוכלוסיית האוייבים הטבעיים של המזיק, טורפים וטפילים שתוקפים את המזיק, ומונעים את התרבותו. כיוון שמערכת ההדברה הטבעית בשדות המרוססים יצאה מכלל פעולה, נאלץ החקלאי להיעזר בהדברה הכימית באופן מתמיד ובכמויות גדולות, כדי למנוע התפרצות מגיפות של מזיקים.

זנים מסויימים של מזיקים מפתחים עם הזמן עמידות לחומרי הדברה. כתוצאה מכך החקלאי חייב להשתמש בכמויות מוגדלות של חומרי הדברה, דבר המייקר את השימוש בהם, לעיתים עד כדי חוסר רווחיות של הגידול. יתירה מכך, חומרי ההדברה הינם גורמים משמעותיים ביותר בזיהום הסביבתי. רבים מהתכשירים הנם שאריתיים. כלומר, כאלה שאינם מתפרקים בקלות ובמהירות, אלא גורמים זיהום קרקע ומקורות מים, חודרים לשרשרת המזון ופוגעים בדגה, בעופות וביונקים. נזק נוסף נגרם לאדם כאשר הוא ניזון מתוצרת חקלאית, הספוגה בשאריות חומרי הדברה. רבים אינם מקפידים על שטיפה יסודית של פירות וירקות. אך הבעיה חמורה יותר כשמדובר בחומרי הדברה, המגיעים למי ההשקיה, נספגים ברקמות הצמח ובכל מה שניתן לאכילה. במקרה זה, כמובן, שטיפה חיצונית של הפרי לא תועיל הרבה.


הפגיעים ביותר לחומרי ההדברה הם פועלי הייצור, המרססים והחקלאים. הרעל עלול לחדור דרך העור, מערכת הנשימה ומערכת העיכול. הנזק מתבטא בפגיעה במערכת העצבים (הגורמת שיתוק), בפוריות, ובמקרים קשים, גם בחומר התורשתי (DNA) ואכן, חלק מחומרי ההדברה ידועים כמסרטנים.

 

המידע זורם מהשדה

עם גבור המודעות הציבורית לנושאי בריאות ולשמירת איכות הסביבה, התחזקה ההכרה בכך שהפרה חמורה באיזון האקולוגי כרוכה במחיר כבד, מחיר שהדור הבא לא יהיה מסוגל ולא ירצה לשלם.

על רקע זה באה לעולם גישה חדשה, "חקלאות ברת-קיימא", המבוססת על התאמת המערכת החקלאית לסביבה. הרעיון המרכזי: לשלב בצורה היעילה ביותר הדברה ביולוגית, כימית פיסיקלית, תוך שמירה על כל מרכיבי הסביבה - אדמה, מים, אקלים, חי וצומח.

המדענים ואן-דן בוש ופלינט הגדירו כבר בשנת 1981 את המושג "מימשק הדברה משולב" (IPM), כאסטרטגיה המבוססת על מחזור החיים של המזיק, התנאים הדרושים למחייתו, המזיקים הטבעיים התוקפים אותו, ורגישותו לחומרי הדברה שונים.

מרכיב חשוב ביותר במערך זה הינו זרימת מידע מהשדה למרכז ההדרכה. המידע המצטבר מעובד על-ידי מומחים, אשר מנחים את החקלאים כיצד לנהוג בפועל בנושא ההדברה. השימוש בחומרי הדברה כימיים נעשה רק בלית ברירה, והדגש הוא על הקטנת המינונים והפחתת מספר הריסוסים העונתיים.

הריסוס נעשה רק כשאוכלוסיית המזיק מגיעה לסף הכלכלי (רמה הגורמת נזק שערכו עולה על הערך הכספי של ההדברה) בשיטה זו מושם דגש על הגברת השימוש בהדברה ביולוגית ומיקרוביאלית. תנאי הכרחי להצלחת השיטה הוא קיום שירותי הדרכה יעילים, שיהוו צינור להעברה שוטפת של ידע מהאקדמיה לחקלאי.

בישראל הגיעו להישגים נאים הודות לשירותי ההדרכה המעולים ולנכונות החקלאים ללמוד וליישם שיטות חדשות. הרקע האקולוגי להדברה הביולוגית, מבוסס על תיאוריית שיווי המשקל הדינמי של אוכלוסיות. צפיפות אוכלוסיה מסויימת בבית-הגידול, נקבעת על-ידי מספר גורמים, חלקם מנוגדים. מצד אחד, הפוטנציאל הביוטי (החיוני) של המין, השואף לריבוי אינסופי. מצד שני, 'התנגדות' הסביבה להתרבותו של מין אחד, הכוללת גורמים שמפחיתים את הילודה, מגבילים את מספר הצאצאים השורדים כמו תנאי אקלים קשים, תחרות על כמות מוגבלת של מזון, או התפתחות אוכלוסיית אוייבים טבעיים. מערכת דינמית זו מורכבת מרצף של תנודות ושינויים בלתי-פוסקים.

החקלאי צריך להיות קשוב לכל הפרה במצב שיווי המשקל, שהיא מעל 'הסף הכלכלי' ודורשת תיקון מהיר. ככל שיקדים לבצע את התיקון, כך יקטן הנזק. המידע לטיפול במערכת המשולבת צריך להיות זמין כל העת, דבר המחייב שיטות ניטור מתקדמות, מערכת תקשורת ממוחשבת ומאגרי מידע נרחבים. כאמור, הדברה כימית מפעילה כוחות אבולוציוניים אדירים, הגורמים לחלק מהחרקים לפתח עמידות לחומרי ההדברה, כתנאי להישרדותם. לעומתה, מימשק IPM הרבה פחות אגרסיבי. הוא אינו מכחיד את אוכלוסיית המזיקים עד האחרון, אלא שומר על יציבותה ויציבות אוכלוסיית האוייבים הטבעיים ברמת סף מסויים, כך שאם אוכלוסיית המזיק תפתח זנים עמידים לחומר ההדברה, יקרה הדבר בקצב מאוד איטי. מערכת כזו יכולה להתקיים באופן רווחי לטווח ארוך, מבלי לזהם את הסביבה בחומרי ההדברה.


מחוללי מחלה 'ידידותיים'

קיימות שתי מגמות עיקריות בהדברה ביולוגית של חרקים מזיקים. הראשונה מתבססת על שימוש בחרקים הטורפים את החרק המזיק (ומכאן כינויים 'אוייבים טבעיים'). החקלאי נדרש להתערב במקומות בהם אוכלוסיית האוייבים הטבעיים דלילה מידי או שאינה קיימת, ויש צורך לתגברה באמצעים מלאכותיים.

המגמה השנייה מבוססת על שימוש בגורמי מחלה, כגון חיידקים, נגיפים ופטריות הזורעים מחלות ומוות באוכלוסיית המזיק. גורמים אלה נמצאים באופן טבעי באוכלוסיית המזיק, אך לעיתים יש צורך לתגבר אותם באופן מלאכותי, בתנאי מעבדה. גורמי מחלות אלה מתמקדים במזיק ואינם פוגעים באוייבים טבעיים ובבעלי-חיים אחרים. מאידך, תכונה זו גורמת לכך שכל מין של מזיק מצריך טיפול פרטני והתאמה של גורם המחלה ותנאי הפצתה.

מחוללי המחלה מוגדרים "ידידותיים לסביבה". הם עצמם מתים או מתפרקים תוך זמן קצר בשדה על-ידי גורמים כמו טמפרטורה וקרינה על-סגולה של השמש, אינם מזהמים את הסביבה ולא חודרים לשרשרת המזון. בנוסף, גידולם בתנאי מעבדה הינו לרוב זול ויעיל, וניתן ליצרם באופן מסחרי ולאחסנם לפרקי-זמן ממושכים עד לשימוש.

ניתן לרססם בשדה בצורה פשוטה, באותן שיטות המשמשות להדברה כימית, אך חשוב להקפיד שהריסוס ייעשה בתנאי מזג אוויר כאלה, שיאפשרו לחיידק או לנגיף לשרוד. כמו כן, יש לפזרם בשדה רק כאשר מזיק היעד יהיה 'בשל' למיתקפה. לדוגמא, אם גורם המחלה תוקף רק את זחלי המזיק, צריך לתאם את מועד הריסוס לתקופה בה מרבית אוכלוסיית המזיק מצוייה בשלב הזחל.

שתי בעיות עיקריות כרוכות בשימוש בגורמי מחלה. האחת קשורה לעובדה שמיקרואוגניזמים, כגון נגיפים, אינם קוטלים את המזיק בו-במקום, אלא רק לאחר תקופת דגירה בגופו. בין לבין, אוכלוסיית המזיק ממשיכה לגדול ולחבל בגידולים החקלאיים.

מחקרים בתחום הביולוגיה המולקולרית בודקים את האפשרות לשנות תכונות מסויימות במיבנה הגנטי של הנגיף, כך שיוכל לקטול את החרק תוך זמן קצר יותר ובאופן יותר יעיל.

הבעיה השנייה היא חוסר היציבות של רבים מהמיקרואורגניזמים בתנאי שמש. כאשר מרססים אותם בשדה, הם מתים במהירות עוד לפני שהספיקו לתקוף את המזיק המיועד.

לאחרונה נעשו בארץ ניסיונות להשתמש בחומרי צבע בולעי קרינה. הדבר איפשר ייצוב הרעלן החלבוני של החיידק Bacillus thutgiensiensis, כך שיהיה עמיד לקרינת השמש. רעלן חלבוני זה קוטל מיגוון חרקים מזיקים מסידרת הפרפריים, הזבוביים והחיפושיות. בשיטה דומה יוצבו נגיפים קוטלי מזיקים חשובים כמו הפרודניה.

בארץ ובעולם משקיעים משאבים רבים בחקר חומרי ההדברה, תוך שמירה על איכות הסביבה. הידע הולך ומתרחב וחלקו מיושם לייצור תעשייתי בקנה-מידה נרחב. עם זאת, התהליך נמצא בראשיתו והדרך עוד רבה.


הנס האינדונזי - יותר אורז, פחות כסף

אחת ההצלחות המרשימות של "ממשק ההדברה המשולב (IPM) היתה באינדונזיה. בתחילת שנות ה־80 החליטה ממשלת אינדונזיה להגדיל את שטחי גידול האורז במדינה, מתוך כוונה להגיע לאספקה עצמית של כל הצריכה המקומית. אך בתוך זמן קצר ביותר התרבו גם המזיקים. שיעור הנזקים היה כה גבוה, עד שעל אף העלייה בשטחי הגידול, תלה ירידה ביבולים. הנזק נאמד במיליארד דולר, סכום שווה־ערך למנת האורז השנתית של שלושה מיליון איש. בדיקות שנערכו חשפו את הסיבה: שפע חומרי ההדברה חיסל את אוייביו הטבעיים של מזיק האורז, ובמקביל, פיתח האחרון עמידות לחומרי ההדברה.

בעקבות אסון טבע זה אימצה ממשלת אינדונזיה, בתמיכת האו״ם, את שיטת ההדברה המשולבת. האסטרטגיה היתה כפולה: היא הוציאה אל מחוץ לחוק לא פחות מ־57 חומרי הדברה שונים ובמקביל, שלחה 200 אלף חקלאים לקורס מזורז בבתי־ספר שדה, בנושא חשיבות ההדברה המשולבת ויישומה.

התוצאות לא איחרו לבוא. תוך שנתיים ירד היקף השימוש בחומרי הדברה כימיים בכמחצית. המשמעות הכלכלית המיידית היתה חיסכון של 50% בהשקעה הכספית שנדרשה לגידול האורז. מעבר לכך, בחוות שעברו להדברה משולבת, היתה עלייה של כ־15% ביבולים, לעומת חוות שהמשיכו בריסוס הכימי.

תוצאות דומות נצפו במספר ארצות נוספות במזרח הרחוק, שאימצו את שיטות ההדברה המשולבת. צריכת חומרי ההדברה ירדה בשיעור של 25% עד 80% ואילו היבולים עלו בשיעור של עד 23% . 


פורסם בירוק כחול לבן : ביטאון פורום המשק והכלכלה למען איכות הסביבה, 11, דצמבר 1996. 


יום שישי, 13 בדצמבר 1996

אסטרטגית השרדות חיידקית - מרית סלוין


עמידותם ההולכת וגוברת של החיידקים לאנטיביוטיקה היא נושא מוכר שאינו יורד מסדר היום הרפואי. הארסנל האנטיביוטי הולך ומתרוקן, והחיידקים ממשיכים ומכים. "אנו עדים למרוץ חימוש אבולוציוני בין החיידקים לבין האדם; אנחנו מנסים לפתח תרופות יעילות יותר שיקנו לנו יתרון במאבק נגד המחלות החיידקיות, ואילו החיידקים מפתחים ללא הרף אמצעים שיאפשרו להם להתגונן מפני החומרים התרופתיים שאנו מפתחים", אומר ד"ר איתן ביבי מהמחלקה לביוכימיה במכון וייצמן למדע. 

ביבי, עם תלמידת המחקר רותם אתגר, חשפו אסטרטגיית עמידות משופרת שפיתחו חיידקים כנגד תרופות אנטיביוטיות. אמנם יכולת עמידות כזו כבר התגלתה בעבר, אך מדעני המכון מצאו כי חיידקים יכולים להשתמש בה כדי להגן על עצמם מפני מגוון רחב יותר של תרופות.

תרשים של תא חיידק. בקרום התא ממוקמים שלושה סוגי "משאבות" המסוגלים לסלק מהתא חומרי רעל.
בהגדלה: החלבון MdfA מעוגן בתוך קרום התא. האזורים הצבועים ירוק הם חלקי החלבון החוצים את הקרום מצד לצד

מה טיבה של העמידות לאנטיביוטיקה? מתברר כי חיידקים משתמשים באסטרטגיות הישרדות שונות בתגובה להתקפתם בידי חומרים אנטיביוטיים. חלקם מפתח מנגנוני פירוק, למשל אנזימים שמפרקים את החומרים האנטיביוטיים - כך למשל נרכשת עמידות לפניצילין.

מנגנון אחר גורם לשינויים באתרי הפעולה של החומרים האנטיביוטיים, ומונע בכך את התוצאה ההרסנית הנובעת מהתקשרות זו. במקרים אחרים החיידק מסוגל לחסום את הקרום החיצוני שלו, ובכך למנוע מהחומרים האנטיביוטיים לחדור לתוכו. 

"נשק המגן" שגילו חוקרי המכון הוא חלבון הממוקם בקרום תא החיידק, שמסלק מהתא את התרופות האנטיביוטיות. החוקרים חשפו תהליכי עמידות לתרופות המתחוללים בחיידקי Escherichia coli. חיידקים אלו מצויים באופן רגיל במעי הגס של האדם, שם הם מסייעים בתהליכי עיכול; אך כשזנים מסוימים שלהם חודרים לאיברים אחרים בגוף (למשל לדרכי השתן), הם עלולים לגרום למחלות.

מזה שנים אחדות ידוע כי בקרום תא החיידק ממוקמים חלבונים המתפקדים כמעין "משאבות" המסלקות מהתא החיידקי חומרים שעלולים להזיק לו. מבחינת החיידק, תרופה אנטיביוטית שעלולה להמיתו היא חומר מזיק שראוי להרחיקו במידת האפשר. יכולתן של המשאבות המולקולריות הללו לזהות חומרים לא רצויים לחיידק מבוססת ככל הנראה על זיהוי תכונות פיזיקליות וכימיות, כמו למשל המטען החשמלי, המבנה של החומרים או יכולת התקשרותם לקרום התא.

חוקרי המכון גילו חלבון חדש שמעוגן בדופן התא של חיידקים מסוימים, המסוגל לסלק מגוון רחב של חומרים שאין ביניהם כל דמיון. בדרך כלל "משאבה" מולקולרית כזו מסוגלת לזהות חומר מזיק אחד, או לכל היותר כמה חומרים בעלי מאפיינים דומים. למעשה התברר כי חלבון זה, המכונה MdfA, הוא "משאבה" מולקולרית המסוגלת לזהות ולהרחיק את המגוון הגדול ביותר של חומרים מזיקים לחיידק. החוקרים גם מצאו שככל שהחיידק מייצר יותר חלבון, הוא נעשה עמיד יותר לתרופות. המנגנון המאפשר יכולת כזו, המכונה "תנגודת רב-תרופתית", אינו מובן לחוקרים.

"העובדות מונחות לפנינו, אך סימני השאלה רבים", אומר ד"ר איתן ביבי. "לא ברור לנו כיצד מצליח החלבון להכיר תרופות אנטיביוטיות כה רבות, ואיך הוא מסלק אותן מהתא". ברור לחוקרים כי החלבון אינו ממוקם בדופן תא החיידק על מנת לסלק מתוכו חומרים אנטיביוטיים, אך את מהות תפקידו הפיזיולוגי הם רק משערים. "יתכן שתפקידו לסלק מתא החיידק תוצרים רעילים שמתקבלים במהלך חילוף החומרים שלו, ובמשך הזמן 'התאים' את עצמו לסלק את התרופות למיניהן", אומר ביבי, ומוסיף כי מנגנון דומה קיים גם בתאים סרטניים שרוכשים עמידות לתרופות כימותרפיות.

גילויו של החלבון MdfA בחיידקים ממין אחד עשוי לרמוז על מציאות מולקולות דומות בחיידקים ממינים אחרים. החלבון החדש ישמש את המדענים ללימוד תופעות התנגודת הרב-תרופתית אשר הבנתה חיונית לשם תכנון תרופות שיפגעו במערך ההגנה שפיתחו  החיידקים, ובכך ייחשפו החיידקים שוב להשפעתן של תרופות אנטיביוטיות קיימות.

ההתמודדות עם עמידותם המתוחכמת של החיידקים לאנטיביוטיקה דורשת נקיטת גישות שונות לחלוטין, ובמהירות. אחת הגישות החדשניות היא השיטה הגנומית. בשיטה זו סורקים את הגנום (החומר הגנטי) של החיידקים גורמי המחלות ומחפשים בו אתרים חיוניים למהלך חייהם, כמו למשל אנזימים האחראים לשכפול ה-DNA, או חלבונים הבונים את קרום התא וכדומה. נגד אתרים אלו מנסים לפתח תרופות שיפגעו בהם, ובדרך זו יביאו לחיסול החיידקים. טכניקות אלו מיושמות היום בחיפוש תרופות לנגיף האיידס. במקביל מחפשים החוקרים אחר רצפים של DNA שמקודדים לחלבונים גורמי אלימות בחיידק. לאחר שיימצאו החלבונים הללו ינסו החוקרים ליצור חלבון או אנזים שיעכב או יסתור את גורם האלימות. אנטיביוטיקות המבוססות על הגישה הגנומית מצויות היום בשלבי מחקר ראשוניים.


הטבע אף הוא משמש כר מחקר לחיפוש מקורות אנטיביוטיים חדשים. החומרים האנטיביוטיים שמשמשים עד היום מקורם בפטריות או בחיידקים. עתה חברות התרופות מנסות למצוא פעילות אנטיביוטית ביצורים חיים עילאיים יותר, כמו דבורים וחגבים, וגם בצמחים ובאצות. למשל, נמצא כי קיבת הכריש מכילה חומר המכונה סקוולמין, המגלה פעילות אנטיביוטית.

בתקווה למצוא מוצא מהסבך מנסים מדענים לפתח תרופות שאינן אנטיביוטיות. אחת מהן מכונה "נוגדנים דו-ייחודיים". אלה הן מולקולות מורכבות שבהן אזור אחד מכיר את החיידק, ואזור שני מכיר תאים בולעניים ממערכת החיסון. מולקולות אלו משגרות את החיידקים האלימים ישירות ללוע התאים הבולעניים. אך עד שתרופות חדשות ייכנסו לשימוש נראה כי הדרך היחידה להתמודד עם המצב היא להשתמש בתרופות האנטיביוטיות בצורה נכונה במקרי הצורך.


פורסם ב"גליליאו" 19, נובמבר/דצמבר 1996

יום שבת, 7 בדצמבר 1996

כרוניקה של מוות ידוע מראש - מרית סלוין


אלטרואיזם בחברות שנקלעות לתנאי מצוקה היא התנהגות מוכרת. מסתבר שמצבים כאלה אינם מוגבלים לחברה אנושית או לבעלי חיים עילאיים, אלא מצויים גם באוכלוסיות של יצורים ירודים דוגמת חיידקים. מושבת חיידקים שמצויה במצוקה תזונתית מתחילה להצטמק - מקצת הפרטים בה מתים, ובמותם מצווים את החיים לזולתם.


בספרות המדעית לא תוארה עד כה מערכת כזו, והראשונים שתיארו אותה ומפרסמים אותה לראשונה הם הפרופסורים חנה אנגלברג-קולקה מהמחלקה לביולוגיה מולקולרית בביה"ס לרפואה של האוניברסיטה העברית והדסה ועמיתה גד גלזר מהמחלקה לביוכימיה של התא. (על התאבדות באצות חד-תאיות ובעובש ראו: גליליאו 18 עמ' 5; על התאבדות בתאים של יצורים עילאיים ראו: גליליאו 17 עמ' 10).


Figure 1
תרשים מולקולרי של המערכת
PLOSgenetics

"בתוך כל תא בעל גרעין מצויה פצצת זמן שקובעת מתי התא ימות", אומרת פרופ' אנגלברג-קולקה. "אלה הם גנים מיוחדים המכילים 'מרשם' להתאבדות, שמופעלים בשלב מסוים של חיי התא. אפשר לומר שתהליך ההתאבדות העצמית, המכונה בפי המדענים אפופטוזיס, מלווה את התא לאורך כל חייו, ועל כך מדובר רבות בשנים האחרונות".

אנגלברג-קולקה וגלזר, שעובדים במערכות חיידקים (שהם תאים חסרי גרעין), חשדו בקיומה של מערכת כזאת גם בחיידקים, שפועלת בתנאים של מצוקה תזונתית. "ידוע מזמן כי בתנאי רעב נוצרת בחיידקים מולקולת סיגנל מיוחדת שפועלת על קבוצת גנים כמו מפסק - מפעילה גנים או משתקת אותם", אומר פרופ' גלזר. מולקולת הסיגנל היא תוצר של גן שאותו חוקר פרופ' גלזר זה שנים רבות. גלזר מצא כי גן זה משתייך לקבוצה שלמה של גנים, שביניהם יש כאלה המקודדים לשני חלבונים קטנים שמהותם לא הייתה ברורה, ולכן הוא כינה אותם "מה זה", וכך הם מכונים עד היום בספרות המדעית - mazE ו- mazF.

שני הפרופסורים הראו, בעבודה משותפת, כי שני הגנים האלה אחראים למוות מתוכנת של חיידקים. "התברר לנו כי תוצר הגן mazF הוא חלבון רעיל לתא - הוא הורג את התאים וממיס אותם, ומשך חייו ארוכים. לעומתו החלבון השני mazE מבטל את הרעילות והוא קצר חיים. לכן, בכדי לשמור את התא בחיים, צריך להיווצר באופן מתמיד החלבון קצר החיים", אומרת פרופ' אנגלברג-קולקה. בתנאי רעב נוצרת מולקולת הסיגנל שמעכבת את ייצורם של שני החלבונים. החלבון הרעיל, בשל היותו ארוך חיים, נשאר בתא, אולם חברו קצר החיים נעלם במהירות, ולכן אינו מבטל את הרעילות והתא מת. "זוהי מערכת של התמכרות", אומרת פרופ' אנגלברג-קולקה, "התאים 'מכורים' ליצירת החלבון קצר החיים, כי בכך נעוצה מהות קיומם".

על סמך מערכת זו הציעו החוקרים מודל של מוות מתוכנת בתנאי מצוקה, שבמרכזו יש הסתכלות על מושבת החיידקים לא כאוסף של יצורים אינדיבידואלים אלא כאוכלוסיה מעורבת עם יחסי גומלין בין חבריה. בשעת מצוקה מקצת מהאוכלוסיה סובלת יותר, רמת מולקולת הסיגנל בתוכו גבוהה, המפסק מופעל והתאים מתים בגלל התהליך המתוכנת. "אלה שמתים מקריבים את עצמם למען קיומם של השאר, זהו אלטרואיזם במלוא מובן המילה", אומר פרופ' גלזר. "התאים המתים מתמוססים ומשחררים חומרי מזון לסביבה, ובכך מספקים במותם מזון לחבריהם שנותרו חיים. שחרור חומרי המזון עשוי גם לשמש אות התראה על התקרבות תנאי מצוקה".


האם האלטרואיזם מקרי או מכוון? מי ימות ומי ישרוד? אלו עדיין שאלות פתוחות שאותן חוקרים עתה שני הפרופסורים. בטווח הארוך, אם יתברר כי ההתאבדות העצמית ניתנת להכוונה, ניתן יהיה להשתמש בה לצורכי ריפוי במקום תרופות אנטיביוטיות. אמנם, מנקודת המבט של הפרט והאוכלוסיה, תהליך ההתאבדות העצמית אינו משתלם, אבל אם מסתכלים על התהליכים מנקודת מבט אבולוציונית, הרי שבסוף התהליך שורדים הטובים ביותר - אלה שעמידים לתהליך ההתאבדות.

פורסם ב"גליליאו" גיליון 19, נובמבר/דצמבר 1996.

יום שישי, 6 בדצמבר 1996

חיידקים ההופכים פסולת נייר לדלק - רפאל איקן


בעולם וגם בארץ גוברת המודעות לאגירת פסולת נייר וקרטון במכלים המיועדים לכך ומחזורה מחדש לנייר. אולם יש לנייר גם "ייעוד" נוסף: בעשור האחרון פותחו תהליכי תסיסה ההופכים נייר לכוהל אתילי (אתנול) - מוצר היכול לשמש תוסף לדלק מכוניות, הכוהל האתילי מסייע לבערה יעילה ונקייה של הדלק, ובכך תורם להפחתת הזיהום הסביבתי.



עד כה נהגו להפוך נייר משומש לכוהל אתילי באמצעות שמרים וכמה אנזימים נוספים, שעלותם גבוהה. עתה מצאו חוקרים כי גנים המעורבים בתהליך זה מצויים בחיידק Zynomones mobilis. במקסיקו , חיידק זה משמש להתססת צמח האגבה, לצורך הפקת משקה כוהלי קל, הדומה לטקילה. בחיידק מיוחד זה יש אנזימים הדומים לאלו המצויים בשמרים והקשורים בהפיכת סוכרים לכוהל. הואיל והחיידק אינו מסוגל להתקיים בסביבה של פסולת נייר, הושתלו הגנים שלו (המפקחים על ייצור האנזימים ליצירת הכוהל האתילי), בחיידק עמיד יותר, המכונה Klebsiella oxytoca p2. זן זה שלחיידק מצוי לרוב בשפכים של מפעלים להפקת נייר, והשימוש בו הפך פסולת נייר לכוהל אתילי בניצולת גבוהה.

תחילה מכינים מהנייר עיסה, בעזרת חומצות מהולות, שממיסות את התאית, המצויה בדפנות של תאי העצים וכמובן בנייר. הוספת אנזימים מסוג הצלולאזות הופכת חומרים פולימריים אלו לסוכרים. לאחר מכן, מוסיפים את החיידק היוצר כוהל אתילי. העלות של שיטה זו היא כ-8 סנט לליטר של כוהל אתילי, ואילו העלות של שימוש באנזימי שמרים היא כ-30 סנט לליטר. כשמוסיפים כוהל אתילי לדלק מכוניות, עושים זאת בריכוז של כ-15%. בארה"ב לבדה מוסיפים לדלק מכוניות כ-4 מיליארד ליטר כוהל אתילי בשנה.

פורסם ב"כמעט 2000" 11, עמ' 45, קיץ 1996.


יום שבת, 23 בנובמבר 1996

שיא (C) הבריאות ואי (E) חולי - צבי עצמון


במשך שנים הצטברו והלכו עדויות לכך שלחלקיקים מחמצנים קצרי־קיום - רדיקלים חופשיים - תפקיד מפתח בתהליכי הזדקנות של רקמות ובהתפתחות של מחלות כלי דם. מאחר שהם קצרי קיום, קשה היה ״לתפוס על חם״ רדיקלים חופשיים מחמצנים ולעקוב אחריהם באופן כמותי. והנה, ב־1990 זוהתה קבוצת חומרים יציבים, המכונים איזופרוסטנים, שהם תוצרים ייחודיים של חמצון שומנים בגוף. מבדיקות ריכוזי האיזופרוסטנים ניתן ללמוד על כמות המחמצנים קצרי הקיום והחמקמקים - הרדיקלים החופשיים, הנוצרים בגוף. 

בשנת 1995 הוכח כי האיזופרוסטנים מרובים יותר בגופם של מעשנים מאשר הלא־מעשנים; ואכן, ידוע כי העישון ״תורם״ לגוף כמויות גדולות של חלקיקים מחמצנים. גארט פיצ׳גרלד (FitzGerald). ועמיתיו מאוניברסיטת פנסילבניה בפילדלפיה בדקו את ריכוז אחד האיזופרוסטנים בשתן של מעשנים. התברר כי בעקבות התנזרות בת שלושה שבועות מעישון, תוך ״פיצוי״ הנבדק במדבקות ניקוטין ירד הריכוז ברבע, אך עדיין נותר גבוה במידה ניכרת משל לא מעשנים. ירידה דומה נתקבלה בקבוצה אחרת של מעשנים "כבדים" שלא התנזרו מעישון, אך הקפידו ליטול מדי יום שני גרם של חומצה אסקורבית, הידועה יותר בשם ויטמין C. ויטמין זה הוא חומר מחזר (מונע חמצון) ידוע. ירידה בכמות תוצרי חמצון בשתן נתגלתה גם בקבוצה אחרת של מעשנים, שנטלו תערובת של ויטמין C וטוקופרול (ויטמין E), שגם הוא חומר מחזר. מתברר כי הוויטמינים מונעי החמצון עשויים להיות לתועלת לא רק למעשנים כבדים אלא גם ללא־מעשנים. באלז פריי (Frei) ממכון הלב וכלי הדם של אוניברסיטת בוסטון מצא ירידה בכמות האיזופרוסטנים באנשים לא־מעשנים שנטלו ויטמין E. 

ויטמינים
Oregon state university

לאחרונה התברר כי נטילת ויטמין C משפרת במידה ניכרת את תגובת כלי הדם לתרופות המרחיבות כלי־דם; בכך יש משום תרומה לשיפור בהספקת הדם.

אז אם טרם חדלת מן העישון, חשוב מאוד להקפיד, לפחות, על נטילה של כמות מספקת של הוויטמינים המחזרים C ו-E.

ועוד: מחקרים מעידים על כי נטילת ויטמין E, בכמויות העולות על אלו הכלולות בגלולות רב־ויטמינים מקובלות, מקטינה בגיל המבוגר את הסיכוי להתקף לב, להופעת סרטן ואף להתפתחות ירוד (קטראקט); ובכלל - מגדילה את תוחלת החיים. ממצא אחרון זה הוכח במחקר שערכו חוקרים מהמכון הלאומי האמריקני לחקר ההזדקנות, שבראשם עמדה קתלין לוזונצי
(Losonczy). החוקרים עקבו במשך שש שנים אחר מצב בריאותם של 11 אלף בני אדם שגילם נע בין 67 ל־105 שנים. התברר כי מי שנהג ליטול קופסיות (קפסולות) של ויטמין E סיכוייו למות במהלך תקופת המעקב מהתקף לב היו רק מחצית מאלה של מי שלא נטל קפסולות של ויטמין E. ולבו של מי שנטל ויטמין E תקופה ממושכת היה בריא אף יותר.

סיכוייו של אדם כזה למות מסרטן במהלך אותה תקופה, 40 אחוזים בלבד מסיכויו של מי שכלל לא נטל קפסולות ויטמין E.

האם לא הגיע זמן לקבוע לוויטמין E את השם העברי ויטמין אי־חולי?


פורסם ב"גליליאו" 19, נובמבר/דצמבר 1996

יום שבת, 9 בנובמבר 1996

הנגיף והדיכאון - צבי עצמון


במשך מאות שנים ייחסו בני אדם את מחלות ההתנהגות (״מחלות הנפש״) לעונשים שנגזרו משמים, או לפעולות נקם מרושעות של שדים ומכשפות. בימי פרויד ופריחת הפסיכואנליזה הופנתה אצבע מאשימה להדחקות של טראומות קשות מן העבר. מאוחר יותר הושם דגש על הפרעות ביוכימיות ומבניות של תאי המוח. 

דיכאון
Sander van der Wel, wikimedia commons

והנה, קבוצה של חוקרים מחזקת עתה חשד שלפיו סוגים מסוימים של מחלות התנהגות נגרמים - או לפחות מתפרצים מן הכוח אל הפועל - בעקבות זיהום נגיפי. חוקרים ממכון קוך בברלין, בראשות ליב בודה (Bode), בודדו נגיף בורנה (Borna) מגופם של אנשים הלוקים בהפרעות מצב־רוח קשות: תסמונת הדיכאון הקשה ועייפות כרונית, המחלה הדו־קוטבית (מניה־דפרסיה) וכן - התנהגות דיבוקית־כפייתית (אובססיבית־קומפולסיבית). 

נגיפי הבורנה הם נגיפי RNA חד־גדילי (בכך הם דומים לנגיפי הנזלת). זנים שונים של נגיפי בורנה פוגעים בכבשים ובפרות, וכן בסוסים ובחתולים. סוס שנדבק בנגיף הבורנה הסוסי עלול לאבד את מרצו להפוך אפתי וישנוני.  מאחר שהנגיפים מזוהים במוח, משערים כי התופעות אינן סתם ביטוי לתחושה כללית רעה המאפיינת כל מחלה, אלא פגיעה ספציפית בתפקוד תאי מוח, הקשורים למצבי ערנות ופעילות. חתולים שנפגעו בנגיף בורנה חתולי מאבדים שיווי משקל, והופכים מדוכאים ואפתיים. 

בתגובה למאמרם של חוקרי מכון קוך שהתפרסם בכתב העת לפסיכיאטריה מולקולרית (יולי 96׳) מביעים חוקרים אחדים ספקנות רבה. לעומתם, אחרים מציינים דווקא כי מחקר זה מוסיף נדבך נוסף לרשימה של עדויות הקושרות נגיפים למחלות התנהגות: יש הקושרים סכיזופרניה לחשיפת העובר, בעודו ברחם, לנגיף השפעת; בכ־20 אחוזים מקרב הנגועים בנגיף האיידס (HIV) מתרחשת הידרדרות נפשית עד כדי שיטיון (דמנטיה).

חוקרי מכון קוך משערים כי נגיפי הבורנה המועברים בקרב אוכלוסיית האדם מעוררים התקפי דיכאון ופגיעות התנהגותיות אחרות רק בקרב מי שהם רגישים מלכתחילה, למשל - עקב מערך גנים מסוים. 

אין עדיין הערכות בדבר האפשרות של מעבר זני בורנה מבעלי־חיים לאדם, ומנגנוני מעבר של נגיפי בורנה מאדם לאדם. אך זיהוי הנגיפים באנשים חולים ופענוח מבנה ה-RNA הספציפי להם עשוי לתרום לבירור שאלות אלו, וגם לסייע בעתיד באבחון ואולי אף לשיפור מצב התברואה ופיתוח של שיטות ריפוי. 

פורסם ב"גליליאו" 19, נובמבר/דצמבר 1996

יום חמישי, 24 באוקטובר 1996

״הפרה המשוגעת״ ־ קוף אחרי בן-אדם - צבי עצמון


מספר חולים חריגים שאובחנו בשנה־שנתיים האחרונות בבריטניה כלוקים במחלת המוח הספוגי על־שם קרויצפלד־יעקב, הגבירו במידה רבה את החשש מפני התפרצות המחלה לממדים של מגפה. תהליך זה עשוי לקרות בגלל מעבר של גורם המחלה - חלקיק הפריון (ראו: ״חידת הפריונים״, גליליאו 15, עמי 17), מפרות שלקו במחלת מוח הבקר הספוגי (״הפרה המשוגעת״) לבני־אדם. מחלת הפרה המשוגעת נתגלתה בבריטניה ב־1986; באותה שנה אובחנו 12 מקרים. המספר עלה בצורה תלולה, ובשנת 1992 - שנת השיא — אובחנו כ־43,000 (!) מקרים. מאז חלה ירידה.

פרה חולה במחלת הפרה המשוגעת - סימן אופייני, חוסר יכולת לעמוד.
המקור: משרד החקלאות של ארצות הברית - מוויקיפדיה


מספר החולים החדשים בבריטניה איננו חריג כשלעצמו - המחלה פוגעת בערך באדם אחד מכל מיליון איש בשנה ואולם הגיל הצעיר יחסית של הנפגעים, וקצב התפתחות המחלה ומהלכה, הס שמייחדים את הנפגעים החדשים באנגליה כ״חריגים״, והם שהגבירו את החשש שמא מדובר בהדבקה שמקורה בבקר חולה. אם אכן מדובר בגורם פתוגני שעבר מן הפרות אל בני האדם, הרי שמספר החולים עלול לעלות בצורה תלולה בשנים הקרובות, במקביל (תוך פיגור של שנות הדגירה של המחלה) לעלייה התלולה בתחלואת הבקר בתחילת שנות התשעים. יש לציין כי אף לא אחד מן החולים היה חשוף להדבקה מאדם נגוע - אף לא אחד מהם נותח במוח או בעצבים, באף לא אחד מהם נעשתה השתלה ואף לא עירוי דם. לעומת זאת כולם אכלו בשר בקר, פרט לאחד שהיה צמחוני במהלך 5 השנים שלפני התגלות סימני המחלה, אלא שקודם לכן אכל בשר (זמן הדגירה של המחלה נמדד בשנים רבות). 

ואכן, דיווח של שני החוקרים, קוריו לסמסאז וג׳ון־פיליפ דסלי (Lasmeszas, Desly) באחד מגליונות Nature האחרונים רחוק מלהרגיע. בשנת 1991 החדירו שני החוקרים מעט רקמת מוח שמקורה בפרות חולות למוחות של קופי רזוס. כעבור שלוש שנים התגלו בקופים סימני מחלה מובהקים, דומים לאלה של חולי קרויצפלד־יעקב. לאחר מותם נבדקו מוחות הקופים, ואכן נתגלו בהם מוקדי הרס דומים מאד לאלה שנתגלו בחולים הבריטים. מסקנה בלתי נמנעת היא כי המחלה עלולה לעבור ממוח של פרה נגועה למוח של פרימאט (פרימאטים — הקבוצה הזואולוגית הכוללת קופים ובני־אדם) — במקרה זה קופי רזוס, ומכאן החשש הכבד כי המחלה אכן עלולה לעבור מן הבקר הנגוע אל האדם.

 פורסם ב"גליליאו" 18, ספטמבר/אוקטובר 1996

יום שלישי, 22 באוקטובר 1996

מיקסובקטריה - ביולוגיה מולקולתית וקבלת החלטות - אבשלום פלק



קבוצת ה-myxobacteria הינה קבוצה של מתגים גרם-שליליים החיים בקרקע ובעלי מחזור חיים ייחודי. החיידקים ניזונים מחומצות אמינו, המהוות עבורם מקור בלעדי של פחמן, חנקן ואנרגיה. את חומצות האמינו הם משיגים ע"י עיכול הידרוליטי של חלבונים, בעיקר חלבוני חיידקים, באמצעות פרוטיאזות חוץ-תאיות. החיידקים בעלי כושר תנועת גלישה (gliding) ומופיעים כנחילים (swarms). כאשר מקורות המזון בסביבתם מדלדלים, עוברים החיידקים תהליך התפתחותי, ששלביו הם התקבצות (aggregation) ויצירת "גופי פרי", בתוכם עובר חלק מהחיידקים תהליך התמיינות לנבגים. הנבגים רדומים פיסיולוגית ועמידים להשפעות סביבה מזיקות. כך הם "מעבירים" את ה"זמנים הקשים", כשהם מקובצים בגוף הפרי, עד שמתקיימים תנאים לנביטה ותחילת מופע וגטטיבי חדש (1).


נחשפתי לראשונה לקבוצת חיידקים מרתקת זו כסטודנט צעיר למיקרוביולוגיה. החיידקים סקרנו אותי מבחינת מדעית וכן היה בהם להלהיב את הדמיון - היה לנו סרט בו הוצגו נחילי מיקסובקטריה טורפי חיידקים באור אלים במיוחד. אורח החיים שלהם מהווה מודל לתהליכי התפתחות והתמיינות, אולם המיוחד והמעניין הוא התפקיד החשוב של החיים בחברותא, ויחסי הגומלים הבין- תאיים, לא רק במופע הוגטטיבי אלא גם ב"קבלת ההחלטות" הנוגעת לתהליך ההתפתחותי.

החיידק Myxococcus xanthus הינו הנציג הנחקר ביותר בהיבטים הפיסיולוגיים, הגנטיים והמולקולריים של מחזור החיים בקבוצה זו. בקרת ההתפתחות נחקרה בעיקר ע"י Dale Kaiser וקבוצתו (2,1). בחינה גנטית ומולקולתית של מוטנטים רבים, בהם התהליך ההתפתחותי פגום, הראתה שבקרת התהליך והפעלתו דורשים ביטוי של גנים רבים ברצף, כשאחדים מהם זוהו כבקרים של התהליך. עיקרי הממצאים, הדנים בבקרת ההתפתחות בחיידק ע"י צפיפות והרעבה, מוצגים בסקירה שפורסמה לאחרונה ע"י Heidi Kaplan ו-Lynda Plamann (מקור 2) שהחלו במחקר במעבדתו של קייזר והמשיכו בכך במעבדותיהן שלהן. התוצאות, אותן אפרט להלן, מתכנסות למודל לוגי המכליל את התגובה לשני הגורמים הללו.



מחקרים פיסיולוגיים הראו שה"החלטה" על התפתחות מותנית בצירוף של דלדול קרקע המזון וצפיפות מוגדרת של התאים בנחיל. קיום רק אחד מתנאים אילו אינו מספיק לתהליך ההתפתחות: במצב של הרעבה וצפיפות נמוכה, ימשיכו התאים בגידול איטי עד שצפיפותם תגיע לרמת הסף הדרושה להתפתחות. הקריטיות של הצפיפות נובעת מדפוס התזונה של החיידק: התאים הוגטטיביים ניזונים מעיכול חלבונים ע"י פרוטיאזות חוץ-תאיות, שריכוזן במצע הגידול ביחס ישר לצפיפות החיידקים המפרישים אותן. השמרות הנבגים בגופי פרי מוודאת שעם הנביטה יווצרו אוכלוסיות צפופות במידה שתאפשר תזונה יעילה (1).



המוטנטים הפגומים בבקרת ההתפתחות ע"י יחסי גומלין בין תאים,שלא יצרו גופי פרי אלא בנוכחות חיידקים נורמליים או נושאי מוטציות בגנים אחרים, נחלקו לחמש קבוצות: asg, bsg, csg, dsg ו-esg. באמצעות המוטנטים מקבוצה asg, שלא יצרו גופי פרי אלא בנוכחות חיידקים נורמליים ומוטנטים כנ"ל או בהוספת נוזל תרבית "משומש" מחיידקים שייצרו גופי פרי, הוכח קיומו של פקטור חוץ- תאי, שכונה A-signal. הפקטור זוהה כמורכב מפרוטיאזות, המופרשות ע"י החיידקים, וחומצות אמינו, שמציאות כ"א מהן בריכוז מינימום של 0.01mM הכרחית להתפתחות. החוקרים הציעו שהפקטור, המופרש ע"י החיידקים בהרעבה, מהווה "סמן" בין-תאי לצפיפות תאים מתאימה ליצירת גופי פרי.




המוטנטים מקבוצת asg נחלקו לשלושה סוגים - asgA, asgB, asgC. הגנים המתאימים שובטו ואופיינו כאשר asgA זוהה על פי רצף הבסיסים שלו כגן לחלבון המעביר אותות במערכת תרגום אותות מטיפוס two-component system, דגם תרגום והעברת אותות נפוץ בעולם החיידקים. הגן asgB זוהה כגן לחלבון הנקשר ל-DNA ומשתתף בבקרת שיעתוק של גנים. הגן asgC זוהה כגן המקודד פקטור SIGMA, אף הוא חלבון המשתתף בשיעתוק. מבין הסמנים לביטוי גנים במהלך ההתפתחות, נבחר כמודל סמן אחד, 4521, המתבטא תוך 1-2 שעות מתחילת ההתפתחות בתאים נורמליים. ביטוי סמן זה, (שנוצר ע"י איחוי עם גן ל-ביתא גלקטוסידאז שהוחדר ע"י הטרנספוזון Tn5-lac), מותנה בקיום הרעבה ו-A-signal.

ע"י מוטנטים בהם נעקפת הדרישה לפקטור A בבקרת ההתפתחות בחיידקים נורמליים ומוטנטים הדורשים אותו, זוהו שני גנים שבמצב נורמלי מקודדים דכאנים של תהליך ההתפתחות. גנים אילו כונו sasB ו-sasA. הגן 4521, אותו הזכרנו קודם, מופעל גם כאשר מצטבר בתאים הנוקליאוטיד ppGpp הן בעקבות הרעבה לחומצות אמינו או באופן מלאכותי בגזעים בהם נעשה הטיפול הגנטי המתאים.

נוקליאוטיד זה מופיע בתאי חיידקים במצב של הרעבה לחומצות אמינו, ומזוהה כבקר של סינתיזת RNA בהרעבה ( stringent response) וכנראה גם של תגובות נוספות להרעבה. יש לציין שהגן המייצג 4521 מבוקר ע"י ppGpp באופן ישיר, בנוסף לבקרה ע"י A (מקורות 3,2).

התופעות והממצאים שתוארו נכללים במודל הבא:
במצב של גידול רגיל, הגנים הקשורים לתהליך ההתפתחות מדוכאים במנגנון בו מעורבים תוצרי הגנים sas. עם הידלדלות מצע הגידול, הנוקליאוטיד ppGpp משרה סדרת תגובות להרעבה, ביניהן יצור והפרשת הפרוטיאזות של סמן A (בתווך הגנים ממשפחת asg), המפרקות חלבונים של החיידק ומייצרות את חומצות האמינו שריכוזן מהווה מדד לצפיפות. חומצות האמינו בריכוז מתאים, מנטרלות את הפעולה המדכאה של תוצרי הגנים ממשפחת sas ומאפשרות לתגובה ההתפתחותית להרעבה "לרוץ".


המנגנון המוצע לבקרת יצורו של הסמן A ע"י תוצרי הגנים מקבוצת asg הינו פוספורילציה עצמית של החלבון AsgA המהווה סנסור להרעבה, ומעביר את האות המולקולרי לפקטורי שיעתוק (AsgB ואחרים) הגורמים להפעלת הגנים הדרושים ליצירת הפרוטיאזות והפרשתן.

לסיכום - בקרת הסמן הגנטי 4521 ע"י תגובת ההרעבה מחד וסמן הצפיפות מאידך מראה כיצד החיידק "בוחן" את תנאי הסביבה ומגיב רק כאשר מתקיימים שני התנאים הדרושים. אם נרצה - זהו מנגנון חישובי בו מתבצעת הפעולה הלוגית "AND". כאן ברצוני לציין שהמודל שהוצג כאן אינו שלם ופרטים רבים עודם טעונים בירור. תהליך ההתפתחות החיידק הנדון מורכב ומבוקר ע"י מנגנוני ויסות נוספים לאילו שתוארו כאן.

גנים המבוקרים ע"י צפיפות האוכלוסיה אינה תופעה יחודית למיקסובקטריה. בעולם החיידקים ידועים מקרים נוספים בהם תפקודים הקשורים בסינארגיזם מבוקרים ע"י צפיפות, באמצעות פקטורים המופרשים ע"י החיידקים עצמם, כמו מערכת ההארה בחיידקים מאירים סימביונטים, טוקסינים של Pseudomonas ועוד (4). המיוחד במיקסובקטריה הוא השילוב של צפיפות והרעבה.

השוואה בלתי נמנעת היא ל"עובש" .Dictyostelium disciodeum זהו מיקרואורגניזם איקריוטי, שמחזור חייו, הכולל שלב וגטטיבי בצורת אמבות חד-תאיות, והתקבצות, בעת הרעבה לחומצות אמינו ל- slug רב-תאי שסופו גוף-פרי המכיל נבגים. מחזור החיים דומה מאוד למחזור החיים של M. xanthus. אולם - המנגנונים המולקולתיים הקולטים אותות חיצוניים ומתרגמים אותם לביטוי גנים הם "איקריוטיים" ודומים לאילו שבתאי בעלי חיים (5), בעוד שהמנגנונים המקבילים ב-M. xanthus הם מהדגם החיידקי: לפנינו דגמי פתרון מולקולתיים שונים לאותה בעייה ביולוגית. במלים אחרות - יישום "חישובי" שונה לאותה בעייה לוגית, תוך שימוש במנגנוני תרגום אותות טיפוסיים לכל ממלכה.

רשימת ספרות
  1. Kim,S.K.,Kaiser,D.,and Kuspa,A, 1992. Control of cell density and intercellular signaling in Myxococcus developmnet. Ann. Rev. Microbiol., 117-139.
  2. Kaplan,H.B., and L. Plamann, 1996. A Myxococcus xanthus cell density sensing system required for multicellular development. FEMS Microbiol. Letters,139,89-95. (Reprinted in FEMS Microbiology Alert, no. 40).
  3. Singer,M and Kaiser,D, 1995. Ectopic production of guanosine penta-and tetraphosphate can initiate early developmental gene expression in Myxococcus xanthus. Genes & Dev., 9, 1633-1644.
  4. Fuqua,W.C.,Winans,S.C.,and Greenberg,E.P., 1994. Quorum sensing in bacteria:the LuxR-LuxI family of cell density-responsive transcriptional regulators. J.Bacteriol., 176, 269 - 275.
  5. Gross,J.D., 1994. Developmental decisions in Dictyostelium discoideum. Microbiol. Rev., 58, 330-351.

פורסם ב"חדשות ISM" - בטאון האגודה הישראלית למיקרוביולוגיה, 22, אוקטובר 1996.


יום חמישי, 17 באוקטובר 1996

יריה באפלה - ג'ון כהן


האם תרכיב חיסון לאיידס מוכן לשימוש בעולם הרחב? תשובת ממשלת ארה״ב: לא. אבל בתאילנד, שם המצב נואש, יתחיל בקרוב הניסוי הראשון רחב הממדים.


ערב אחד בספטמבר האחרון התכנסו שלושה תריסרים של מומחי איידס בחדר הישיבות של מלון פאנג־סואן־קיו בעיר צ׳אנג מאי שבצפון תאילנד. בחון השתוללה סופת רעמים, ובחדר הישיבות החלו המומחים להכין את התשתית לאחד המהלכים הרפואיים המשמעותיים ביותר בזמננו: ניסוי אנושי רחב היקף בחיסון למחלת האיידס. אף שבמהלך עשר השנים האחרונות הוזרקו יותר מ־36 חיסוני איידס שונים ל־2000 בני אדם, אף אחד מהם לא עבר עדיין את שלבי הניסוי שיכולים להעיד אם החיסון אכן מועיל. עתה עומדים החוקרים להתחיל בניסויים אלה (המכונים ניסויים קליניים) בתחילת 1997. הם יעשו זאת בתאילנד, אחת המדינות שנפגעו קשה בהתפרצות העולמית של האיידס.

שני חיסונים שנבחנו לשם ביצוע הניסוי ויוצרו על ידי חברות הביוטכנולוגיה הקליפורניות גננטק (Genentech) וביוסין(Biocine), לא אושרו לניסוי בבני אדם בארצות הברית לפני כ־15 חודשים. מכון הבריאות הלאומי(NIH) קבע כי שני חיסונים אלה מעוררים ספקות גדולים מדי, ולפיכך אין הצדקה שהממשל האמריקני ישקיע מיליוני דולרים כדי לנסותם על אזרחים אמריקנים. אבל כאן, בחדר בצ׳אנג מאי, אף איש מהמשתתפים לא ראה לנכון לגעת בנקודה זו. כולם הבינו כי תאילנד, הנאבקת ומתמודדת עם מגיפת איידס אנושה, חייבת בדחיפות לעשות דבר מה - אפילו אם סיכויי הצלחתו נמוכים. כמיליון מבין 60 מיליון תושבי תאילנד כבר נגועים באיידס וכל מי שמטייל ברחבי המדינה בימים אלה, יכול לראות את הצלקות העמוקות שמותירה המחלה - לא רק בשל שיעור התמותה החודשי הקבוע, אלא בגלל חורבן החיים.

חולה במרפאות האיידס בסן־פאסונג ובתאילנד. על גבו כתובת קעקע שנועדה למשוך נשים


וכך, כשהגשם יורד והרוח נושבת באפלה מחוץ למלון בצ׳אנג מאי, נציגת ביוסין שנאמה לפני הקבוצה לא נתקלה בשאלות עוינות. ויותר מכך, כל הנציגים הרשמיים — מהממשל התאילנדי, מארגון הבריאות העולמי(WHO) ומצבא ארה״ב — הקשיבי בתשומת לב רבה כשהיא מתארת את פרטי הניסויים רחבי ההיקף בחיסון לאיידס שיבוצעו בתאילנד. לנוכחים בחדר נשמעה תוכניתה הגיונית. לפתע, נשמע רעם מתגלגל והחדר החשיך. ״המשיכו לדבר״, אמר מישהו בחשכה. והם עשו זאת - מומחי חיסון האיידס המשיכו לדבר באפלה. בימים אלה, החשכה היא מצב שאליו רגיל כל מי שמעורב בחיסוני איידס.

מהרגע שבו הראו חוקרים לראשונה, באפריל 1984, שהנגיף הנקרא נגיף הכשל החיסוני באדם (H1V) גורם לאיידס, התחיל החיפוש אחר חיסון. גננטק הייתה בין הראשונות שנענו לאתגר. חברה ביוטכנולוגית נוספת, כירון (Chiron) מסן פרנסיסקו, הקצתה גם היא קבוצת מדענים לפתרון הבעיה. בשנת 1987 התאחדה כירון עם ענק התרופות השווייצי סיבה־גייגי(Ciba-Geigy) והן יצרו יחד את חברת ביוסין. שנה אחר כך כבר הוזרק החיסון כנגד נגיף האיידס לכמה עשרות מתנדבים שווייצים. בהתאם למסורת פיתוח החיסונים, הניסויים הראשונים נועדו רק לזהות האם החיסון בטוח ואם הוא מעורר תגובות חיסוניות בסיסיות, כמו יצירת נוגדנים. ניסויים בהיקף מצומצם מסוג זה נערכו גם בחיסון של גננטק החל משנת 1991.

שתי החברות השתמשו בהנדסה גנטית להכנת החיסון. בדרך כלל, יצירת חיסון כוללת שימוש בגרסה לא מזיקה של הנגיף. חיסון הפוליו, שנוצר בידי ג׳ונאס סאלק (Salk), לדוגמה, הכיל נגיפי פוליו מומתים או נגיפים לא פעילים, בעוד שהחיסון הנפוץ יותר של אלברט סייבין (Sabin) מכיל זנים חיים מוחלשים של הנגיף. בכל אחת מהשיטות צפונות סכנות. קיימת אפשרות שכשמנסים להכין חיסון המורכב מנגיפים לא פעילים ״יתגנבו״ גם כמה נגיפים פעילים לתרכיב. אסון כזה אירע פעם עם מצבור מוקדם של חיסון סאלק, שגרם לשיתוקם של יותר מ־100 ילדים. טעות מעין זו בחיסון המורכב מנגיפי איידס לא פעילים עשויה לגרום למות אנשים רבים.

זקנות כמו אלה המשרתות בבר בצאנג־מאי, יהיו אחת הקבוצות שישתתפו, ככל הנראה, בניסוי החיסון.
תרכיב חיסון המכיל נגיפים מוחלשים יכול להיות אפילו יותר מסוכן. ראשית, קיימת אפשרות שהחוקרים יטעו בהערכה, ונגיף האיידס המוחלש יוכל לגרום נזק, שעלול להתבטא עשר שנים לאחר ההדבקה. וזו אינה הסכנה היחידה. אפילו נגיף מוחלש כיאות עדיין יכול להיות מסוכן. נגיף האיידס שייך לקבוצת נגיפים שמחדירים את החומר הגנטי שלהם ל־DNA של המאכסן, ויש עדויות המצביעות על כך ש-DNA זר החודר לתא עלול לגרום לסרטן. לבסוף, תמיד קיימת האפשרות שכאשר יוזרק הנגיף המוחלש לגוף האדם, הוא יתחיל לשכפל את עצמו ובמקרים מסוימים יעבור מוטציות שיגרמו להופעת זני נגיפים חזקים ואלימים יותר.

ביוסין וגננטק משתמשות בהכנת החיסונים באותה אסטרטגיה בסיסית, כדי למנוע סכנות אלה: השימוש נעשה רק בחלק מהנגיף ולא בכולו. נגיף האיידס נראה ככדור שבו משובצות גבשושיות קטנות, הנראות כראשים של מוט הילוכים. לגבשושיות אלה, המורכבות מחלבון ששמו gp120, נצמד הנגיף במהלך חדירתו לתוך הלימפוציטים - תאי הדם הלבנים. ביוסין וגננטק יצרו גרסאות מהונדסות של gpl20 והשתמשו בהן בלבד בחיסון שאותו ייצרו. חיסון כזה אינו יכול ליצור הדבקה בנגיף, אבל הוא יכול, כך מקוות החברות, להפעיל את מערכת החיסון בגוף יליצור נוגדנים ל-gpl20. תאורטית, אם נגיף האיידס מדביק אדם מחוסן מערכת החיסון שלו או שלה תתקוף את גבשושיות ה־gpl20 ותשלול מהנגיף את יכולתו לחדור לתאים, וכך תנטרל אותו. כל זה, כאמור, בתאוריה.

ב-1988, כאשר המתנדב השווייצי הראשון קיבל את זריקת החיסון של ביוסין, תאילנד רק החלה לגלות שיש לה בעיית איידס. במשך שלוש שנים ביצעה המדינה בדיקות נשאות לנגיף לכל מי שביקש אשרת כניסה למדינה. אף נערכו בדיקות לקבוצות סיכון כמו צרכני סמים, זונות ממין זכר ונקבה, מקבלי עירויי דם וגברים שביקרו במרפאות לטיפול במחלות מין. ב־1987 נמצאו פחות מ־100 נגועים מבין מאתיים אלף נבדקים. לעומת זאת, ב־1988 המספרים החלו להשתנות. בקליניקה למניעת התמכרות לסמים, לדוגמה, קפץ שיעור הנגועים בנגיף מאחוז אחד בתחילת השנה ליותר משלושים ושניים אחוזים בספטמבר. ב־1990 היו 44% ממזריקי הסמים בבנגקוק נגועים בנגיף.

ב־1989 החל גל שני של הדבקה: שיעור ההדבקה בקרב זונות ממין נקבה עלה מאחוז אחד ליותר מ־40 אחוזים בכמה מקומות. באוכלוסיית הגברים ההטרוסקסואלים שביקרו במרפאות למחלות מין היכה גל שלישי: שיעור ההדבקה נע משתי עשיריות האחוז בשנת 1988 ל־5% בשנת 1991, שיעור גבוה פי־50 מאשר בקרב גברים הטרוסקסואלים בארצות הברית.

כשהתבוננו בנתונים הבחינו החוקרים במשהו מוזר. בקרב צרכני הסמים שיעור ההדבקה היה אחיד למדי בכל רחבי תאילנד. אבל בקרב זונות ממין נקבה וגברים הטרוסקסואלים, ההתפרצות הייתה חמורה יותר בצפון, בערים כמו צ׳אנג מאי, מאשר בדרום, בערים כמו בנגקוק. לדוגמה, מבין בני 21 שגויסו לשרת בצבא המלכותי של תאילנד, 10% מאלה שהגיעו מהמחוזות שסביב ציאנג מאי, היו נגועים בנגיף בהשוואה ל־3 אחוזים שהגיעו ממקומות אחרים במדינה.

באותה תקופה, החלו מומחי איידס ברחבי העולם להתעניין בשיעורי המגפה בתאילנד. ביניהם היו חוקרים רבים הקשורים לצבא ארצות הברית. לצבא ארה״ב יש מסורת ארוכה של מחקר חיסונים, מתוך מטרה להגן על החיילים הפרוסים ברחבי העולם ממחלות מקומיות. אבל קיים גם מניע נוסף למחקר כזה: הצבא מאמין שקיימת אפשרות שאיידס יהרוג מספר כה רב של אנשים במדינות המתפתחות עד שיהפכו לבלתי יציבות, וארצות הברית תצטרך בסופו של דבר להיגרר למלחמות שיבואו בעקבות אי יציבות זו.

אתר השרפה של קורבנות האיידס בסן-פטונג שבצפון תאילנד.
בדצמבר 1990, קולונל דונלד ברק (Burke), ראש תכנית מחקר האיידס בצבא ארה׳׳ב, כינס פגישת מחקר בנושא האיידס במהלך אחד מביקוריו בתאילנד, ושמע דיווחים על דפוס ההתפשטות המוזר של הנגיף בתאילנד. ״מה שנראה כמגפה הטרוסקסואלית רחבת היקף בצפון לא ברור לחלוטין׳׳, אומר ברק. ״מדוע מכל המקומות דוקא צ׳אנג מאיי״ האם הפעילות המינית בצפון הייתה שונה! האם נגיף האיידס התפשט בצפון בקלות־יתר בגלל גורמים נוספים שתומכים בתפוצתו כמו מחלות מין אחרות, שמעלות את שיעור ההידבקות? או אולי הנגיף שהדביק את ההטרוסקסואלים בצפון שונה מזה שמדביק את צרכני הסמים? ״זו יכולה להיות כל אחת מהסיבות הללו״, אומר ברק.

ברק גילה במהרה כי שיעור מחלות המין בצפון לא היה גבוה מאשר בדרום. ממצא זה הוריד את ההשערה הראשונה ואף הפריך את התפיסה הרווחת, שגברים בצפון תאילנד מקיימים יחסי מין עם זונות בתדירות גבוהה יותר מאשר גברים בדרום. כך נותר ברק עם הסבר שנראה יותר הגיוני אך בה בעת היה גם יותר מטריד: ההבדל בין צפון ודרום תאילנד הוא לא התנהגות ההטרוסקסואלים הנגועים בנגיף האיידס אלא התנהגות הנגיף עצמו.

נגיף האיידס רוכש במהירות מוטציות. בשל תכונה זו נוצרו כמה זנים של הנגיף שהתפזרו ברחבי העולם. ״נגיף האיידס הוא כמו תאו״, אומרת סומבון סופראסרט (Suprasert), אחות העובדת עם חולי איידס בצ׳אנג מאי. ״לתאו מתאילנד, הודו, בנגלדש ובורמה יש תכונות ומנהגים שונים, אבל כל אחד מהם הוא עדיין תאו״. ב־1990 כשברק עקב אחר התפשטות המגפה בתאילנד, היו ידועים ארבעה זנים של הנגיף: D-A. בארצות הברית ואירופה הרוב המכריע של קורבנות האיידס היה נגוע בנגיף מזן B.

כדי לגלות מה מתרחש בתאילנד, ברק אסף ובדק 20 דגימות דם מחולי איידס ששוכנו בבית החולים קאווילה בבסיס הצבא התאילנדי בצ׳אנג מאי. הוא גילה במהרה שלעומת צרכני הסם בתאילנד, שנשאו את הנגיף מזן B, ההטרוסקסואלים בצפון היו נגועים בזן של נגיף שטרם נראה. כיום נקרא הזן E (הנגיף האחרון שהתגלה עד היום נקרא זן I).

מאז זיהוי הזן החדש התגלו מספר רמזים לאלימותו של זן E בהטרוסקסואלים. מחקרי מעבדה שבוצעו בראשותו של מאקס אסקס (Essex) מאוניברסיטת הרווארד, גילו כי נגיפים מזן E הדביקו בקלות רבה יותר תאים מדופן הנרתיק (ואגינה) לעומת נגיפים מזן B. בלי קשר למנגנון ההדבקה, המגפה ההטרוסקסואלית הזו של זן E העניקה למגיפת האיידס בתאילנד אופי שונה מזו שבארצות הברית ואירופה, שם פוגע הנגיף באופן הקשה ביותר בעיקר בהומוסקסואלים ובצרכני סמים. 90% מהתאילנדים הנגועים בנגיף הם הטרוסקסואלים. בבית החולים קאווילה, מחלקות ארוכות וחשוכות מלאות במאות חיילים השוכבים במיטות מתכת נוקשות וקמלים מאיידס. כאן בתאילנד, מסביר קולונל סאקול יומטרקול (Eiumtrakul) מנהל בית החולים, ״מחלת האיידס היא בעיה של המשפחה. בכל משפחה יכול להיות נשא, אם גבר קיים יחסי מין עם זונה שנגועה בנגיף״. מחקרים שנעשו לאחרונה מחזקים את טענתו: 96.5% מהתאילנדים הנגועים בנגיף, אשר משרתים בצבא בצפון, אמרו שקיימו יחסי מין עם זונה, ו־38% מן הזונות באותו אזור נגועות בנגיף. אך פניה האמיתיות של המחלה כאן אינן מתגלות מהמספרים היבשים לבדם.

פראטום טאג׳ורן (Thajorn) היא אחות ועובדת סוציאלית בסאן פאטונג, מחוז הנמצא במרחק של 20 קילומטרים מצ׳אנג מאי. כמה מחוקרי האיידס מאמינים כי זה האזור בעל השיעור הגבוה ביותר של נגועי איידס בכל תאילנד. כשהיא נוסעת מכפר לכפר בגשם השוטף, היא נוכחת בעובדה הקשה כי נגיף האיידס מכה את המשפחה התאילנדית מכלי הכיוונים.

פראטום מתחילה מביקור בביתו של דנג בוניארט, גבר בן 68 שעבד כרועה תאואים ונפטר מאיידס יומיים לפני ביקורה. ״לא היה לו כסף לזונות״, מסבירה פראטום. דנג נדבק במחלה מקבלת עירוי דם. פראטום יושבת על גבי שטיח ארוג בבקתת העץ, נורה חשופה מיטלטלת מן התקרה ופוסטרים של ארמונות בנופים פסטורליים דבוקים לקיר. ככל שהתקדמה מחלתו, היא אומרת, הוא נאלץ למכור את חיות הבית שלו כדי לקבל טיפול רפואי.

דנג מת מרושש, ומשפחתו, שנותרה עם פחות משבעה דולרים, לא יכלה לחנוט את גופתו ולקיים הלוויה מסורתית הכוללת ארוחת אבלים. בעוד שגופתו של דנג נעטפה והונחה בקרח כדי למנוע ריקבון, תושבי הכפר תרמו למשפחה כמעט 800 דולרים, וכך יכלה המשפחה להאכיל כ־300 איש בהלווייתו. פראטום אף היא עוזרת - עובדת סוציאלית נוספת שהביאה עמה מעניקה למשפחה מעטפה מלאה בכסף.

פראטום נוהגת לאורך דרכים בוציות ושדות אורז ירוקים בכדי להגיע לקבוצה נוספת של בקתות עץ. הגבר בן ה־68 שכאן אינו נגוע באיידס, הוא משגיח על בתו בת ה־30 ובנו בן ה־25 ששניהם נגועים בנגיף. גפיהם רזות ופניהם שקועות כמו כל האנשים שהאיידס מכרסם בהם. האב, שגופו מכוסה אבעבועות, רמז למאבק האישי שלו בשחפת, מסביר כי שני ילדיו עברו לגור איתו מאחר ובני זוגם נפטרו מאיידס. הבן, שהוא עצמו אב לילד בן 5, נפגע גם במוחו, והוא משוטט ללא מטרה בחוצות הכפר הקטן. הבת אומרת כי אף שבנה בן ה־10 אינו נגוע, לאיידס יש השפעה קשה עליו. ״הוא אינו רוצה להינשא, מאחר שהוא ראה גם את דודו וגם את אביו הופכים חולים באיידס״, היא מסבירה.

בצד השני של צ׳אנג מאי, נזיר בודהיסטי ששמו פונגטפ דמאגרוקה מציע צורה אחרת של השגחה וטיפול בחולי איידס. הנזיר פונגטפ מנהל את ההוספיס היחיד באזור לחולי איידס סופניים הנמצאים בשלביםהאחרונים של המחלה. רבים מהם נדחו במשפחתם ואיו להם מקום אחר לגור בו. אף שהגלימה המסורתית הצהובה שלו וראשו המגולח למשעי מעניקים לו מראה השייך לכאורה לתקופה אחרת, פונגטפ הוא נזיר של סוף המאה ה־20. הוא משתמש בכל אמצעי שיש בידיו במלחמה כנגד המחלה - כולל הספקת תרופות למחלות הזיהומיות הנלוות לאיידס.

הנזיר הבודהיסטי פונגטפ מנהל בית־חולים לחולי איידס סופניים בצ׳אנג־מאי
תאילנד נכנסה למירוץ החיסון נגד האיידס בשנת 1991. בסתיו אותה שנה הודיע ארגון הבריאות העולמי כי הוא בחר בתאילנד יחד עם רואנדה, ברזיל, אוגנדה וזאיר כמועמדות הסופיות לניסוי החיסון רחב ההיקף. בה בעת פרסם צבא ארצות הברית, שגם לו פרויקט חיסון עצמאי, ותאילנד נבחרה הראשונה לביצוע הניסוי. בינתיים, המכון הלאומי לאלרגיה ומחלות מדבקות (NIAID), הכלול במכון הבריאות הלאומי והמממן הגדול ביותר של קרנות לחקר חיסוני איידס, התרכז בזאיר ובארצות הברית.

דרך ארוכה עוברת בין ההחלטה להתכונן לניסויים הבודקים יעילות תרופה (efficacy trials), ובין תחילת הניסויים בפועל. המדינות המשתתפות בניסוי צריכות להכין את כל המרכיבים הנכללים בקטגוריה המעורפלת ״תשתית״, הכוללת מעבדות, קווי טלפון ודרכים סלולות. יש להכשיר צוות עובדים מיומן, ואפידמיולוגים וחוקרי מדעי ההתנהגות צריכים לזהות את קבוצות האוכלוסייה שיהוו את המתנדבים הטובים ביותר. גם האקלים הפוליטי של המדינה חייב להישאר יציב יחסית (חוסר שקט ברואנדה וזאיר הוציא אותן מחוץ לתחרות). ובנוסף, אפילו אם נערכו ניסויים ראשוניים של החיסונים בהיקף מצומצם בארצות הברית ובאירופה, מבצעי הניסוי רחב ההיקף חייבים לחזור על אותם ניסויים כדי לוודא שהחיסונים בטוחים לתושבי המדינה שבה נערך הניסוי, ויוצרים אותה תגובה חיסונית.

באפריל 1994 ארצות הברית התקדמה יותר מכל מדינה אחרת לכוון ניסויי יעילות. באותו חודש נפגשה קבוצה מובילה של מדענים העוסקים בחיפוש חיסון לאיידס, והחליטה שהממשל האמריקני צריך לבדוק האם חיסוני גננטק וביוסין פועלים. עריכת ניסויים באוכלוסיית ארצות הברית תהיה, ללא ספק קשה. בין הבעיות ניתן לציין את העובדה כי שיעורי ההדבקות החדשים היו נמוכים יחסית בהשוואה לשיעורי ההדבקה בקבוצות דומות בארצות כמו תאילנד. כך, ייתכן שאפילו ניסוי בן שנתיים או שלוש שנים, שיהיו מעורבים בו אלפי בני אדם, יניב תוצאות מעטות, שלא יענו באופן מובהק על השאלה האם החיסון עובד.

יתרה מזאת, הנתונים הקיימים על חיסונים כנגד המרכיב gpl20 שבדופן התא לא נראו מלהיבים. אף שהחיסונים מנעו הדבקה בנגיף אצל שימפנזים, הניסיונות כללו קבוצה קטנה מאוד של בעלי־חיים, והם נערכו בתנאים רחוקים מלהיות אמיתיים. המצב מסובך אף יותר, משום ששימפנזים אינם נחשבים חיית ניסוי אמינה לחקר איידס. שימפנזים אמנם נדבקים בנגיף האנושי, אך כמעט שאינם לוקים באיידס לאחר ההדבקה. במהלך 10 שנות ניסוי, רק שימפנזה אחד מת. לעומת זאת קופים מפתחים איידס מנגיף קרוב לנגיף האנושי, שנקרא ״נגיף האיידס של הקופים״ (SIV), אך החוקרים היו מצוידים במעט עדויות משכנעות לגבי הצלחת חיסונים המבוססים על חלבון פני השטח של נגיף הקופים.

המחקרים בבעלי חיים הציגו תמונה קודרת, אך מחקרי המעבדה הפכו את המצב למבלבל עוד יותר. החוקרים השיגו תוצאות מעודדות כאשר לקחו נוגדנים שנוצרו אצל בני אדם לאחר קבלת החיסון והוסיפו אותם לתרביות של נגיפי איידס. הנוגדנים נטרלו את הנגיף. אך כאשר ערבבו אותם נוגדנים עם נגיף איידס שמוצה מגופם של חולים, לנוגדנים הייתה השפעה מעטה בלבד. הנגיף בגוף שונה, אפוא, מן הנגיף אשר במבחנה.

למרות זאת, למעט מספר השגות, הקבוצה מהמכון הלאומי לאלרגיה ומחלות מדבקות הייתה כמעט מאוחדת בהמלצתה שיש לעבור לניסויי יעילות כדי לקבוע את ערכם האמיתי של החיסונים. ההחלטה הסופית עמדה בידיו של מנהל המכון אנטוני פאוצ׳י.

חודש אחר כך, במאי, נפגעו סיכוייו של החיסון להיבדק כשהתקשורת בארצות הברית הקימה מהומה רבה סביב קבוצה קטנה מאוד של מקבלי חיסון gpl20 שנדבקו בנגיף. העובדה שמקרים אלו כללו בני אדם שלא השלימו את כל מנות החיסון שלהם, או שהניסויים היו בקנה מידה קטן מכדי לאמוד את התועלת של החיסון, לא השפיעה על עמדת המבקרים. בעקבות התעוררות הציבור וההמולה התקשורתית העלה פאוצ׳י מחדש את השאלה האם לבצע את ניסויי היעילות, במהלך פגישה שנערכה ביוני הפעם הדיון משך אליו עשרות עיתונאים.

לנוכח זמזום מצלמות טלוויזיה, שטחו מדענים מחברות גננטק וביוסין את טיעוניהם למען עריכת הניסויים. נציגים של קבוצות איידס אקטיביסטיות הציגו לקהל את דאגתם מהניסויים, לאור ההשפעות הלא ברורות של החיסונים. ההמלצה מאפריל נבחנה בדקדקנות על כל פרטיה. בסוף אותו יום הוחלט לדחות, ללא תאריך יעד, את ניסויי היעילות עד שיופיעו חיסונים מבטיחים יותר. פאוצ׳י הודיע במהרה שהוא מסכים לכך.

מדוע דחה פאוצ׳י את המלצת אפריל? המבקרים טוענים שהוא פחד מן התוצאות הפוליטיות של בזבוז מיליוני דולרים על ניסויים שנמצאים במרכז תשומת הלב הציבורית ויכולים להיכשל. התומכים טוענים כי קול ההיגיון ניצח. לא משנה מה הן הסיבות, ההחלטה הכעיסה חוקרים הבודקים חיסונים זמן רב. ״חשבתי שזה מרושע ואכזרי״, אומר האפידמיולוג קנרד נלסון (Nelson) מאוניברסיטת ג׳ון הופקינס. ״הדרך היחידה להגדיר ולבדוק אם חיסון פועל היא לנסות אותו. אין כל אפשרות לקבוע מהנתונים שהיו בידיהם האם החיסון יעבוד״.

גם המדענים התאילנדים היו מבוהלים. לפני הפגישה ביוני עם פאוצ׳י, הם שלחו לו מכתב המבטא את דאגתם אם יחליט לקיים את ניסויי היעילות בארצות הברית, ואת החשש כי ביוסין וגננטק יפחיתו את מאמציהם בארצות המתפתחות. הם גם רצו שחברי הוועדה ידגישו בפני העולם נקודה אחת: ״לאור האופי החמור של התפרצות המגפה בתאילנד. אנו חשים שהשיקולים לגבי קיום או אי קיום ניסויי חיסון, כולל הערכת יעילות, שונים כאן בתאילנד״.

טיפול בגופתו של קרבן איידס בצ׳אנג־מאי. בשנת 2000, כ־100,000 תאילנדים ימותו מאיידס מדי שנה.

״בתאילנד אוהבים קונסנזוס — הם לא אוהבים ללכת נגד הזרם״, אומר חוזה אספרצה (Esparza), אשר הנהיג עד לאחרונה את פיתוח חיסון האיידס בארגון הבריאות העולמי. ״למדינה קטנה כמו תאילנד לא קל לנקוט עמדה שונה מאשר ארצות הברית. ה□ מעריצים את המדע בארצות הברית ואינם יכולים פשוט להתעלם ממנו״. לפיכך, נדהמו התאילנדים מהחלטתו של פאוצ׳י. ״האויב נמצא מסביב ואתה נותן לי אקדח״, אומר פרסרט טונגצ׳רואן (Thongcharoen). מומחה איידס באוניברסיטת מיידול בבנגקוק. ״יום אחד אתה אומר לי אל תירה באקדח. הוא יתפוצץ ויפגע בך״. גם פראיורה קונאסול (Kunasol) שעמד בזמנו בראש המחלקה לבדיקת מחלות מדבקות בתאילנד, לא היה שלם עם ההחלטה. ״לא הרגשתי שמח עם ההחלטה״, הוא אומר, ״היא מצביעה על אנוכיות״.

אבל לבסוף, התאילנדים, שלהם עצמם מסורת ארוכה של פיתוח חיסונים, החליטו להמשיך בעצמם. ״אנחנו בני העם התאילנדי חייבים לעשות למען בני עמנו״, אומר פראיורה, ״אנו צריכים להיות עצמאיים״.

באוקטובר 1994 ניסה ארגון הבריאות העולמי להקל על התאילנדים באמצעות כינוס קבוצת מומחים והצגת השאלה האם יש ערך ניסיוני לחיסונים כמו אלו המיוצרים ע״י גננטק וביוסין בארצות מתפתחות המוכות קשה באיידס. התשובה הייתה כן, אף שהמומחים הזהירו כי על מפתחי החיסון להביא בחשבון את הזנים השונים של הנגיף באוכלוסיות הניסוי. החלבון gpl20 משתנה בין הזנים השונים ואיש לא ידע האם חיסון כנגד זן אחד יכול לעזור לאדם שנחשף לזן אחר.

תאילנד לא מימשה את הנחיות המומחים. כאשר טורפדו ניסויי החיסון בארצות הברית, גננטק נתקעה עם מלאי של 300,000 מנות חיסון במקררים שלה - 300,000 מנות חיסון שהוכנו עבור נגיף מזן B הנפוץ ושולט בארצות הברית. עד לשלב זה החברה עבדה יחד עם תאילנד על הכנת ניסוי חיסון כנגד נגיף מזן הנפוץ בקרב הטרוסקסואלים. לאחר הדחייה של פאוצ׳י, החליטה גננטק באופן פתאומי לשנות את גישתה ולהשתמש בחיסונים כנגד זן B בקרב צרכני סמים תאילנדים (שדווחו כנגועים בנגיף מזן B). בפברואר 1995 התחילה גננטק ניסוי ב־31 נגמלי סמים בבנגקוק. אם החיסון יתגלה כבטוח ויעורר את התגובות החיסוניות באוכלוסייה זו, כפי שקרה ב־561 מקרים בארצות הברית, מקווים החוקרים להתחיל ניסויי יעילות ב־2500 צרכני סמים תאילנדים כבר בסוף השנה.

אבל, בזמן שגננטק והתאילנדים הכינו את הניסוי שלהם, השתנה אופייה של המגפה. בספטמבר האחרון דיווחו חוקרים אמריקנים ותאילנדים שלעומת שנת 1989, שבה 97% מצרכני הסמים היו נגועים בנגיף מזן B, בשנת 1993 רק 56% היו נגועים בנגיף זה. השאר נשאו את זן E אשר מתפשט עתה במהירות עצומה בין צרכני הסמים, בדיוק כפי שהתפשט בקרב האוכלוסיה ההטרוסקסואלית.

 כאשר דנג בוניארט (בתמונה הממוסגרת) מת מאיידס, למשפחתו לא היו אמצעים לטפל בקבורתו.

האם קיים סיכוי כלשהו שחיסון המתוכנן כנגד זן אחד יעבוד כנגד זן אחר? ג׳ון מור (Moore), חוקר במרכז לחקר הסרטן על שם אהרון דיאמונד בניו יורק, ערך לאחרונה מחקר בנושא. הוא ועמיתיו בחנו דוגמאות של חמישה זנים של נגיף האיידס, וחמישה סוגי נוגדנים שיצרו אנשים אשר נחשפו לאחד מהזנים. הם ערבבו כל זן של הנגיף עם כל קבוצת נוגדנים, וחיכו לראות האם לקומבינציות שונות של נוגדנים יש יכולת נטרול גבוהה או נמוכה יותר של הנגיפים. הם לא גילו שום דפוס ברור.

התומכים בחיסונים מסתכלים בנתונים של מור וטוענים שחשיפה לחיסון כנגד נגיף מזן אחת יכולה להכין את מערכת החיסון בצורה טובה כנגד כל נגיף מזן אחר. מור שידוע בביקורת הקודרת שלו כנגד חיסוני ביוסין וגננטק חושב אחרת: ״אם תהיה קבוצת נוגדנים אחד שמנטרלת חזק כמה זנים שונים של הנגיף, היה הטיעון הזה תקף״, הוא טוען. ״אבל לא רק מאנשים נגועים לא מצליחים: נוגדנים מחיסונים הם הרבה פחות יעילים, אפילו נוגדנים כנגד אותו זן נגיף שכנגדו נוצרו. כך שאם החיסונים פועלים בצורה גרועה כנגד זן הנגיף שכנגדו נוצרו, מדוע שיתנהגו טוב יותר כנגד זנים אחרים?

מחקר החיסון של ביוסין יכול, אפוא, להעמיד את הנושא לוויכוח. בעת שהחברה מתחילה בביצוע ניסיונות בהיקף מצומצם עם הגרסה הסינתטית של החלבון gpl20 של נגיף מזן B, היא החלה לאחרונה לפתח גם גרסת חיסון לנגיף מזן E, שאמורה להיות מוכנה לניסוי בסתיו הקרוב. ביוסין מקווה לערבב את שני החיסונים בחיסון אחד, ואם הכול ילך כשורה היא תתחיל בניסויי יעילות של קוקטייל זה בסוף 1997.

למבקרים דוגמת מור, לא נראה שניסוי כזה יצליח. מור מצביע על מחקר שערך לאחרונה, ובו בדק מתנדבים שנדבקו במחלה והשתתפו בניסויים המוקדמים שנערכו בארצות הברית עם החלבון gpl20. תריסר מהם קיבלו שלוש או ארבע מנות חיסון ולכולם, פרט לאחד, היו רמות גבוהות של נוגדנים ל־gpl20. ״כל מה שאני יודע על הדור החדש של החיסונים המבוססים על תת היחידה gpl20 מחזק את אמונתי כי טוני פאוצ׳י החליט החלטה נכונה כשלא אישר עשיית ניסויי יעילות בארצות הברית״, מצהיר מור.

למרות כל אומרי הלאו, נראה שבסופו של דבר יבצעו התאילנדים ניסיונות בלפחות אחד החיסונים. ״התאילנדים עומדים לבצע בעצמם ניסויי יעילות, והם לא מושפעים מעמדתו של ג׳ון מור", אומר אספרצה. אך גם אם ניסויי היעילות של חיסוני ביוסין או גננטק יקבלו אור ירוק, הם לא יהיו קלים לביצוע. כדי להתחיל יש צורך למצוא את האנשים המתאימים ביותר להשתתף בניסוי וזהו, בלשון המעטה, אתגר לא פשוט. חוקי האתיקה דורשים כי ייאמר למתנדבים כיצד להימנע ממגע עם הנגיף, אך אם כולם ישמעו להוראות, שיעור ההדבקה עלול להיות נמוך מדי מכדי להוכיח אם החיסון אפקטיבי. בו זמנית, המתנדבים צריכים להיות אמינים ולהופיע לקבלת כל סדרת הזריקות, ובהמשך לבוא לביקורות עוקבות, אשר בקלות יכולות להימשך שלוש שנים. מציאת כמה אלפי אנשים שיענו על קריטריונים אלה היא משימה לא קלה.

ואפילו אם הכול יפעל כמתוכנן, עדיין נשארת השאלה מי יממן את הניסוי, אשר יכול לעלות כ־10 מיליון דולר. שתי החברות אומרות כי ישתתפו במימון, אבל אין הן מוכנות לממן הכול. ארגון הבריאות העולמי והממשל התאילנדי התחייבו לעזור במימון הניסויים, אבל אף מדינה או קרן אחרת לא הציעה עזרה, אף שניסויי החיסון התאילנדים הם הניסויים היחידים בתחום זה. מאז החלטתו של פאוצ׳י ביוני 94׳, פיתוח חיסונים חדשים הואט למספר קטן של נוסחאות חדשות הנמצאות בשלבי ניסוי ראשונים על כמה עשרות בני אדם.

ניסויי החיסון יזדקקו לא רק לכסף רב, אלא גם לזמן, ובתאילנד עובד שעון החול. רק עתה המדינה מתחילה לראות את השפעת מגפת האיידס על החברה: עד כה מתו מהמחלה רק 6,000 איש, אבל בשנת 2000 צפוי כי כ־100,000 איש ימותו מדי שנה, והקצב ימשיך לעלות. גם אם הניסויים יתחילו בהקדם, רק בעוד כמה שנים ניתן יהיה לראות האם החיסונים עובדים. כפי שאומר זאת קולונל סאקול, מההיסטוריה של המחלות המידבקות הקשות אנו יודעים שהמדענים מנצחים, אבל זה אורך זמן רב. כעת אנו עושים את הצעד הראשון״.

תרגום: עדנה רובין.

ג׳ון כהן (Jon Cohen) כותב בנושא איידס בכתב העת המדעי ״Discover״, עתה כותב ספר על המחקר למציאת תרכיב חיסון לאיידס.


המאמר המקורי, Discover, יוני 1996

פורסם ב"גליליאו" 18, ספטמבר/אוקטובר 1996


יום רביעי, 16 באוקטובר 1996

התאבדות ביצורים חד־תאיים - איתי בן־פורת


מזה זמן רב מוכרת ביצורים רב־תאיים התופעה של ״התאבדות״ תאים, או בשמה המדעי ״מוות תאים מתוכנת״ (programmed cell death).

אצות חד תאיות - Chlamydomanas reinhardtiiDartmouth Electron Microscope Facility, Dartmouth College

המנגנון של מוות תאים מתוכנת שונה באופיו מן המנגנון ה״רגיל״ בו תאים מתים מזקנה או בשל נזק חיצוני. תהליך מוות זה כולל מספר מאפיינים ייחודיים, המופיעים לאחר שהתא מקבל הוראה פנימית או חיצונית להפעלת מנגנון ההתאבדות. בין מאפיינים אלה: יצירת בועות בקרום התא, והריסת גרעין התא כתוצאה מדחיסת הכרומוזומים וחיתוכם לחתיכות בעלות גודל קבוע. מוות מתוכנת של תאים ממלא תפקיד חשוב ביותר בהתפתחות היצור הרב־תאי, שכן כל התפתחות נורמלית דורשת כי תאים שאינם נחוצים, יסולקו. כך, למשל, אצבעות כפות הידיים והרגליים נוצרות לא על ידי ״צמיחה״ של אצבעות, אלא כתוצאה של מוות מתוכנת של התאים הנמצאים בין האצבעות. 

מוות התאים המתוכנת משמש, בין השאר, לסילוק תאי דם המייצרים נוגדנים עצמיים, העלולים להגיב עם הגוף, והוא ממלא אף תפקיד מרכזי בהתפתחות מערכת העצבים. מנגנון המוות המתוכנת מופעל גם כאשר תא נמצא במצב בו לא רצוי כי ימשיך לגדול, למשל כאשר ה־DNA בתא ניזוק קשה. במצב כזה ״יעדיף״ התא להתאבד מאשר להמשיך להתחלק כאשר הוא פגוע. 

חשיבותו של מנגנון זה ביצור רב־תאי מובנת, אך האם הוא צפוי להימצא גם ביצורים חד־תאיים, דוגמת חיידקים ופטריות? ההגיון האבולוציוני הפשוט טוען כי אין כל יתרון ברירני בכך שיצור מתאבד - חד־תא שיתאבד לא יעמיד צאצאים ויאבד מן העולם, ולכן, לא צפוי למצוא מנגנון כזה בחד־תאים. על־אף זאת, נמצא לאחרונה. כי מנגנון מוות התאים המתוכנת קיים ביצורים חד־תאיים, והוא תואר עד כה בכמה יצורים אאוקריוטים (בעלי גרעין) ממשפחות שונות של אצות חד־תאיות ועובש. המאפיינים הייחודיים של מוות התאים המתוכנת מופיעים גם ביצורים אלה, ומכאן עולה כי התופעה המוכרת ביצורים רב־תאיים היא גלגול של מנגנון שהיה קיים באב קדמון חד־תאי. 

מהו אם־כן היתרון האבולוציוני של מנגנון זה שדאג לשימורו מיצורים פשוטים אלה ועד ליצורים המורכבים ביותר? את התשובה לשאלה ניתן לספק אם מדמים מושבה של יצורים חד־תאיים ליצור רב־תאי. המשך גדילתה של המושבה דורש לעתים סילוק תאים שמפריעים לכך והתאמת מספר התאים לתנאי הסביבה. התאבדות של תא פגוע נותנת יתרון לשכניו שכן תא זה לא יתחרה עימם על המשאבים, וכך מבטיחה המושבה כי רק התאים הכשירים ביותר ימשיכו לחיות. אצל יצורים פרזיטיים, בקרה כזאת דרושה, ככל הנראה, לשם ״כינון יחסים״ עם היצור המארח. החוקרים סבורים כי ייתכן שמנגנון ההתאבדות הוא למעשה חלק בלתי נפרד ממערכת כללית של בקרת חלוקת התא וגילה האבולוציוני הוא כגיל מערכת זו.


פורסם ב"גליליאו" 18, ספטמבר/אוקטובר 1996


יום שלישי, 8 באוקטובר 1996

חיים בים המוות - אהרון אורן



למרות שמו "ים המוות", בים המלח מתקיימים יצורים חיים - חיידקים אוהבי מלח ואצות מיקרוסקופיות, לעתים אף בכמויות אדירות. אולם השינויים הגדולים - בגלל תנאים אקלים ומעשה ידי אדם - המתרחשים באגם, הופכים מיקרואורגניזמים אלה לנדירים יותר ויותר.

מיקרואורגניזמים שבודדו מים המלח: האצה הירוקית דונליאלה וכמה מיני חיידקים אוהבי מלח אדומים


אם נרצה להעלות בדמיון את גן העדן ודאי שלא נחשוב על ים המלח דווקא: מכל בחינה אפשרית הוא קרוב יותר לתיאור התופת והגהינום: הרי זה "המקום הנמוך ביותר בעולם", החום הלוהט השורר בסביבתו חודשים רבים בשנה, תרכובות הגופרית, סיפורי החטא הקדמונים והעונש הנורא שניחת על האזור, ויותר מכל - ריכוז המלח הגבוה עד כדי רוויה, כל אלה הופכים אותו אנטיתזה למושג מים חיים. ואכן, אין הוא סביבה מסבירת פנים עבור רוב צורות החיים. ריכוז המלחים בו גבוה ביותר, והוא אף נמצא בעלייה. בתוך כך חלה גם עלייה בריכוזם היחסי של מלחי מגנזיום וסידן.

אמנם, יצורים עילאיים אינם מסוגלים להתקיים במי ים המלח, אך - בניגוד לתפיסה הרווחת - באגם אכן מתקיימים חיים: אצות מיקרוסקופיות וחיידקים, ולא זו בלבד, אלא שלעתים - בכמויות גדולות מאוד. המיקרואורגניזמים בים המלח מותאמים לקיום בתנאי מליחות-על. היום, ריכוז המלחים כה גבוה והרכב המלחים כה חריג עד שאותם מיקרואורגניזמים, שבדרך-כלל יכולים להתקיים בתנאי מליחות-על, אינם יכולים לחיות בים המלח. ואולם, כאשר מגיעים לאגם מי שיטפונות רבים, המוהלים את שכבת המים העליונה - וזאת בחורף גשום במיוחד, נוצרים התנאים לשגשוגן של המוני אצות וחיידקים בים המלח, ומי האגם "פורחים" אז בצבע אדמדם.

"אגם וולקאני, ים-המוות: בלי דגים, חסר-צמחייה, שקוע עמוק בתוך האדמה. אין רוח שתישא את הגלים, אפורים כעופרת, מי-רעל ערפיליים. גופרית הם קראו לזה מומטרת ארצה: ערי-הכיכר: סדום, עמורה, אדום. כולם שמות מתים. ים-המוות בארץ מתה, אפורה וזקנה".
ג'ימס ג'ויס, יוליסס (1922) תרגום: יעל רנן

מאז ומתמיד נחשב ים המלח לסביבה עוינת לחיים. ואכן, נשאלת השאלה: כיצד מסוגלים יצורים חיים להחזיק מעמד במים הרוויים במלח, עם ריכוז המלחים המגיע עד לכ-340 גרם לליטר, ובהרכב מלחים ייחודי, כזה שמונע אף את גידולם של המיקרואורגניזמים המותאמים לקיום בתמיסות מרוכזות של מלח בישול (NaCl). השם "ים המוות" (באנגלית: Dead Sea וכינויים דומים מופיעים בשפות אחרות) משקף את הדעה הרווחת, שאגם זה אינו מאפשר קיום חיים. שם זה הופיע לראשונה במאה השנייה לספירה. מעניין שהעדר יצורים חיים לא הודגש אף פעם במקורות היהודיים הקדומים: בתנ"ך מכונה האגם "ים המלח", "ים הערבה" או "הים הקדמוני", ובתלמוד "ימא דסדום" - אף לא אחד משמות אלה מרמז על העדר חיים. מכל מקום, הדעה שאין יצור חי המתקיים בים המלח רווחת גם היום, ורוב מדריכי הטיולים מציינים בפני התיירים המבקרים באזור כי האגם חסר חיים.

אלא שהעובדות שונות במקצת. כבר בשנות השלושים של המאה הוכח כי בים המלח מתקיימים מיקרואורגניזמים ייחודיים. בתנאים מסוימים מספרם יכול להגיע לממדים אדירים, בזמנים אלה אין כלל צורך לשאול האם קיימים חיים בים המלח; צבעם האדמדם של המים, הנובע מקיום מיליארדים של חיידקים אדומים בכל ליטר, מכריז על התשובה.


כימיה ופיזיקה - שאלה של חיים ומוות
לתכונות הפיזיקליות והכימיות של מי ים המלח השפעה ישירה על החיים בו, ומן הראוי לתארן כאן.
ים המלח הוא "המקום הנמוך ביותר" על פני כדור הארץ. כיום מפלס המים נמצא כ-411 מטרים מתחת לפני הים התיכון. מפלס זה עבר שינויים מרחיקי לכת בשנים האחרונות, והדבר השפיע השפעה ניכרת על תכונות האגם. המחקר המודרני הראשון שעסק בתכונות הפיזיקליות והכימיות של ים המלח נערך בשנים 1960-1959 על ידי אנשי המכון הגאולוגי. בתקופה זו עמד המפלס על 393 מטרים מתחת לפני הים, וים המלח השתרע על שטח גדול בהרבה מאשר היום. האגם היה מורכב משני חלקים: האגן הצפוני העמוק והאגן הדרומי הרדוד (עומקו היה כ-8 מטרים בלבד). מצר הלשון (שעומקו היה כ-6 מטרים) הפריד בין שני האגמים. רוב האטלסים מציגים עדיין תמונה זו.

השינויים המהירים שחלו בים המלח מקורם בשינויים במאזן המים של האגם ושל אגן ההיקוות שלו. מפלס המים באגם נקבע על-ידי המאזן שבין כמות המים הנכנסים מדי שנה משיטפונות החורף, מנהר הירדן ומנחלים נוספים, לבין מידת ההתאדות. באקלים החם שבסביבת ים המלח התאדות המים מהירה ביותר - כ-105 סנטימטרים לשנה. כיום אין איזון בין קצב כניסת המים המתוקים לבין קצב ההתאדות. בשנים הראשונות של המאה שלנו מפלס המים היה כ-391 מטרים, כלומר כ-20 מטרים מעל המפלס הנוכחי מאז חלה ירידה מתמדת במפלס. מקורה הראשון של ירידה זו היה שינויים באקלים. מאז הפעלת המוביל הארצי, בתחילת שנות השישים, חלה הקטנה ניכרת ביותר בכמויות המים הזורמות אל ים המלח דרך נהר הירדן, והתוצאה הייתה ירידה מזורזת במפלס האגם - כ-60 סנטימטרים לשנה בממוצע בעשרים השנים האחרונות. בעקבות זאת, בשנת 1976 נותק האגן הדרומי הרדוד מהאגן הצפוני, וכיום האגן הדרומי אינו קיים עוד. השטח של האגן הדרומי ז"ל מכוסה כיום בבריכות האידוי של מפעלי ים המלח ושל מפעל האשלג הירדני. מפלס הבריכות האלה גבוה בכ-10 מטרים ממפלס המים באגן הצפוני, ובריכות האידוי הראשונות (מול בתי המלון של עין בוקק) ניזונות במים המועלים מן האגן הצפוני בעזרת משאבות הממוקמות מול המצדה.

לשינויי המפלס נודעה השפעה ניכרת על התכונות הפיזיקליות והכימיות של ים המלח. במחקרים שנערכו בשנים 1960-1959 התברר כי ים המלח היה גוף מים משוכב, עשוי שכבות מים נפרדות. ארבעים המטרים העליונים של המים באגן הצפוני היו בעלי מליחות נמוכה יחסית: כ-300 גרם לליטר. בשכבת מעבר (בין 40 ל-80 מטר) עלתה המליחות באופן הדרגתי, כך שבמי העומק התקיים ערך אחיד וגבוה - כ-332 גרם לליטר. הפרש המליחויות התבטא בהבדלים בצפיפות המים: מים קלים יחסית (שמשקלם הסגולי כ-1.205 גרם למ"ל) בפני השטח, ומים כבדים יותר (כ-1.233 גרם למ"ל) בעומק. הפרש זה במשקל הסגולי הוא שמנע משכבות המים להתערבב. שכבת המים התחתונה הייתה אל-אווירנית (שרויה בתנאים של חוסר חמצן), ועשירה בסולפידים (יוני גופרית). בגלל הירידה במפלס הים, עלתה במשך השנים מליחותה של שכבת המים העליונה, עד שבפברואר 1979 עלתה מליחות מי השטח לערך כה גבוה שהמשקל הסגולי של שכבת המים העליונה השתווה לזה של מי העומק. התוצאה הייתה ערבוב של גוף המים כולו, וכך התבטלו התנאים האל-אווירניים בעומק.

מאז אותו ערבוב של שנת 1979 הופיע מצב חדש בים המלח. בדרך כלל פני הים מלוחים מאוד (כ-340 גרם מלחים לליטר). התחממות המים של פני השטח בחודשי הקיץ אמנם גורמת לירידה קטנה במשקל הסגולי, אך התקררות המים בתחילת החורף מביאה לערבוב מחודש. אולם, כאשר מגיעים לאגם מי שיטפונות רבים בחורף גשום מהרגיל, נוצר מחדש שיכוב, המבוסס על הפרשי מליחות. אירוע כזה התרחש בחורף 80-1979, כאשר מי השיטפונות שהתערבבו במי השטח יצרו שכבה בעובי של כ-5 מטרים (בעלת משקל סגולי של כ-1.2 גרם למ"ל). רק בסוף 1982 התאדו המים שנוספו, וחל ערבוב מחודש. כמויות מים גדולות הרבה יותר נכנסו לים המלח בחורף 92-1991, שהיה חורף קר במיוחד, בו כוסתה ירושלים בשלג רב. מלבד מי השיטפונות מהאזור, נוספו לאגם מים רבים גם מנהר הירדן , וזאת לאחר פתיחה ממושכת של סכר דגניה. התוצאה הייתה היווצרות שכבה מהולה בעובי 5 מטרים, עם מליחות נמוכה עד כדי 260 גרם מלחים לליטר (מיהול לכ-70 אחוז מהמליחות המקורית). רק בסוף 1995 התבטל השיכוב שנוצר בעקבות החורף הגשום ההוא.

הרכב המלחים בים המלח ייחודי ושונה לחלוטין מכל יתר גופי המים מלוחי-העל שבעולם, בכך שהם עשירים במלחי נתרן, מגנזיום וסידן, הקשורים עם יוני כלור. בים המלח יוני המגנזיום והסידן מהווים כ-57 אחוז מסך כל היונים החיוביים (קטיונים), וזאת בהשוואה לכ-13 אחוזים בלבד במי ים!

תרומת קטיונים אלה אף גדלה והולכת. כיום, ים המלח רווי מבחינת יוני נתרן לפיכך כל ירידה נוספת במפלס גורמת לשקיעה של גבישי מלח בישול (NaCl), ובתוך כך חלה עלייה בריכוזי המגנזיום, הסידן והאשלגן. כך, בגלל שקיעה עצומה של מלח ב-15 השנים האחרונות, רוב קרקעית האגם מכוסה בשכבה עבה של מלח בישול.

בתנאים מסוימים מספרם יכול להגיע לממדים אדירים, בזמנים אלה אין כלל צורך לשאול האם קיימים חיים בים המלח; צבעם האדמדם של המים, הנובע מקיום מיליארדים של חיידקים אדומים בכל ליטר, מכריז על התשובה.

לא לווייתנים, אבל...
בסוף שנות השלושים התברר כי בים המלח מתקיימים יצורים חיים זעירים - מיקרואורגניזמים. בנימין אלעזרי-וולקני, אז סטודנט לתואר דוקטור באוניברסיטה העברית בירושלים, ערך מחקר על הביולוגיה של ים המלח. במסגרת עבודתו, שתוצאותיה הראשונות פורסמו ב-1936 בכתב העת נייצ'ר (Nature). וולקני תיאר מגוון אצות וחיידקים, ומאוחר יותר אף חד-תאיים כגון אמבות וריסניות, שהצליח לבודד מים המלח. מקצת החיידקים שבודדו היו חיידקים הלופיליים (אוהבי מלח) שצבעם אדום. בודדו גם חיידקים אל-אווירניים (שחיים בתנאים של חוסר חמצן), ובחיפוש אחר יצורים פוטוסינתטיים נתגלו אצות ירוקיות חד-תאיות מסוג דונליאלה (Dunaliella) - אצות שהיו מוכרות מסביבות בעלות מליחות-על במקומות אחרים בעולם. עבודתו החלוצית של וולקני הוכיחה באופן חד-משמעי כי ים המלח אינו "ים המוות". שיטות עבודתו אפשרו לקבל תוצאות איכותיות בלבד, ולא מידע כמותי על מספרם ותפוצתם של המיקרואורגניזמים השונים. אגב, בנימין וולקני משמש עד היום כפרופסור במכון סקריפס בסן דיאגו, קליפורניה.

ההערכות הכמותיות הראשונות של צפיפות אוכלוסיות המיקרואורגניזמים בים המלח נעשו בשנות 64-1963 על ידי פרופ' איאן קפלן מאוניברסיטת לוס אנג'לס, במסגרת שנת שבתון שעשה בישראל. בבדיקות מיקרוסקופיות נתגלו מיקרואורגניזמים במספרים גבוהים מאוד: בליטר מים שנאספו מפני השטח נצפו בין שלושה מיליארד לתשעה מיליארד חיידקים! לצורך השוואה נציין כי מי הים התיכון מכילים, לכל היותר, כמה מאות מיליוני חיידקים לליטר. גם מספרם של תאי האצות נתבררו כגבוהים מאוד: עד ארבעים מיליון תאים לליטר מי-שטח. לעבודות הכמותיות האלו לא היה המשך עד סוף שנת 1979, כאשר התחלתי במחקריי על הביולוגיה של ים המלח. יש להצטער על העדר נתונים כמותיים לתקופה שבין 1964 ל-1979, תקופה שבה התרחשו, כאמור, שינויים מרחיקי לכת במבנה הפיזיקלי של האגם.

שיכוב וערבוב המים בים המלח. חתך בים המלח, מצפון לדרום. בשנים 60-1959 שיכוב יציב עם שכבת מעבר בעומק 80-40 מטר; ב-1979 לאחר ערבוב האגם; וב-1992, לאחר שמי השטפונות הרבים יצרו שיכוב חד ב-5 המטרים העליונים של גוף המים. שימו לב לירידה המתמדת במפלס המים ולהעלמות האגן הדרומי.

היום ברור שמגוון המיקרואורגניזמים בים המלח מצומצם למדי, כפי שניתן לצפות בסביבה כה קיצונית. האצה דונליאלה היא הייצור הפוטוסינתטי היחיד המתקיים באגם. האצה מקיימת פוטוסינתזה בעזרת הכלורופיל שבכלורופלסט שלה. היא מקבעת פחמן דו חמצני לחומר אורגני, וכך מגדילה את מקורות המזון הזמינים לחיידקים.

מספר חיידקים הלופיליים-קיצוניים שצבעם אדום בודדו מים המלח. חיידקים אדומים כאלה ידועים גם ממקווי מים אחרים בעולם, שבהם יש מליחות-על. דוגמה לכך אפשר לראות בבריכות המלח של חברת המלח באילת; בריכות הגיבוש הרוויות במלח בישול נצבעות, בעיקר בחודשי הקיץ, באדום הודות לאוכלוסיות צפופות מאוד של חיידקים אוהבי-מלח אדומים.

כאשר בדקו את "ייחוסם" הסיסטמטי של החיידקים בים המלח, התברר כי אין קרבה אבולוציונית ביניהם לבין רוב מיני החיידקים שאנו מכירים: החיידקים ההלופיליים שייכים לממלכת הארכיבקטריה (Archaebacteria) קבוצה שבשלב מוקדם באבולוציה של החיים על פני כדור הארץ נפרדה משתי הקבוצות האחרות: האיבקטריה - הקבוצה הכוללת את רוב החיידקים המוכרים, והאיקריוטים - הקבוצה שעמה נמנים בעלי החיים, הצמחים, האצות, הפטריות והחד-תאיים. ייתכן שלפחות מקצת מהחיידקים האדומים שבודדו מים המלח ייחודיים לסביבה זו. המינים שבודדו מים המלח כוללים את Haloferax volcanii (המכונה על שם בנימין וולקני) Haloarcula marismortui (על שמו של ים המוות בלטינית), Halorubrum sodomense, ו-Halobaculum gommorense (על שם סדום ועמורה, בהתאמה). איננו יודעים עדיין מי מהמינים הללו שולט בפריחות החיידקים המתפתחות מעת לעת באגם. כל החיידקים האלה הם הטרוטרופיים, כלומר, הם זקוקים לחומרים אורגניים מן המוכן. ואולם, מין אחד לפחות (Halorubrum sodomense) מסוגל, בתנאים מסוימים, לנצל את אור השמש כמקור אנרגייה; האור נבלע בו בצבען הסגול בקטריורודופסין ומאפשר פוטוסינתזה.

בין החיידקים שבודד וולקני מים המלח נמצאו גם נציגים של ממלכת האיבקטריה, וגם היום ניתן לבודד חיידקים כאלה מהאגם, אך מבחינה כמותית חשיבותם בים המלח משנית. מספר חוקרים ניסו לבודד מים המלח חיידקים אל-אווירניים, המחזרים יוני סולפט (SO42-) לסולפיד (S2-). לפני ערבוב הים בשנת 1979 הכילו, כזכור, מי העומק יוני סולפיד, וקיימות עדויות לכך שסולפיד זה מקורו ביולוגי. ובכלל, יש עניין רב במחזור הגופרית באגם, שמאז ומתמיד היה קשור קשר הדוק לגופרית.

"וה' המטיר על-סדום ועל-עמורה גפרית ואש מאת ה' מן-השמים"
(בראשית יט: 24)

ואולם טרם הוברר מיהו החיידק האחראי על יצירת הסולפיד בקרקעית ים המלח.


ים המלח לפי "קווי עומק" (מטרים מתחת למפלס הים התיכון). 
קו החוף נמצא במפלס 411 מטרים כך שהעומק המרבי של האגם הוא כ320- מטרים.


החיים המלוחים
כל המיקרואורגניזמים החיים בים המלח חייבים להיות מותאמים לחיים בריכוזי מלח גבוהים ביותר. הדבר נכון, כמובן, גם לגבי חיידקים ואצות המתקיימים בתנאי מליחות-על במקומות אחרים בעולם, מקומות בהם ריכוז המלח קרוב לרוויה.

אחד הגורמים העיקריים המכתיבים את תפקודם של המיקרואורגניזמים אוהבי-המלח הוא, שקרומיות תאיהם, בדומה לקרומיות תאיהם של כל היצורים החיים האחרים, חדירות למים. פירוש הדבר הוא כי הריכוז הכללי של החומרים המומסים בתוך התא חייב להיות דומה לזה שמחוץ לתא, במי הים. לו היה ריכוזם בפנים התא נמוך יותר, מים היו ממהרים לצאת, בתהליך האוסמוזה, מתוך התא החוצה, והתא היה מתכווץ ומתייבש. תכונה נוספת משותפת כמעט לכל היצורים החיים על פני כדור הארץ היא, שריכוז המלחים בתוך התא נותר נמוך יחסית, שכן בריכוזי מלח גבוהים רוב האנזימים אינם מתפקדים. בנוסף לכך, מסיסותם של אנזימים, כמו גם חלבונים תוך-תאיים אחרים, מוגבלת בסביבות מלוחות מאוד. הדרך שבה יצורים הלופיליים שונים מתמודדים עם אתגרים אלה שונה בקבוצות האורגניזמים השונים.

האצה דונליאלה, בדומה לרוב היצורים החיים האחרים, מחזיקה ריכוזי מלח נמוכים בתוך התא. האיזון האוסמוטי נשמר בה הודות לריכוזים גבוהים של גליצרול (גליצרין). תא הדונליאלה מייצר גליצרול, המצטבר בתוך התא בריכוז גבוה, וכך נמנעת יציאה אוסמוטית של מים. לתאי הדונליאלה יכולת להסתגל במהירות לשינויים פתאומיים בריכוזי המלח בסביבתם. התאים חסרי דופן קשיחה, והם מסוגלים להתנפח ולהתכווץ לפי התנאים. כאשר מעבירים תאי דונליאלה מריכוז מלח נמוך יחסית לריכוז גבוה יותר, התאים מתכווצים במהירות; הקטנת נפח התא מגדילה את ריכוז הגליצרול, עד שמושג איזון אוסמוטי לפי המליחות החיצונית החדשה. אחר כך התא מתחיל לייצר מולקולות גליצרול חדשות, ואז הוא חוזר לנפחו המקורי. לעומת זאת, ירידה במליחות החיצונית גורמת להתנפחות אוסמוטית של התא, תוך ירידה של ריכוז הגליצרול התוך-תאי ביחס ישיר להגדלת נפחו. מאוחר יותר תא הדונליאלה מפרק גליצרול, וכך חוזר לנפחו המקורי. מנגנון הוויסות האוסמוטי הזה מקנה לדונליאלה מידה גדולה של גמישות מבחינת ריכוזי המלח שבהם היא מסוגלת לחיות.

החיידקים ההלופיליים האדומים הם יוצאי דופן בתכונותיהם: חיידקים אלה צוברים מלח, במיוחד אשלגן כלורי (KCI), בריכוז דומה לריכוז המלח החיצוני. אסטרטגיה זו של הסתגלות לחיים במליחות גבוהה מחייבת התאמה של כל המנגנונים האנזימיים בתוך תא החיידק, כך שמתאפשרת פעילות תקינה למרות ריכוזו הגבוה של אשלגן כלורי בתא. מתברר שלכל החלבונים שבחיידקים אלה מבנה מיוחד - תכולה גבוהה ביותר של חומצות אמיניות חומציות. לכן חלבונים אלה יציבים ופעילים רק בריכוזי מלח גבוהים, ואין הם מתפקדים בסביבות דלות במלחים. לפיכך החיידקים ההלופיליים האדומים מוגבלים לסביבה שבה ריכוזי המלח גבוהים ביותר, ויכולתם להסתגל לשינויים במליחות הסביבה מוגבלת.

המיקרואורגניזמים החיים בים המלח חייבים להתמודד לא רק עם ריכוזי מלח גבוהים במיוחד, הם גם צריכים לתפקד בהרכב הייחודי של המלחים במי האגם. כאמור, הקטיונים של מגנזיום וסידן מהווים חלק ניכר מכלל המלחים שבמי ים המלח. עמידותם של מיני החיידקים ההלופיליים שבודדו מים המלח לריכוזים גבוהים של קטיונים אלה גדולה יותר מעמידותם של מינים מקבילים שבודדו מסביבות עתירות מלח אחרות. הידע שלנו על המנגנונים המאפשרים חיים בתמלחות שבהן כלוריד המגנזיום הוא המלח העיקרי עדיין מצומצם וחלקי.


החלבון שמושך את המים - מרית סלוין
כל תאיהם של היצורים החיים עטופים בקרום חדור ליונים ולמולקולות מים. הואיל והריכוז הפנימי של המלח בתאים שואף להשתוות לריכוז החיצוני, הרי במים מלוחים מאוד יאבדו התאים נוזלים ויצטמקו. החיידקים ההלופיליים מצליחים לשמור בתוך התא ריכוז מלחים דומה לזה שבים המלח ,וכך מונעים בריחת מים מהתא. אך, לעומת זאת, בריכוזי מלח גבוהים שוקעים חלבונים, וכאשר אינם מסיסים, הם לא מסוגלים לתפקד. מה, אם כך, מאפשר לחלבוני התא לתפקד בריכוזי מלח כה גבוהים?

צוות חוקרים מהמחלקה לביולוגיה מבנית במכון ויצמן למדע החליט לבדוק האם המבנה של חלבוני החיידקים ההלופיליים שבים המלח שונה מזה של חיידקים אחרים. הם חקרו את החיידק הלוארקולה מריסמורטוי (Haloarcula marismortui), ובו בחרו בפרדוקסין - חלבון המשתתף בתהליכי יצירת האנרגיה בתא. כדי למצוא מבנה תלת ממדי של חלבון מגבשים תחילה את החלבון, ואחר כך מפציצים את הגביש בקרני-X (רנטגן). הקרינה מוחזרת מהגביש במישורים שונים, בהתאם למבנה התלת ממדי של החלבון, והיא יוצרת תמונת דיפרקציה (השתברות). את נתוני התמונה מנתחים בתהליך יקר וממושך, באמצעות שיטות מתמטיות ומחשוב מתוחכם.

"לאחר שפענחנו את מבנה החלבון, ניסינו לראות האם אפשר להבין את סוד פעולתו בריכוזי מלח גבוהים, זאת באמצעות השוואה לחלבונים דומים ביצורים שאינם אוהבי מלח", אומרת דר' מיכל הראל, שחוקרת את הנושא יחד עם דר' מנחם שהם, דר' פליקס פרולוב ופרופ' יואל זוסמן. התברר שבמולקולת חלבון הפרדוקסין של החיידק ההלופילי יש אזור נוסף שאינו קיים בפרדוקסין של חיידקים "רגילים". אזור זה ושאר פני המולקולה טעונים במטען חשמלי שלילי חזק יחסית, ולכן הם מושכים אליהם מולקולות רבות של מים ושל יונים טעונים במטען חשמלי חיובי. מולקולות המים והיונים החיוביים מקיפים את החלבון במעין שכבת מגן צפופה במיוחד. "שכבה זו שעוטפת את החלבון בחיידק שלנו היא הרבה יותר צפופה מאשר באורגניזמים שאינם חובבי מלח. כאן היה לנו הבדל משכנע שקשור כנראה ליכולתו של החיידק לחיות בסביבה הקשוחה וההרסנית של ים המלח", אומרת הראל.

דינמיקה של אוכלוסיות
ברוב מקווי המים בעולם המצטיינים במליחות-על (אגמים טבעיים כגון ימת המלח הגדולה שביוטה, ארה"ב, או בריכות אידוי להפקת מלח) מתקיימות אוכלוסיות צפופות של חיידקים הלופיליים, וגם מינים שונים של דונליאלה מצויים בהם בכמויות גדולות בדרך כלל. הצפיפות הגבוהה נובעת, בין היתר, מהעדר חד-תאיים ובעלי חיים אחרים הניזונים מן האצות החד-תאיות והחיידקים.

בהעדר אוכלוסייה מווסתת של אוכלי אצות וחיידקים, גודל האוכלוסיות במקווי מים שבהם מליחות-על נקבע בדרך כלל רק על ידי הזמינות של חומרי מזון אי-אורגניים ואורגניים, ואולם בים המלח קיים גורם נוסף, ייחודי - הריכוזים הגבוהים של יוני מגנזיום וסידן. כזכור, ריכוזים אלה אף גדלו והלכו בשנים האחרונות.

רק בסוף 1979 התחילו לעקוב באופן שיטתי אחר השינויים המתרחשים באוכלוסיות האצות והחיידקים בים המלח. יש להצטער על כך שפרט למדידות הבודדות שנעשו בשנים 64-1963' לא קיימים נתונים כמותיים על המיקרואורגניזמים בים המלח לפני שהתרחש ערבוב עמודת המים בתחילת 1979. מאז 1980 יש בידינו נתונים רבים על הביולוגיה של האגם, המלווים במידע על השינויים הכימיים והפיזיקליים שחלו בעמודת המים בתקופה זו. ללא הנתונים על המבנה הפיזיקלי של עמודת המים לא היה אפשר להבין כראוי את התהליכים הביולוגיים המתרחשים.

בשנת 1980 הופיעה פריחה צפופה של האצה דונליאלה בחודשי הקיץ, שבשיאה נמצאו כמעט תשעה מיליארד תאי אצה בליטר, אשר התפתחו בשכבת המים העליונה. לקראת סוף אותה שנה הצטמצם מספרן באגם, ובעקבותיהן שגשגו חיידקים אוהבי-מלח אדומים, שמספרם הרקיע עד כדי עשרים מיליארד לליטר. אוכלוסייה צפופה זו העניקה לאגם כולו צבע אדמדם בחודשי הסתיו של 1980.

את שרשרת האירועים שהובילה להתפתחותם ההמונית של אצות וחיידקים בשנת 1980 אפשר לתאר כך: חורף 80-1979 היה חורף גשום במיוחד, מי שיטפונות מהלו את השכבות העליונות, תוך הורדת המליחות. המליחות הנמוכה יחסית אפשרה לדונליאלה להתרבות. בהיותה יצור פוטוסינתטי, המשתמש באור השמש כבמקור אנרגייה להטמעת פחמן דו-חמצני לחומרים אורגניים, דרושים לאצה חומרי מזון אי-אורגניים - מקורות חנקן, גופרית וזרחן. תרכובות חנקן וגופרית קיימות במי ים המלח בשפע, אך לא כן זרחן. השיטפונות הרבים גרפו כנראה לאגם כמויות גדולות של תרכובות זרחן, ואלו אפשרו לאצות לשגשג.

החיידקים ההלופיליים האדומים ניזונו והתפתחו מהחומרים האורגניים שיצרה הדונליאלה. יש עדויות לכך שגליצרול, המיוצר, כזכור, בכמויות גדולות בתאי האצות כמייצב אוסמוטי, הוא המרכיב העיקרי ב"תפריט" החיידקים. מתברר כי חלק מסוים מן הגליצרול דולף אל מחוץ לתא האצה והופך זמין לחיידקים, והשאר הופך זמין בעת מותן של האצות והתפרקותן.

כאשר פסקו התנאים להיות מתאימים לקיום האצות, הן בגלל עלייה במליחות המים עקב האידוי המוגבר בחודשי הקיץ והן בגלל מחסור בתרכובות זרחן ובחומרי מזון אחרים, תאי הדונליאלה נעלמו מנוף המים. ייתכן שמקצתן התפרקו, וחלקן יצרו תאי קיימא בעלי דופן עבה, שמסוגלים לשרוד תקופות ממושכות, אלה שקעו לקרקעית האגם. אוכלוסיית החיידקים נשארה ברובה במצב של פעילות נמוכה במים. ייתכן שכמצב זה, של מחסור בחומרי מזון אורגניים, החיידקים שורדים, בחלקם, הודות לצבען בקטריורודופסין, שבעזרתו התאים מסוגלים להשתמש באור השמש כמקור אנרגיה חלופי.

פריחות עונתיות כפי שנצפו בשנת 1980 לא מתפתחות מדי שנה; למעשה מדובר בתופעות נדירות, שקיומן מותנה בהיווצרות שכבת מים עליונה שהיא מהולה במידה מספקת. לאחר תום השיכוב, בסוף שנת 1982, החלה תקופה בת תשע שנים שבהן הפך ים המלח כמעט ל"ים המוות": לא הייתה כל עדות לתאי דונליאלה במים, ונשארה רק אוכלוסיית חיידקים דלה. בכל התקופה הזאת הייתה מליחותה של שכבת המים העליונה גבוהה ביותר, מלח בישול שקע, והיחס בין ריכוזי הקטיונים הדו-ערכיים (סידן ומגנזיום) לחד-ערכיים (נתרן ואשלגן) המשיך לעלות.

אולם, המיקרואורגניזמים שאכלסו בעבר את ים המלח לא נכחדו. בתום החורף הגשום מאוד של 92-1991' אוכלוסיית הדונליאלות התפתחה במהירות וכך גם אוכלוסיית החיידקים. פעם נוספת הפך ים המלח אדום הודות לחיידקים אוהבי-מלח, אלא שגם הפעם דעכו הדונליאלות במהירות, ואילו החיידקים שמרו על מספרם הגבוה עד לערבוב מחודש שאירע בנובמבר 1995. היום ים המלח מתקרב פעם נוספת למצב של "ים המוות".

הנטייה למליחות קיצונית במי ים המלח צפויה להמשך גם בעתיד, והתוצאה תהיה שמי ים המלח יהיו דומים בתכונותיהם לתמלחות המצויות כיום בבריכות האידוי בשטח של האגן הדרומי לשעבר, תמלחות שבהן אין יצורים חיים.


פטריות המלח שמעוגנות בקרקעית ים המלח.
צילום: החברה להגנת הטבע

אחרית החיים או תעלת הימים?
הביולוגיה של ים המלח עשויה להשתנות בצורה מרחיקת לכת אם, אי-פעם בעתיד, תמומש אחת התוכניות לחיבור ים המלח עם הים התיכון או עם ים-סוף. תוכנית "תעלת הימים", כפי שגובשה בשנות השבעים, אמורה הייתה לחבר את ים המלח עם הים התיכון בעזרת תעלה ומנהרה, ולנצל הפרשי מפלס של יותר מ-400 מטר לצורך הפקת אנרגיה הידרו-חשמלית, ובתוך כך לשמור על מפלס ים המלח בערך קבוע. זו הייתה תוכנית קורצת כאשר מחירי הדלק בעולם היו גבוהים מאוד. מחקרים רבים, ובכללם כאלה שהזכרנו, נערכו כדי לנסות ולענות על שאלות הקשורות לגאולוגיה, לכימיה, לפיזיקה ולביולוגיה של ים המלח. הערכות כלכליות של התוכנית, יחד עם שיקולים פוליטיים הקשורים להשפעת הפרויקט על הצד הירדני של האגם, הובילו לביטול התוכנית בשנות השמונים. בעקבות הסכמי השלום עם ירדן, ייתכן שתיפתח דרך לפיתוח משותף של תעלה מים-סוף לים המלח, לתועלת שתי המדינות.

להזרמת כמויות גדולות של מי הים התיכון או מי ים-סוף אל ים המלח תהיה, ללא ספק, השפעה מרחיקת לכת על החיים באגם. היווצרות שכבת מים בעלת מליחות נמוכה יחסית, הצפה על פני התמלחות הכבדות, נראית בלתי נמנעת. כל המחקרים - תצפיות בים המלח עצמו וניסויי הדמיה במעבדה - מצביעים על כך שעידן הפריחות הצפופות של מיקרואורגניזמים בים המלח עשוי אז לשוב ולפקוד את האגם. ואולי אי פעם בעתיד ישכשכו בים המלח אפילו דגים, על פי חזונו של הנביא יחזקאל:
"והיה כל-נפש חיה אשר ישרץ אל כל-אשר יבוא שם נחלים יחיה והיה הדגה רבה מאד כי באו שמה המים האלה וירפאו וחי כל אשר-יבוא שמה הנחל. והיה יעמדו עליו דוגים מעין גדי ועד-עין עגלים משטוח לחרמים יהיו למינה תהיה דגתם כדגת הים הגדול רבה מאד"
(יחזקאל מז: 10-9)

אולם, יש לצפות שגם בזמן ההוא ייוותר מקום גם למיקרואורגניזמים אוהבי המלח, שהרי הנביא ממשיך:
"בצותו וגבאיו ולא ירפאו למלח נתנו"
(יחזקאל מז: 11)

לקריאה נוספת:
אלי רז (1993) ספר ים המלח, הוצאת רשות שמורות הטבע - מועצה איזורית תמר
אהרון אורן (1981) צורות חיים בים המלח. מדע כ"ה: 171-168.
Scientific American. The Dead Sea. October 1983: 84-91.

פרופ' אהרון אורן נמנה עם סגל המכון למדעי החיים באוניברסיטה העברית, ומכהן כמנהל מרכז משה שילה לביוגאוכימיה ימית. מחקריו עוסקים באקולוגיה של מקווי מים מלוחי-על, ובפיזיולוגיה ובביוכימיה של המיקרואורגניזמים החיים בהם.

פורסם ב"גליליאו" גיליון 18, עמ' 43-36, אוקטובר 1996.