מאדים, ספקות קשים כאבן - אילן עמית

לפני שלוש שנים הכריזה סוכנות החלל כי איתרה סימני חיים במטאוריט שהגיע ממאדים. לאחר ההתרגשות הראשונית החלו להישמע קולות ספקניים והנושא נבדק בקפדנות. האמנם, חיים במאדים?

מאדים

צילום: European Space Agency & Max-Planck Institute for Solar System Research for OSIRIS Team

באוגוסט 1996 רגש העולם לשמע הצהרה שיצאה מסוכנות החלל האמריקאית ואוניברסיטת סטנפוו־ד, לפיה במטאוריט שמקורו במאדים נמצאו עדויות למיקרואורגניזמים מאובנים. הסיבה להתרגשות ברורה. האם היווצרות החיים על כדור הארץ היא מאורע חריג ואולי חד פעמי, שהתרחש ביקום כתוצאה מתנאים ייחודיים, או שמא התפתחות כזו היא תהליך נפוץ? שאלה זו חשובה לא רק כשאלה מדעית, אלא גם בשל השלכותיה הפילוסופיות.

מאדים היווה מאז ומתמיד מטרה לספקולציות הנוגעות לשאלה זו. בשנת 1976 נשלחה החללית "וייקינג״ לבדוק האם ניתן לזהות, באמצעים כימיים, פעילות מטבולית (חילוף־חומרים) בקרקע המאדים כרמז לקיומם של מיקרואורגניזמים. התוצאות לא היו חד משמעיות, והשאלה האם קיימים על המאדים יצורים חיים מיקרוסקופיים נשארה פתוחה. בעברו הגיאולוגי היו תנאי האקלים במאדים שונים מאלה המתקיימים בו כיום, ונמצאו ראיות גיאולוגיות לכך שלפני ארבעה מיליארד שנה זרמו מים על פני שטחו. האם יתכן שעל מאדים התפתחו צורות חיים פשוטות בעבר הרחוק, צורות שפסו ונעלמו כאשר השתנו התנאים? אם תימצא ראיה חותכת לקיומן של צורות חיים פשוטות על כוכב־לכת אחר, בהווה או בעבר, הרי זו תשפיע השפעה מכרעת על תפישתנו את אופן התפתחות החיים בכדור הארץ. אין פלא שההודעה בדבר מציאת מאובני מיקרואורגניזמים על מטאוריט שמקורו במאדים חוללה סערה. אלא שההתלהבות הראשונית הייתה נחפזת מדי. ראיות שונות הצביעו על כך כי אפשר שהצורות שנתגלו במטאוריט אינן מעידות על מציאות מיקרואורגניזמים בסלע. התלהבות הציבור שככה מעט, ובד בבד פנו המדענים לבדוק את הממצאים באופן מדוקדק. תוצאות הבדיקות עוררו ויכוח מסעיר ומרתק.

אחת הצורות המיקרוסקופיות שנתגלו במטאוריט הצעיר יחסית שנחת במצרים

כתב סתרים מוצפן באבן?

מה עושה אבן שמקורה במאדים על פני כדור־הארץ? היה זה בשנת 1984 כאשר נמצאה האבן על ידי משלחת שהגיעה לאנטארקטיקה לחפש מטאוריטים. מדוע דווקא באנטארקטיקה? באנטארקטיקה לא נופלים יותר מטאוריטים מאשר במקומות אחרים על כדור הארץ, ואולם שם קל יותר לזהותם. חלקים נרחבים מאנטארקטיקה הם משטחי קרח שעוביים 3־4 קילומטרים. כאשר מוצאים סלע במשטח קרח כה נרחב ועבה, רבים הסיכוייב שמוצאו מהחלל. ועוד, לעתים מטאוריטים הנוחתים באנטארקטיקה נעיב לאטם עם תנועת הקרח וכאשר הקרח פוגש במכשול, המטאוריטים נלכדים ומתרכזים ולאחר זמן מה מבצבצים מהקרח. "שדות מטאוריטים" אלה הם מוקד החיפוש של משלחות המחקר.

מבדיקת הגזים שהיו כלואים באבן עלתה ההשערה כי מקורה במאדים. לפני 4.5 מיליארדי שנים התגבשה האבן מסלע מותך מתחת לפני השטח של מאדים. כמיליארד שנים לאחר מכן הוטבעו באבן הצורות מעוררות סימני השאלה. ואז, לפני 15 מיליון שנה, פגע אסטרואיד על פני מאדים בסמוך לאבן. הפגיעה התיזה את האבן מעלה במהירות מספקת להוציאה אל מחוץ לשדה המשיכה של מאדים, אל החלל. האבן נעה בחלל במשך כ־15 מיליון שנים לפני שנלכדה על ידי שדה המשיכה של כדור־הארץ ונחתה באנטארקטיקה לפני 13 אלף שנה. תנועות קרח העלו אותה אל פני השטח במישור קרח המכונה "אלן הילס" ושם גילתה אותה החוקרת רוברטה סקור (Score). המטאוריט קיבל את השם ALH84001. מן הסתם, ההסתברות הסטטיסטית הזעירה למעבר כזה של סלע ממאדים לכדור הארץ במהלך משחק הביליארד הקוסמי שתואר לעיל עושה את ALH84001 לאבן מיוחדת. נציין כי מטאוריט זה הוא אחד מ־14 מטאוריטים שהתגלו ושמקורם הוא מאדים.

בדיקות שונות העלו את התרחיש של מסלול האבן. בתוך האבן נתגלו גבישי קרבונט - מינרל המתגבש בנוכחות מים. גילו של הקרבונט תוארך בכ־3.6 מיליארדי שנים. בתוך גבישי הקרבונט נמצאו צורות שנראו כמאובני מיקרואורגניזמים. סמוך לגבישי הקרבונט ובתוכם נמצאו חומרים שעשויים להיות תוצרי לוואי של יצורים חיים. חומרים אלה חיזקו את דעתם של החוקרים שהצורות שנתגלו במיקרוסקופ האלקטרונים אמנם שייכות ליצורים חיים, וזאת מכמה טעמים:

 תצורות שנמצאו על פני גרגרי קרבונט במטאוריט

צורות אלה דומות ל"ביופילמים" הנוצרים על-ידי מיקרואורגניזמים ארציים

בסמיכות לגבישי הקרבונט נתגלו מולקולות אורגניות טבעתיות הנמנות על קבוצת הפחמימנים הארומטיים הפוליציקליים; בתוך גבישי הקרבונט נמצאו גרגרי מגנטיט, מינרל המורכב מברזל וחמצן, שכמותם לא נראו לפני כן במטאוריטים. גרגרים אלה דומים בגודלם ובצורתם לגרגרי מגנטיט המיוצרים על ידי סוגי חיידקים מסוימים בכדור־הארץ; הממצא השלישי היה מציאותם של גרגרי ברזל־גופריתי בתוך גבישי הקרבונט, גרגרים, שעל כדור הארץ מיוצרים רק על ידי חיידקים.

התוצאות פורסמו על ידי ראש הצוות המדעי דייויד מק־קיי (Mckay), חוקר מטעם סוכנות החלל שהצהיר: "כל מאפיין שנמצא יכול להיות מוסבר באופן חלופי, אולם מבחינת מכלול הממצאים אנו מסיקים על עקבותיהם של חיים".

החיים לא קלים

עם השנים התחזקו קולות הביקורת כנגד הקשר בין מאפייניה השונים של האבן ובין המסקנה כי אלה אכן מעידים על הימצאות יצורים חיים על פני מאדים. ויכוח סוער ניטש עד היום בין קבוצות מחקר שונות.

השאלה הראשונה שנשאלה הייתה באיזו טמפרטורה נוצרו גבישי הקרבונט. וזו למה? הואיל והתצורות דמויות החיידקים ועקבות החומרים הכימיים שתוארו נתגלו בתוך גבישי הקרבונט ועל פניהם, ולפי מרקם התצורות הן התפתחו בד בבד עם יצירת גבישי הקרבונט, הרי שאם הגבישים נוצרו בטמפרטורה גבוהה שאינה מאפשרת חיים, יש בכך כדי לרמז על כך שמקור העקבות אינו ביצורים חיים. חוקרים רבים התמקדו בניסיון לפתור את הסוגיה הזו. גבישי קרבונט יכולים להיווצר במגוון רחב של טמפרטורות. קבוצות המחקר מתחלקות לכאלו התומכות בטמפרטורת יצירה גבוהה - הפוסלת אפשרות שמקורם של העקבות הוא ביצורים חיים, וכאלו התומכות בטמפרטורה נמוכה יותר, שאינה פוסלת אפשרות כזו. כל אחת מהקבוצות מביאה ראיות המחזקות את טיעוניה.

הרמז הראשוני לטמפרטורת יצירה נמוכה הגיע ממדידות איזוטופים של חמצן. ניתן להעריך את טמפרטורת ההיווצרות של גבישי הקרבונט מבדיקת היחסים של האיזוטופים הקלים והכבדים במינרלים השונים - מידת האחידות של פיזור האיזוטופים תלויה בטמפרטורה. ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, אחידות הפיזור של האיזוטופים השונים במסה שלהם רבה יותר. בבדיקת האיזוטופים חמצן־16 (החמצן הרגיל) וחמצן־18 (חמצן כבד) בקרבונט נמצאה אחידות נמוכה. זו מרמזת על טמפרטורה נמוכה־יחסית (פחות מ־300°0) בעת יצירת הקרבונטים. הממצא אינו מצביע על תשובה חד משמעית לאפשרות קיומם של חיים על פני מאדים, שהרי הטמפרטורה שנקבעה כגבול (300°c) גבוהה מאד עבור החיים המוכרים לנו.

כיוון אחר היה בדיקת טביעות השדה המגנטי של גרגרים דוגמת מגנטיט. כאשר גרגר מגנטיט נוצר הוא משמר את טביעת השדה המגנטי שקיים בסביבתו. זאת, כל עוד לא חומם לטמפרטורה גבוהה, שבה נמחקות הטביעות המגנטיות. על־פי טביעות השדה המגנטי שהשתמרו בגרגרי המגנטיט העריכו מספר חוקרים שהגרגרים לא חוממו מעל 325°c (עדיין חם מדי לקיום חיים) וכנראה לא מעל 110 מעלות צלסיוס.

מצידו השני של המתרס מצויה ״קבוצת הטמפרטורה הגבוהה" שבדקה את גבישי המגנטיט. חיידקים מסוימים מייצרים גבישי מגנטיט המאפשרים להם לחוש את השדה המגנטי של כדור־הארץ. מבדיקת הצורה של חלקיקי המגנטיט עולה כי הם נוצרו בטמפרטורה של 650°c לפחות. בנוסף, לחלקם אין מבנה גבישי מושלם כפי שצפוי מגרגרים שמקורם מיקרואורגניזמים. כנגד טענה זו טוענים המצדדים בטמפרטורה הנמוכה שייתכן כי לא לכל החלקיקים אותו מקור. אכן, על דבר אחד מסכימים כולם - לאבן יש היסטוריה גיאולוגית־כימית מורכבת.

ובאשר למולקולות הפחמימנים הארומטיים הציקליים. האם מולקולות אלו מקורן ביצורים חיים? והאם מקורן במאדים? הפחמימנים הארומטיים הציקליים יכולים להיווצר ללא כל קשר לחיים - הם נפוצים במערכת השמש ונמצאו כבר בעבר במטאוריטים. יתר על כן, הם נפוצים גם על כדור הארץ, אפילו בקרח האנטארקטי, עובדה שהעלתה את החשש שמא המולקולות שנמצאו במטאוריט מקורן בזיהום מהקרח האנטארקטי. בדיקות נוספות שנערכו, והעובדה כי ריכוז הפחמימנים הארומטיים הציקליים במטאוריט ALH84001 גבוה בהרבה מהריכוז שנמדד בכל מטאוריט אחר שנמצא באנטארקטיקה, מצמצמות את אפשרות הזיהום. כיום מאמינים רוב החוקרים כי מקור הפחמימנים הארומטיים הציקליים הוא במאדים, ואולם השאלה האם יש להם קשר לחיים לא זכתה עדיין למענה.

תצלום שעורר הדים ב-1996. אפשר שהצורה דמוית התולעת מקורה במיקרואורגניזמים שחיו על המאדים לפני 3.6 מיליארד שנים.

צורות נוספות דמוי תולעת המוחזקות כ"חשודות" בסימני חיים

טביעת ידה של אמא אדמה

ג׳ולי (Juli) ועמיתיו מאוניברסיטת אריזונה מצאו כי יחס האיזוטופים פחמן-12 לפחמן-13 בחומרים האורגניים שבאבן זהה ליחס המופיע בחומרים אורגניים על כדור הארץ. יתר על כן, מתיארוך בפחמן-14 התברר כי גילו של מקצת החומר האורגני במטאוריט נע בין 5,000 ל־12,000 שנה, מה שמצביע בבירור על מקור ארצי. בהקשר זה ראוי לציין כי בכל המטאוריטים שנמצאו באנטארקטיקה עד היום הופיעו זיהומים ארציים.

באדה (Bada) ועמיתיו בחנו את חומצות האמינו באבן. חומצות האמינו הן, כידוע, אבני הבניין של החלבונים, ולכל חומצת אמינו אפשריות שתי צורות מרחביות, שהן תמונת ראי זו של זו: צורה ״ימנית" (D) וצורה "שמאלית״ (L). כרגיל, חומצות האמינו הבונות את החלבונים הארציים הן ״שמאליות״. במטאוריטים מופיעה אוכלוסייה מעורבת של חומצות אמינו - "ימניות" יחד עם "שמאליות".

והנה, נמצא כי תכולת חומצות האמינו באבן דומה לזו שבקרח האנטארקטי - בקרח האנטארקטי (באזורים מסוימים לפחות) יש חומצות אמינו שמקורן בחומר אורגני ארצי, ומכאן שהן חומצות "שמאליות״. האם הממצאים הללו מעידים על כי גם במאדים היצורים החיים משתמשים בחומצות אמינו שמאליות? באדה ועמיתיו לא פוסלים אפשרות זו, אולם הם משערים כי מקור חומצות האמינו הוא בכדור הארץ. אכן, חיים קשים...

הגודל קובע?

הבה נחזור אל התצורות עצמן. למרות דמיונן לחיידקים הועלו השאלות האם יתכן שאינן אלא סתם גבישים, או אולי אפילו תוצר לוואי של תהליך הכנת הדגימות לבדיקה במיקרוסקופ האלקטרונים. אחת הנקודות החשובות בוויכוח על אופיין האמיתי של התצורות סבבה סביב גודלן. נשאלה השאלה האם התצורות, שאורכן הממוצע הוא כ־100־200 ננומטר (ננומטר=מיליארדית המטר; כלומר הם קטנים ביחס לחיידקים הארציים) גדולות דיין להיות יצורים חיים? כמה מדענים שניסו להעריך את הגודל המינימלי הדרוש לקיום יצורים חיים העלו את הסברה כי התצורות קטנות מדי. ואולם אחרים מצביעים על יצורים מיקרוסקופיים דומים בגודלם בכדור הארץ (ראו: "חיידקיקים ואבנים בכליות", "היצור החי הקטן ביותר״).

כדאי להזכיר שבנוסף לתצורות דמויות החיידקים נמצאו תצורות נוספות שמרמזות בעקיפין על מקור ביולוגי. בסביבתם של חלק מהקרבונטים אותרו מבנים הדומים מעט ל״ביופילמים" - אלו הן שרשרות של מולקולות אורגניות שמופרשות על ידי חיידקים. המבנים שנמצאו מכילים פחמן אולם מקורם עדיין לא ברור.

שפן חדש מהכובע

הוויכוח סביב המטאוריט מאנטארקטיקה לוהט עדיין. התפתחות הוצגה בכנס למדעים פלנטריים שנערך השנה בחודש מרס (מרס דווקא!) ביוסטון, טקסס. קאתי תומס־קפרטה (Thomas-Keprta) דיווחה שכרבע מחלקיקי המגנטיט אחידים בגודלם ובעלי צורה משושה מושלמת. על כדור הארץ לא ידוע תהליך שיוצר חלקיקי מגנטיט מושלמים כל כך מלבד אלו המתרחשים בתוך סוגים מסוימים של חיידקים. תומס־קפרטה מעריכה כי מכל הראיות שהוצגו על אודות המטאוריט, חלקיקי המגנטיט מהווים את הראייה המבוססת ביותר לקיומם של מיקרואורגניזמים שמקורם במאדים.

במהלך הכנס הציג מק־קיי מבנים מיקרוסקופיים שנתגלו בשני מטאוריטים נוספים שהגיעו ממאדים. הראשון, שגילו 1.3 מיליארד שנה, נחת במצרים בשנת 1911; השני, שגילו 165 מיליון שנה, נחת בהודו בשנת 1865. המבנים שנתגלו בשני מטאוריטים אלה דומים יותר לחיידקים מאלה שנתגלו במטאוריט האנטארקטי. לטענת מק־קיי חלק מהצורות מזכירות אפילו חיידקים בשלבי חלוקה, ואולם הוא נזהר מלקבוע נחרצות שאכן מדובר בשרידי יצורים חיים. יש לשים לב לכך שמדובר בשני מטאוריטים צעירים בהרבה מהמטאוריט האנטארקטי, וכי הם נוצרו בעידן גיאולוגי בו התנאים על מאדים היו דומים לאלו השוררים בו היום, כלומר לאחר קפיאת המים. אם אמנם יתברר כי הם מכילים שרידים של יצורים חיים, ייתכן מאד שעדיין נמצאים כאלה בקרח של מאדים.

מחכים לפתרון

סיפורן של האבנים ממאדים נסב סביב אחת השאלות החשובות ביותר בהיסטוריה המדעית. המדען קרל סאגאן נהג לומר: "טענות יוצאות דופן מצריכות ראיות יוצאות דופן". הטענה לפיה האבנים ממאדים מכילות שרידי חיים היא יוצאת דופן, אולם נראה כי ראיות מספיק חזקות עדיין אינן בנמצא. ייתכן כי נאלץ להמתין למעבדות החלל שיאספו דגימות ישירות מכוכב הלכת האדום. האם קרדומיהן ינפצו את אבני המאדים לרסיסי מינרלים, או יחשפו מתוכן, לראשונה בהיסטוריה, הוכחה ליצירתם של חיים מחוץ לעולמנו? ימים יגידו.

אילן עמית בעל תואר שני במדעי החיים, עוסק בכתיבה מדעית וספרותית

פורסם ב"גליליאו" 36, ספטמבר-אוקטובר 1999

מצבן העכור של השוניות - יהודית הרלבן

מקובל להשוות את שוניות האלמוגים ליערות הגשם - בשני המקרים מדובר בבתי גידול יצרניים ביותר בהם מספר המינים גדול מאד ביחס לשטח הקטן אותו הם תופסים בכדור הארץ. שוניות האלמוגים מהוות כשלושה אחוזים מכלל שטח האוקיינוסים ואולם הן כוללות כרבע מכלל המינים בו. מכאן שכל שינוי שחל בקנה מידה עולמי בבית גידול מיוחד זה גורר אחריו שינוי משמעותי באוקיינוסים. שני מחקרים חדשים שהתפרסמו לאחרונה נוגעים להשפעה שיש לפעילות האדם ולעליית טמפרטורת פני המים על מצבן של השוניות.

אלמוגים בדרום ים סוף (שונית Gota Abu Ghusur)צילום: Derek Keats, Wikimedia commoms

בשנת 1998 נרשם שפל חדש במצב השונית בעולם; בשנה זו התרחש אירוע ה״הלבנה״ (bleaching) הנרחב ביותר שנצפה אי פעם. הלבנה פירושה שהאלמוגים מאבדים את צבעם ומלבינים. כל אלמוג חי בסימביוזה עם אצות מיקרוסקופיות, המספקות לבעל־החיים ״שלהן״ חמצן וחומרי מזון אותם הן מייצרות בפוטוסינתזה. האצות הן האחראיות לצבע האלמוג; כאשר טמפרטורת המים עולה, האלמוג משיל חלק מהאצות ואתן גם את צבעו והופך לבן חיוור. לאחר שהמים מתקררים קורה תהליך שיקום. השיתוף בין האלמוג לאצות יכול לקחת חודשים עד שנה ומשך הזמן בו יכול האלמוג להתקיים בלעדי האצות הוא המפתח לקיומו. אירועי הלבנה שהתרחשו לפני שנות השמונים יוחסו למשתנים מקומיים כמו זיהום, תרומה מוגברת של סחופת מליחות ועוד. ואולם, כיום מייחסים את אירועי ההלבנה הנרחבים לחימום הנובע מן השינוי האקלימי. האם אלה שינויים טבעיים, או שמקורם עליה בריכוז גזי החממה באטמוספרה עקב שריפת דלק? שאלה זו פתוחה בשלב זה. מכל מקום, חלק מהאירועים ניתן לקשור במקומות רבים לתופעת האל־ניניו.

שונית האלמוגים יכולה לשרוד שינוי בטמפרטורת פני המים אם האירוע קצר, ואולם אם האירוע מתמשך, חלקים בשונית יכולים למות. ואכן לאחר האל־ניניו של 1987 המים מצפון למשווה התקררו מספיק בכדי שהשוניות באוקיינוס ההודי ינצלו מפגיעה. לא כך היה לאחר האל־ניניו של 1998 - טמפרטורת המים נותרה גבוהה בששת החודשים הראשונים של 1998 ונרשם שיא חדש בטמפרטורת פני המים באוקיינוסים. בסקר שנערך באותה השנה בשוניות באוקיינוס ההודי התברר ש־70 עד 90 אחוז מהשוניות מתו בשנה זו. השוניות היחידות שניצלו באופן יחסי הן אלו שבים האדום. ההערכה היא שגם אם יתקיימו תנאים אידאליים יידרשו לשוניות מספר עשורים להשתקם.

לאירוע ההלבנה של 1998 קדם סקר שוניות שנערך בחודשים יוני־אוגוסט 1997, בכ־300 שוניות מרכזיות בעולם. תוצאות הסקר מראות ששוניות האלמוגים בעולם עוברות הרס משמעותי שמקורו בדייג־יתר ובשיטות דייג הרסניות כגון פיצוץ ושימוש בציאניד. נמצא שבממוצע רק 30% מהאלמוגים בשוניות חיים ובמקומות כגון באיים הקריביים האחוז אף נמוך יותר. בים האדום היחס בין שטח השונית החיה לזו המתה היה הגבוה ביותר - כיום זוהי בוודאי השונית ״הבריאה״ בעולם. במהלך הסקר התברר שמינים רבים המשמשים למאכל, שהיו בעבר נפוצים, חסרים מרוב האתרים; מלפפוני־ים, למשל, המשמשים למאכל חסרים כיום ב־40% מהשוניות שנסרקו. השוניות בסביבת הונג־קונג מהוות דוגמא להרס כמעט סופי של השונית.

דרו הרוול (Harvell) מאוניברסיטת קורנל מצאה שהאלמוג מניפתן, החי בשוניות לחופי פלורידה, אינו עמיד למחלות מסוימות שבעבר היה מחוסן מפניהן. האלמוגים בשונית זו הם בני כ־100 שנה ולאחרונה כ־40% מהמניפתנים נגועים בפטריות שגרמו בחלק מהמקרים לתמותה. לדעתה, רגישות למחלות כאלו מקורה באיכות המים הנמוכה וכן בעלייה בטמפרטורת פני הים. האירוניה היא שמטרת המחקר המקורית הייתה לבדוק כיצד מצליחים אלמוגים לשרוד בסביבה כל כך עשירה בפתוגנים. הרעיון המקורי היה לזהות את החומרים נוגדי החיידקים והפטריות אותם מייצרים האלמוגים ולנצל אותם לתועלת האדם כתרופות. מניפתנים גדלים בניצב לזרם ולכן הם רגישים ביותר לזיהומים, ואכן הם לקו בפטריה הידועה כשוכנת בקרקעות. מדובר בפטריה אספרגילוס, הנצמדת לאלמוג וגורמת לזיהום שבסופו של דבר פוגע בצבע האלמוג, ומעורר בו חבורות וגידולים. מתברר, אם כן, כי פטריה פתוגנית שבעבר פגעה בבני אדם שמערכת החיסון שלהם פגועה או מוחלשת הגיעה אל הים. הכיצד? אחד מהמפגעים שמקורם בפעילות האדם היא סחיפה מוגברת של קרקע המגיעה בסופו של דבר אל הים. השונית לחופי פלורידה רגישה ביותר מכיוון שהיא נמצאת באזור סיכון בו חוברים יחד שינויים אפשריים בטמפרטורת המים (בעקבות אל־ניניו) וכן ישנה תרומה גדולה של מים מתוקים מהיבשה שהם בעלי פוטנציאל זיהום גדול. המים יכולים לכלול כמות גדולה של סחופת הגורמת לעכירות וכן חומרים רבים שמקורם במי הביוב. כאשר מים אלה מגיעים אל השונית הם גורמים לשגשוג של אצות מסוימות, המנצלות את החמצן המומס במים ובכך פוגעות במחזור החמצן בשונית. לא ברור האם הפטריות מעוררות המחלות נעשו עמידות יותר בפני מנגנוני ההגנה של האלמוגים או שהאלמוגים הופכים רגישים יותר לפטריות, ואולי שני המנגנונים מתקיימים.

ואם לא די בכך, מחקר שנערך בראשותו של ג'והן קלייפוס (Kleypus) מהמרכז הלאומי לחקר האטמוספרה מצביע על כך שתוספת של פחמן דו־חמצני (CO2) לאטמוספרה, תוספת שמקורה בשריפת דלק, גורמת אף היא נזק לשוניות. האלמוגים בונים את שלדם מסידן־פחמתי (קרבונט) והתהליך כולו תלוי במידת הרוויה של הקרבונט במים בהם חי האלמוג. עודף פחמן דו־חמצני באטמוספרה גורם לעליית הריכוז במי השטח באוקיינוסים, וכך המים הופכים חומציים יותר (תמיסה של פחמן דו־חמצני היא חומצית). שינוי קטן שכזה יכול לגרום לשיבוש המננגנון האנזימתי המאפשר את בניית האלמוג וקצב בניית המושבה קטן ויכול אף להיפסק. במצב זה האלמוגים נחשפים לבליה מואצת. לא ברור עדיין האם תוצאות המעבדה משקפות תהליכים המתרחשים הלכה למעשה בים.

עד כמה משפיעה ההתחממות הגלובלית? לדעת אוב הו־גלדברג (Hoegh-Guldberg) החוקר תהליכי הלבנה, להתחממות הגלוכלית ישנה השפעה מכרעת על השוניות בעולם. בניסוי הוצבו כלובים ובהם אלמוגים חיים. טפרטורת המים בסביבת הכלובים הועלתה באופן מלאכותי: בטמפרטורה מעל 32 מעלות : מידת הפוריות ירדה ל־42% וב־34 מעלות היא כמעט פסקה. הו־גלדברג חוזה על סמך מודל ממוחשב, שבמהלך 30 עד 50 השנים הבאות יתרחשו אירועי הלבנה אחת לשנה ולדעתו בקצב כזה תעלמנה השוניות מרוב האזורים בעולם כבר בשנת 2100!

פורסם ב"גליליאו" 36, ספטמבר-אוקטובר 1999

נגיף חדש אופיין במלזיה - איתן ישראלי

במשך ששה חדשים החל מנובמבר 1998, נפטרו כמאה בני אדם במלזיה ממחלה נגיפית שלא הייתה ידועה עד כה. רוב הנפגעים היו עובדים בחוות לגידול חזירים, וכנראה שהמחלה הועברה מהחזירים לאדם. בתחילה נחשדה ההתפרצות כדלקת מוחית יפנית (JE), מאחר ונמצאו נוגדנים לנגיף זה, הידוע בהתפרצויותיו במזרח הרחוק, והשלטונות המלזיים קבעו שאכן זה הנגיף. 

בעזרת מעבדות המרכז למחלות מדבקות באטלנטה (CDC), הצליחו החוקרים המלזיים, להוכיח שמדובר בנגיף חדש הדומה במבנהו הגנטי בכ-80% לנגיף ״הנדרה׳׳ שהתפרץ באוסטרליה ב-1994 וגרם למות סוסים ומספר בני אדם. הנגיף החדש נקרא ״ניפה״ על שם הכפר בו התפרץ ובודד והוא שייך למשפחח נגיפי הפאראמיקסו. 

נגיפי ניפה במיקרוסקופ אלקטרונים
NIAID

כדי לעצור את התפרצות המחלה, ריססו שלטונות מלזיה אלפי חוות חזירים ובתים כדי לחסל יתושים שהיו חשודים בהעברת מחלת JE בין החזירים. אך כשבודד הנגיף והתברר שיוכו, לא היתה ברירה אלא לחסל את החזירים עצמם ואכן הושמדו כ-800,000 חזירים. למרות שלא נרשמו הדבקות מאדם לאדם, הכריז ה־CDC שהנגיף משוייך לקבוצת סיכון 4, כלומר ניתן לחקור אותו רק במעבדות ברמת הבטיחות הגבוהה ביותר. דרך ההדבקה היא כנראה אווירוסולית, כשבני אדם נחשפים להפרשות של חזירים הן מהריאות והן מהשתן. באשר לשאלה איך הגיע הנגיף לחזירים, ההשערה היא שע״י זיהום מעטלפים הנושאים את הנגיף הנדרה ואולי גם נגיף זה. 

שלטונות מלזיה עדיין טוענים שנגיף JE מעורב בהתפרצות ולא מוכנים להכיר בטעותם. לכל היותר הם מוכנים להודות שיש התפרצות מעורבת של שני הנגיפים. מכל מקום שוב מפתיע הטבע עם נגיף חדש ועם מחלה מדבקת חדשה.

המאמר -  1999, 284, 407 ,Science

פורסם ב"תצפית" 6, יולי-אוגוסט 1999

יותר על אנשים פחות על נגיפים - יעקב חיימוביץ

על הספר "ציידי הנגיפים" מאת אד רגייס, הוצאת זמורה ביתן מודן, 253 עמודים

מתאבן: בעודי נער, טרם ידעתי הבדל בין דארווין לוואלס, נפלו לידי שני ספרי מדע פופולרי. האחד ספרו של ג׳ורג׳ גאמוב ״הביוגרפיה של הפיסיקה״ והשני ספרו של א. שישא ״אלברט איינשטיין״. כשסיימתי לקוראם לא ממש הבנתי את מסתורי מכניקת הקוואנטים (והיום אני כן מבין) או נפלאות תורות היחסות; אך תמיד אזכור שנילס בוהר מאוד אהב סרטי ״מערבונים״ ואלברט הצעיר קיבל מדודו מתנה מצפן, ומחוגו ה״עצמאי״ הילך עליו קסם. כי, להבדיל מ״סירס־ זימנסקי״ האימתני (ספר הלימוד בפיסיקה) הביאו איתם ספרים אלה בנוסף על המדע גם את המדענים. יש בספרים מסוג זה תועלת רבה בכך שהם מקרבים במקום להרחיק, משעשעים במקום לשעמם ובקיצור מהווים מתאבן מצויין. חשיפת הפן האנושי - המוזר תמיד של המדע, הצגת המעשה המדעי כהרפתקה ז׳ול ורנית עשויה לגרות את הקורא לחזור ולהתעמק, ולאחר שהשיל את פחדיו אולי אף לחתום על מנוי תלת־שנתי ל״גליליאו״!

מנה ראשונה: סיפור המסגרת הנערך כביכול בהווה כתיבת הספר הוא סיפור התפרצות האבולה בקיקוויט (קונגו־זאיר). החל מה־6 במאי ועד ל־25 באוגוסט אותה שנה. נגיף האבולה מהלך אימים על חלק גדול מן העולם המערבי הן בשל אחוז התמותה הגבוה (כ־90%!) והן בשל הפן המזוויעה של דימום למוות. כל התפרצות של מחלה זו (ונגיפיות ״קרובות״ כמו מרבורג ו־לסה) מביא לאמוק תקשורתי ולסבב הפחדה ממנו יוצאים כולם מרוצים (להוציא הקורבנות כמובן): רופאים ופוליטיקאים מקומיים שמקבלים חשיפה תקשורתית רחבה; אבירי התקשורת העולמית המוכיחים שוב את חשיבותם הבלתי ניתנת לעירעור; מוסדות הבריאות העולמיים שניצלים מקיצוץ בתקציביהם; מאות מיליוני צופים בעולם הסי־אן־אני עברו חווייה מ־ז־ע־ז־ע־ת מבלי להסתכן ביותר מהשמנת יתר מרוב צפייה בטלוויזיה; וכמובן אי אלו עתונאים שמלקטים את השאריות, כותבים ספרים על כל הסיפור ו/או בעקבותיו ועושים כמה גרושים.

את כולם מתאר אד רג׳רס בלשון עתונאית קולחת ושנונה עד שנדמה שאנו בעצם צופים בסרט קומדיה ולא במציאות - ״כולם עלו על המטוס לקיקוויט. 3-DC של אייר־קסאי. מטוס הדקוטה הזה נבנה בשנות הארבעים, זמן רב לפני שרוב נוסעיו נולדו״...״זו היתה האימה הגדולה ביותר שחשתי במהלך ההתפרצות כולה - אני לא אוהב לטוס במטוסים ישנים״. (עמי 80).

אנו גם מתוודעים לכל הקשיים הידועים של בני העולם המערבי בארצות העולט השלישי. אט אט גם מתגלה שהמקומיים הרבה פחות מודאגים בגין התפרצות האבולה מאשר אורחיהם המכובדים. הם דווקא די מרוצים מן ההזדמנות להעלות מחירים עבור כל שרות לו אלה נדרשים. לבסוף ארוע ״סיום״ התפרצות האבולה נחגג במשחק כדורגל במגרש המקומי שהוכתר בשם: TOURNOI EBOLA (טורניר אבולה!). 

מנה עיקרית: בעיקרו עוסק הספר בתולדותיו של ה-CDC - המרכז להדברת מחלות. לפעמים נדמה שאנו קוראים הומורסקה ברוח מרכז אירופית (״קישונית״ בעברית) בה ארוע של מה בכך הולך וגדל עד שהוא מקבל מימדים מפלצתיים. כך הפך ניסיון אמיץ להדביר את המלריה בארה״ב להידרה רבת ראשים וזרועות ועשירה בתקציבים שמרכזה באטלנטה. אד רג׳יס המבין היטב את הדינמיקה של הביורקרטיה בארצות הברית מתאר תאור משעשע כיצד הלך מוסד זה וגדל תוך כדי שהוא מרחיב משימות, מנצל קונויקטורות פוליטיות והעיקר, מחליף שמות לאורך כל הדרך. אין בכך כדי להקטין מן ההישגים האמיתיים של ה-CDC. זה הינו ללא ספק אחד ממרכזי הידע המפוארים בכל הקשור למחלות, מגיפות והטיפול בהן. מכל העולם עולים אליו לרגל להרחיב דעת ולהתמחות. התערבותו מבוקשת על ידי רוב ממשלות העולם לעת צרה. אך הדרך בה הגיע למעמד זה ובניגוד לה כיצד הוא מוצג לפני ועל ידי הפוליטיקאים (הממונים על התקציבים!) גורמת לנו להרים גבה. בדרך האמריקאית הישנה והטובה נתפסים אנשי ה-CDC כ׳"טובים״ אשר בסופו של מאבק איתנים ינצחו את ה״רעים׳׳: 

 ״אבל תוצאות כאלה לעולם אינן מרפות את ידיו של צייד הנגיפים המסור. תוצאות שליליות הן דבר רגיל, צפוי. אחרי הכל, צייד הנגיפים נמצא בערבותיו של יריב נסתר, ערטילאי, מאגי מעט, והמרדף אחר ציד מעין זה לא אמור להיות פשוט. הדבר דומה יותר למערכה צבאית או למסע צלב דתי. 

זהו מסע מיתולוגי, חיפוש, שיש בו מן האגדי והנאדר. גששי־המחלות המודרניים הללו בדומה לגיבורים המתוארים באפוסים העתיקים ובשירי העלילה של ימי הביניים, מתחקים אחרי יריבים עלומים בארצות רחוקות ואקזוטיות. הם מחזרים אחר הסכנה ומתגרים בגורל. בחיפוש אחר גורמים מסתוריים, חורשי־רעה אפלוליים, כוחות מזיקים שלא מן העולם הזה, כמעט.

זוהי הרפתקה רומנטית, במובן הקלאסי של המילה״ (עמ׳ 128־129). 

והוא מסיים את הספר כך: 

"אחרי הכל, CDC נמצא בתמונה. סיירת המחלות הגיעה. הטקסס ריינג׳רס של בריאות הציבור רוכבים בערבות הנגיפים, דולקים בעקבות חיידקים רעולי־פנים״ (עמי 243).

מנה אחרונה: באופן מחתרתי הספר הזה הוא פשוט אנטי־מפחידן. הוא שוחה נגד הזרם המיוצג על ידי ספרו של ריצ׳רד פרסטון "האיזור החם״ (ספר מומלץ דרך אגב!) או ספרה של לורי גרט ״המגיפה הבאה״. בתוך ים של הגזמות יחצניות מסוג: ׳׳האבולה היא אימת יער הגשם״ או ״החיידקים הולכים ומנצחים״ הוא מביא מספרים ורקע המחזירים אותנו לקרקע המציאות. 

בקוקוויט (למשל) כחצי מיליון תושבים ו״רק״ 300 מהם מתו בהתפרצות המתוארת בספר. הסליחה עם משפחות המתים אך בין זה לבין שואה עולמית המרחק רב עד למאוד. רק נחשלותן הכללית של מדינות העולם השלישי מצריכה את התערבותם של גופים בין־לאומיים. ההתפרצות עצמה נחסמה באמצעים פשוטים של חיטוי ובידוד כמקובל מימים ימימה. 

כרגיל הבעייה היא בעיקר שיש לנו עסק עם בני אדם (כמו שנאמר: יש להחליף את העם). כפי שהוא כותב בעניין אחר: ״שום אמצעי הגנה אינו חסין מפני טעות אנוש ומשגים הרי־אסון בהליכי הבטיחות, ואי אפשר לבנות מעבדה שבני אדם אינם יכולים להביס את מיטב סגולותיה. אבל גם אם שום מעבדה אינה בטוחה לחלוטין מפני כשל, ניתן לפחות להקים מעבדה אטימה וחסינה מפני טעות ככל האפשר..״ (עמ׳ 192). 

 ולגבי עניין שלישי: ״המלריה היתה אבחנה מזוייפת. רשויות הבריאות בניגריה פשוט לא רצו להודות בכך שמתרחשת עוד התפרצות לסה במדינה״. במילים אחרות הבעיה העיקרית היא לאו דווקא הנגיף עצמו. הבעיה העיקרית היא התנהגות אנושית״. (עמי 172). 

אוכלוסיית אפריקה בה מתרחשות ההתפרצויות החביבות על המפחידים האופנתיים מתרבה בקצב מהיר והשפעות ההתפרצויות הידועות הן אפסיות ומתגמדות לעומת המחיר שגובות מלחמות האזרחים הבין שבטיות. בכל העולם אנו מתקרבים להכחדתם של כמה וכמה נגיפים שבעבר הפילו מיליוני חללים. מחלת האבעבועות השחורות קיימת היום רק ב״שבי״, לדוגמא. 

קפה וחשבון: ספר זה הוא בדיוק מה שהוא מבקש להיות. אין הוא ספר לימוד בוירולוגיה אם כי הקורא ימצא הסבר שווה לכל נפש על מהותם של יצורים ספק־חיים אלה. אין הוא מדריך לבניית חדר אטימה אבסולוטי, אם כי אותו קורא ימצא תאור של כזה. זוהי רפורטזה מורחבת מסוג אלה המופיעות לפעמים בעיתוני סוף שבוע המחזיקים מעצמם כמעל הממוצע. את התיאורים המדעיים והעובדות המספריות הוא מוהל בסיפור האנשים והמוסדות שמאחוריהם, בכך הוא מקל על עיכולם ומעניק פרספקטיבה רחבה יותר. אני מצאתי בו כמה שעות של קריאה מהנה המלווה בהרבה חיוכים ואפילו צחוקים בקול רם. ״הגל הקל״ של ספרות מדעית פופולרית. כן ירבו!

פורסם ב"גליליאו" 35, יולי-אוגוסט 1999

התגלה חידק גופרית ״ענק״ - איתן ישראלי

 

לאחרונה התגלה חיידק במשקעי החוף של נמיביה, שמגיע לגודל של 0.7 מק׳׳מ. החיידק, שלמעשה ניתן לראותו בעין, כונה Thiomargarita nambiensis והתגלה ע״י היידי שולץ וחבריה ממכון מקס פלנק לביולוגיה ימית . החיידק מנצל תרכובות גופרית (סולפידים) וחנקות (ניטרטים) ופעיל במיחזור תרכובות אלה בטבע. החיידקים הינם כדוריים ומופיעים כמחרוזת פנינים, ונמצאים במשקעי החוף בעומק 100 מ׳, כשמצבורי גופרית מרוכזים מתחת לקרום התא. 

 Thiomargarita namibiensis

כ-98% מנפח התא משמשים לאחסון חנקות, בהן משתמש החידק כחומר מקבל אלקטרונים בחיזור הסולפידים, בעוד שהציטופלסמה מרוכזת בשכבה דקה בהיקף התא. הנפח הגדול מאפשר לחיידק לעבור תקופות של חוסר בחנקות, שנסחפות לים ושוקעות לאחר סערות. ריכוז החיידק במסה הביולוגית מגיע לכדי 47 גרם למ׳׳ר. חשיבותו האקולוגית של החיידק היא בפרוק הסולפידים הרעילים ובניקוי המים, דבר המאפשר התפתחות בעלי חיים אחרים. החוקרים סבורים, שניתן יהיה להשתמש בחיידק זה לניקוי מאגרי מים שזוהמו בחנקות ממקור חקלאי או אחר.

המאמר - Science ,1999,284,493

פורסם ב"תצפית" 6, יולי-אוגוסט 1999

האם תמציות אכינצאה משפיעות על הצטננויות? - איתן ישראלי

 

תמציות הצמח אכינצאה פורפורה (Echinacea purpurea) נמצאות בשימוש נרחב בארה׳׳ב וקנדה למניעה וטיפול בהצטננויות ודלקות דרכי הנשימה. עם זאת, היעילות של חומר זה לא הוכחה.

קיפודנית (אכינצאה) - Ulf Eliasson, Wikimedia Commons

במחקר כפול סמיות, שכלל 108 איש שלקו בשלוש הצטננויות או דלקות דרכי הנשימה בשנה חולפת, ניתנו 4 מ״ל של תמצית אכינצאה או אינבו, פעמיים ביום. הארעות וחומרת ההצטננויות נקבעו במשך 8 שבועות, ע״פ דווחי החולים ובדיקה רפואית. התוצאות הראו, ש-35 מתוך 54 חולים (65%) בקבוצת הניסוי ו־40 מתוך 54 (74%) בקבוצת האינבו, לקו בלפחות הצטננות אחת. מספר ההצטננויות הממוצע לחולה היה 0.78 בקבוצת הניסוי ו- 0.93 בקבוצת האינבו. משך הזמן הממוצע להצטננות היה 4.5 ימים ו- 6.5 ימים בקבוצת הניסוי והאינבו בהתאמה. תופעות לוואי אובחנו ב- 20% מאנשי קבוצת הניסוי וב- 15% מקבוצת האינבו. ע׳׳פ הניתוח הסטטיסטי, המחברים מסיקים ממחקר זה, שטיפול בתמצית אכינצאה לא הוריד את הארעות ההצטננויות, את משכן או את חומרתן, יחסית לטיפול באינבו.

המאמר - Am. J. Med. 1999, 106, 138

פורסם ב"תצפית" 6, יולי-אוגוסט 1999

כיוון חדש לפיתוח תרכיבים - איתן ישראלי

 

קבוצת חוקרים מסנטה ברברה, מצאה גן המעורב בהפעלת גנים אחרים הדרושים לחיידק סלמונלה כדי לגרום למחלה חריפה. כשנוטרל גן זה, ועכברים הודבקו בחיידק, לא נגרמה מחלה, אך הופיעה תגובה חיסונית חזקה.

תופעה זו, יכולה להוביל לפיתוח תרכיבים מסוג חדש, באשר הגן המקודד לחלבון DNA אדנין מתילאז (Dam), נמצא גם בפתוגנים אחרים, הגורמים מדלקות מוח עד דבר. לפתוגנים כמו סלמונלה, יש גנים לאלימות, שאינם מתבטאים בגידול במבחנה, אך נכנסים לפעולה כשהחיידק מגיע למעיים. 

חיידקי סלמונלה המשמשים במחקר
צילום: CDC/Janice Haney Carr

מאן וקבוצתו גילו כבר כ-250 גנים כאלה בסלמונלה. הגן Dam היה אחד המועמדים כמשפעל גנים לאלימות, באשר הינו מעורב בתיקון DNA ב-E. coli וביצירת הפילי. 

החוקרים יצרו זן של סלמונלה חסר הגן ומצאו שהחיידק הפך בלתי אלים עכברים אפילו במנות גבוהות מאד. במתן דרך הפה, החיידק חדר אמנם לרירית המעי, אך לא התקיף אברים אחרים כמו הכבד או הטחול. כשבדקו החוקרים את התבטאות הגנים לאלימות, מצאו שלפחות 40 גנים לא באו לידי ביטוי, הגן משמש כנראה כמתג בקרה ראשי, מאחר והוא יכול להדביק קבוצות מתיליות ל-DNA באתרים מסוימים, כך שהוא מגביל את יכולתם של חלבוני בקרה אחדים להקשר ל-DNA, בעוד שהוא מגביר את היקשרותם של אחרים. בצורה זו תהיה הגברה או האטה בשעתוק של גנים מסוימים. 

החוקרים סבורים שכוון מחקר זה מבטיח מאד במלחמה נגד חיידקים אלימים, חומרים שיעכבו אנזים זה יוכלו להאט את התרבות החיידקים ויפתחו שורה חדשה של אנטיביוטיקה.

כשחיסנו החוקרים עכברים בזן סלמונלה חסר Dam, והוקיעו אותם 5 שבועות לאחר מכן ב-10,000 מנות מדביקות, העכברים לא חלו. ההסבר של מאן הוא, שנטרול הגן מאפשר ביטוי אנטיגנים חיידקיים לאורך זמן, דבר הנותן למערכת החיסון אפשרות להגיב בצורה יעילה. החוקרים הוכיחו שתרכיב זה נתן גם מיגון כנגד זן סלמונלה אלים שונה מהמקורי, והם מנסים עתה את יעילות התרכיב כנגד 2,500 זנים נוספים. אם אמנם תהיה לתרכיב זה הצלחה, ניתן יהיה להשתמש בו לחיסון פרות ותרנגולות, ובכך לחסל את הסלמונלה משרשרת המזון. יש תקווה שהתרכיב יהיה יעיל גם לחיידקים אחרים כמו חולירע, דבר, שיגלה ואחרים שגם בהם מופיע הגן Dam.

המאמר - 1999,284,883 Science

פורסם ב"תצפית" 6, יולי-אוגוסט 1999