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.