הקשר בין תחלואה דנטלית, הרכב החיידקים בפה ואלכסנדר מוקדון - ישראל הרשקוביץ

פרספקטיבה ביוהיסטורית

בבני אדם, כמו בבעלי חיים אחרים שנילמדו עד היום, יחסי הגומלין בין המאחסן (host) והמיקרואורגניזמים המתארחים אצלו, משחקים תפקיד חשוב בבריאות וחולי, המורכבות של יחסי גומלין כאלה מקבלת את הביטוי הברור ביותר שלה בחלל הפה, המארח למעלה מ-500 מינים שונים של חיידקים. אף על פי שמרבית החיידקים אינם גורמים נזק (ואחרים אף מונעים התנחלות והתרבות של פיטריות שונות) כמה מהבקטריות של חלל הפה מעורבות בשתי המחלות השכיחות ביותר אצל בני האדם: עששת ומחלות חניכיים. אף על פי שקיומם של שתי מחלות אלו הודגמו כבר בהומינידים הקדומים, התאוריה הרווחת היא, שעד שהאדם לא ביית את הדגניים ולא אימץ לעצמו אורח חיים של עובד אדמה הייתה שכיחותם של שתי מחלות אלו נמוכה יחסית (בערך 4% - 8% מכלל הפרטים הבוגרים).

בעבודה זו החלטנו לבדוק את ההשערה הזו ולנסות ולברר מה חלקם של החיידקים בתמונה. בשלב ראשון בדקנו את שכיחות העששת ומחלות פרידנטליות בשתי אוכלוסיות של ארץ ישראל: האוכלוסיה הנטופית (8300-10,500 לפנה"ס) - אחרוני הציידים-לקטים של אזורינו כ-800 שיניים), והאוכלוסיה הניאוליתית הקדם-קראמית (6500-8300 לפנה"ס) - ראשוני החקלאים של ארץ ישראל (528 שיניים). התוצאות היו מפתיעות : שכיחות העששת בשתי האוכלוסיות נמצאה דומה (12% - 8%). לעומת זאת, שכיחות המחלות הפרידנטליות הייתה גבוהה באופן מובהק באוכלוסיה הניאוליתית. עתה, כשהיה ברור שהעליה בשכיחות מחלת עששת אינת קשורה עם ראשית הופעת החקלאות החלטנו לבדוק, באיזה שלב בהיסטוריה האנושית של האזור הזה הופכת מחלת העששת לשכיחה (למעלה משליש האוכלוסיה הבוגרת ניפגע)?

בדקנו מספר גדול של אוכלוסיות מהתקופות: הכלכוליתית, הברונזה, הברזל, ההלניסטית, הרומית-ביזנטית וערבית מאוחרת. מצאנו, שרק בתקופה הרומית, ורק אצל האוכלוסיה העירונית ישנה עליה דרמטית בשכיחות העששת. אצל האוכלוסיה הערבית המאוחרת (המאות 19,17), המורכבת בעיקרה מבדואים, שכיחות העששת דומה לזו שניצפתה באוכלוסיות הנטופיות והניאוליתיות כ-7%). מאחר וארץ ישראל אינה אלא פרבר של התרבויות העתיקות הגדולות ניבאנו, שהמגמה הניצפית הזו תופיע גם באוכלוסיות של הארצות השכנות. ואכן, ניתוח המימצאים ממצרים, סודן, סוריה ותורכיה מראה שרק בתקופה הרומית ישנה קפיצת מדרגה בשכיחות מחלת העששת. במרכז אירופה ובמערבה הקפיצה הזו נעשית כ-1,000 שנים מאוחר יותר, בתקופת ימי הביניים. כיצד נסביר אם כן שרק 6,000 שנה לאחר הופעת החקלאות הופכת מחלת העששת שכיחה? ישנן שתי אפשרויות שאינן בהכרח מנוגדות זו לזו. האחת, שאיבדנו בהדרגה את היכולת החיסונית שלנו ו/או לחילופין שהופיע חיידק חדש ואלים (או מוטציה של חיידק קיים), והשניה, שהופיע גורם חדש בסל המזון שלא הורגלנו בו קודם שאיפשר את פריחת החיידקים הפתוגנים.

כדי לבדוק את ההשערה הראשונה, הסרנו אבן שן (שן טוחנת שניה תחתונה, פן בוקלי) ממספר גדול של פרטים, מתקופות היסטוריות שונות, החל בתקופה הנטופית וכלה באוכלוסיות בנות זמננו. אבני השן נחתכו והוכנו (ציפוי בזהב וכסף) לצפיה במיקרוסקופ סורק אלטרוני (השיטה מתוארת בפרוטרוט אצל: Hershkovitz et al. 1977). זיהוי החיידקים (במיגבלות הקיימות) התבצע בכמה מישורים כפי שהוגדרו ע"י הכותב (Hershkovitz - 1998). דגש מיוחד הושם על מבנה אבן השן, אופן התארגנות החיידקים בתוכה, והרכב המושבה (תמונות 4-1). ניתוח השוואתי הראה שינויים בהרכב המושבות על רצף הזמן כשהאלמנט הדומיננטי הוא ריבוי חוטיים (filaments) על חשבון מתגים (rods). מאחר ולא ניתן לזהות חידקים מאובנים לרמת המין או המשפחה, המשמעות של המימצא הזה איננה ברורה. מה שמסתבר הוא, שהתנהגות אוכלוסית החיידקים בפה והרכבה הינו דינמי, ומשתנה על פני רצף הזמן בצורה ניכרת. סביר להניח שאבני שן השונים בצורה ניכרת בהרכב החיידקים שלהם שונים גם ביכולת לגרום להופעת מחלת שיניים.

תמונה מס' 1: אבן שן מהתקופה הרומית ביזנטית. החוטיים (filaments) שולטים במושבות (אתר עין-גדי)

תמונה מס' 2: אבן שן מהתקופה הרומית ביזנטית. המטריצה הבונה את אבן השן אינה הומוגנית. חוטיים ומתגים שולטים במושבה

תמונה מס' 3: אבן שן מהתקופה הנטופית (עינן) "כוורת" של מתגים.

תמונה מס' 4: אבן שן מהתקופה הנטופית (נחל אורן) מטריצה הומוגנית. מתגים שולטים במושבה.

באשר להשערה השניה, חקרנו ומצאנו שהעליה הדרמטית בשכיחות הופעת העששת סמוכה מאד לפעילותו של אלכסנדר השלישי (הגדול) מלך מקדוניה. בשנת 327 הוא פולש להודו, והוא וחייליו נחשפים לראשונה לקנה הסוכר. הוא מביא אתו חזרה את הצמח החדש ומצריים הופכת תוך זמן קצר לארץ מטעי הסוכר ויצור הסוכר. מאחר ודיאטה הכוללת סוכר היא הקריוגנית ביותר, ניתן אולי לשייך את העליה המהירה בשכיחות העששת באיזורינו (בעיקר באוכלוסיות העירוניות שיכולות לרכוש אותו) לעליה בצריכת סוכר מזוקק. כשפולשים הצלבנים לארך ישראל ומקימים בה את ממלכתם (1095-1291 לספירה) הם נחשפים לקני הסוכר ומביאים אותו לאירופה, שאינה מתאימה לגידולו. לכן, רק אחרי גילוי האמריקות (1492 לספירה) ויסוד מטעי הסוכר שם, הופך הסוכר למוצר נפוץ באירופה, מה שעשוי להסביר את העליה המאוחרת שם בשכיחות העששת (תמונה מס' 5).

תמונה מס' 5: תרשים המתאר את הקשר בין ארועים היסטוריים שונים והעלייה בשכיחות מחלת העששת בדרום הלבנט ובאירופה.

יחסי הגומלין בי הרכב מושבות החיידקים בפה וצריכת סוכר דורש ברור ומחקר נוספים. יחד עם זאת, הניסיון שנעשה במחקר זה לספר את סיפור מחלת העששת (על כל הרלוונטיות שלה לאוכלוסיות בנות ימינו) מדגים את הצורך בגישה אינטרדיסציפלינרית כשבאים לדון בבעיות הקשורות בחברה האנושית. הכלים שמעמידים המדעים לרשות הארכאולוגים ולהפך הם רבים ומגוונים וביכולתם לסייע זה לזה בהעמקת ההבנה של התהליכים, חברתיים וביולוגים, שעמדו ברקע התהוותה של החברה האנושית.

תודות
המחקר בוצע בעזרת הסיוע הכספי של המרכז הלאומי לשיתוף פעולה בין מדעי הטבע וארכאולוגיה.

I. Hershkovitz (1998), The evolution of oral microbiota and the spread of dental diseases. In Digging for pathogens (CL. Greenblatt) Rehovot: Balaban Publishers, pp. 363-383.

I. Hershkovitz, Kelley, J., Latimer, B., Rothschild, B.M., Simpson S., Polak J., and Rosenberg M. (1997), Oral bacteria in Miocene Sivapitecus. Journal of Human Evolution 33: 507-512.

המחלקה לאנטומיה ואנתרופולוגיה, ביה"ס לרפואה ע"ש סאקלר, אוניברסיטת תל אביב.


פורסם ב"ארכיאולוגיה ומדעי הטבע" 7, עמ' 16-11 (1999)

שתו מים לחיים - אורי אלוני

 

ראיון עם מנהל המחלקה לאיכות מים ושפכים בחברת "מקורות"

"התחושה שרווחת אצל חלק מהאזרחים במדינת ישראל, לפיה מי הברז אינם ראויים לשתייה - אין לה על מה להסתמך", אומר יעקב זק, מנהל המחלקה לאיכות מים ושפכים במקורות, ומציג קבלות

לאנשי מקורות ישנן כל הסיבות להיות שבעי-רצון. החריגות מהתקן הנדרש על-ידי משרד הבריאות בתוצאות הבדיקות הבקטריולוגיות של המים שהיא מספקת לצרכניה, ירדו מכ-5% מכלל הדגימות בתחילת העשור - עד לפחות מ-1% במחצית הראשונה של השנה. התוצאה בשטח: ירידה לאפס בהתפרצות מחלות מעיים, כמו דיזנטריה וטיפוס, שגורמיהן מועברים במי השתייה.

בשנים האחרונות השקיעה מקורות כספים רבים בשיפור איכות המים, כדי לעמוד בשני יעדים: האחד, עמידה בתקנות משרד הבריאות, שיצאו בין השנים 1995-1988, לגבי איכותם התברואתית של מי השתייה. השני, עידכון שמשרד הבריאות עומד לפרסם לתקנות אלה, ואשר כבר היום ידוע שהן תהיינה מחמירות יותר במספר מדדים. מקורות, המעוניינת לשפר את איכות המים לצרכניה, מתכוונת להיות מוכנה מבעוד מועד לקראת התקנות המחמירות.

כבר נכתב רבות על כך שאיכות המים בישראל היא תולדה של תנאים אקלימיים, טופוגרפיים והידרולוגיים מצד אחד, ושל כמויות המזהמים (תוצר-לוואי חמור של הפיתוח והצמיחה הכלכלית בארץ) המגיעים למאגרים, מצד שני.

ארבעת גורמים הזיהום העיקריים הם:

• המלחת מי התהום, בעיקר לאורך אקוויפר החוף, הנובעת משאיבת-יתר ומשפכים ביתיים ותעשייתיים, בעיקר של מפעלי המזון (השפכים הביתיים מכילים תמיד יותר מלחים מאשר המים השפירים).
• זיהום אורגני-מיקרוביאלי שמקורו בשפכים גולמיים.
• זיהום במתכות כבדות ויסודות קורט רעילים, המצויים בעיקר בשפכים תעשייתיים ובמזבלות.
• חנקות, שמקורן בעיקר בשטיפת דשן חנקני מהשדות.

"מקורות מודעת היטב לתפקידה המרכזי בשמירה על איכות המים. שכן, היא הגוף העיקרי העוסק באספקת המים במדינה, והיא זו המפיקה כשני-שלישים מכלל המים המופקים בארץ, כולל קידוחים, מים עיליים ומי קולחים", אומר יעקב זק, האחראי על איכות המים במקורות. ההשקעה של החברה לשיפור איכות המים נעשתה במספר מישורים:

• שינויים בצורת החיטוי של מי המוביל הארצי והרחבת מספר מתקני החיטוי. בשנות ה-90 פעלו פחות מ-100 מתקנים לחיטוי, כיום מספרם עולה על 700.
• שיפורים משמעותיים במערך שנועד לסלק מזהמים מהמים, כגון מערך שיקוע והפתתה, טיפול שעוברים כל מי המוביל.
• מתקנים מיוחדים שנבנו נועדו לשפר את הטיפול בתהליך הוצאת הבוצה מאגן השיקוע באתר אשכול, ומתן טיפול נאות לבוצה זו.
• השקעה גדולה מאוד במתקני התפלת המים באילת ובערבה. מתקנים אלה מאפשרים שימוש במים מליחים שמצויים באזור, אך אינם ניתנים לשימוש בשל רמת המליחות הגבוהה בהם.

בדיקות מעבדה יעילות הטיפולים השונים במים מחייבת ניטור מדוקדק גם במקורות השונים של המים, גם בפתח המוביל הארצי וגם סמוך לצינורות העירוניים. לשם כך הקימה מקורות מערבים מורכבים של לקיחת דגימות מאתרים רבים, במערך המים ברחבי הארץ. כל דגימה עוברת מספר רב של בדיקות.

בתפקיד זה נושאת בעיקר המעבדה המרכזית, הממוקמת בסמיכות למאגרי אשכול בעמק נטופה. במעבדה נבדקים כ-200 מדדים שונים, המניבים מידע כמותי על נוכחות היסודות הכימיים המשמעותיים, כולל מתכות רעילות ויסודות קורט, על המצב הפיזיקלי של המים מבחינת משקעים ומרחפים שונים, על נוכחות מגוון רחב של חיידקים גורמי מחלות (כמו חיידקי טיפוס ודיזנטריה), או כאלה המהווים סמנים לנוכחות זיהום צואתי (כמו קוליפורמים).

למעלה: מאגרי אשכול בעמק נטופה. כאן ממוקמת המעבדה המרכזית של "מקורות". למטה: מראה כללי של מתקן ההתפלה ליד אילת, פרוייקט משותף ל"מקורות" ולנסיכות עומאן.

מאמץ מושקע גם באיתור ובזיהוי טפילי מעיים חד-תאיים, כמו ג'יארדיה או קריפטוספורידיום, שעלולים לגרום למחלות מעיים. כל הבדיקות הללו נעשות בעזרת מיכשור חדשני וטכנולוגיות מתקדמות. המידע הנאסף במעבדה המרכזית, מוזן לתוכנת מימד לניהול הבדיקות. תוכנה זו מאפשרת ליווי צמוד לכל דגימה, מרגע הילקחה ועד לקבלת תוצאות הבדיקות השונות שנעשו בה. התוכנה גם מבצעת בדיקת 'אמינות' של התוצאות, פעולה חיונית ביותר במערכות מתוחכמות וממוחשבות. איסוף כל המידע במערך מרכזי, מאפשר הסקת מסקנות ותגובה מהירה לחריגות בכמויות המזהמים.

מערכות הטיפול באיכות המים, הנתמכות על-ידי מערך ניטור ובדיקות אכן הניבו תוצאות, כפי שניתן ללמוד ממספר החריגות מרמות התקנים שנמדדו בשנים 1987-98.

באשר לבדיקות חיידקים בדגימות שנלקחו מכל חלקי הארץ, מספר הדגימות עלה ב-12 השנים האחרונות פי 2.4, מספר החריגות מרמות התקן, ירד מ-4% ל-1% בלבד (ראה טבלה), ואף לכדי פחות מ-1% במחצית הראשונה של 1999.

ירידה בחריגות מהתקן בבדיקות בקטריאליות במי השתייה, 1999-1987
שנה	מספר הבדיקות	מספר החריגות	אחוז החריגות
1987	5105	207	4.0
1988	5604	212	3.8
1989	7534	398	5.3
1990	8981	466	5.2
1991	10355	568	5.5
1992	11628	463	4.0
1993	12579	431	3.4
1994	13104	444	3.3
1995	13487	289	2.1
1996	14299	277	1.9
1997	13160	280	1.6
1998	12344	137	1.1

שיפור משמעותי לירידה בחריגות מהתקן ביטוי משמעותי בבריאות הציבור מבחינת שכיחות מקרי מחלות המעיים, הנגרמות על-ידי חיידקים המצויים במי השתייה. לפי דיווחי משרד הבריאות, בשנים 1981-85 נרשמו כ-20 אלף מקרים של דיזנטריה או טיפוס, ואילו בשנים 1996-97 לא דווח על אף מקרה של מחלות מעיים אלה.

ממצאים אלה תואמים את העובדה שמשנת 1991 החלה מקורות להפעיל את החיטוי המשולב: חיטוי ראשוני בכלור-דיאוקסיד, ומשני בכלור-אמינים.

גם הבדיקות הכימיות מצביעות על שיפור באיכות המים. בשנת 1998, רק 0.74% מכלל 15,630 הבדיקות שנעשו, הצביעו על חריגה מהרמות המותרות. עיקר החריגות הינן במידת עכירות המים, הנובע בחלקו מקידוחים המספקים מדי פעם מים עכורים, ובחלקו, מכך שעדיין אין סינון של מי המוביל. מחקר שנערך בתקופה זו במשרד הבריאות מורה על כך, שיתכן ולעכירות זו אין משמעות תברואתית, וניתן לשנות בהתאם את הערכים בתקנות.

השפעת השיפור במדדים הכימיים על בריאות הציבור קשה יותר להערכה, אך היא ללא ספק משמעותית.

התיפעול והאחזקה של מערכות הטיהור, החיטוי והסינון וכן מערכי הניטור והבדיקות, כרוכים בהשקעות כספיות כבדות, ומגיעים לכדי 3%-5% מהתקציב הכולל.

"מקורות רואה חשיבות עליונה בפעילות למען שמירת איכות המים בישראל", אומר יעקב זק. "הטיפול הניתן למים הפך את המים המסופקים לציבור לבריאים, ובוודאי לבלתי-מזיקים. התחושה שרווחת אצל חלק מן האזרחים, כאילו מי הברז אינם טובים לשתייה - אין לה על מה להסתמך. חבל רק שאותם אנשים מכניסים עצמם להוצאות מיותרות לרכישת מים מינרליים, או מתקנים לסינון מי הברז".

יעקב זק הוא מנהל המחלקה לאיכות מים ושפכים בחברת "מקורות".

פורסם ב"ירוק כחול לבן" 28, נובמבר-דצמבר 1999, עמודים 41-40.

מרשם הרופא: כפית לכלוך, פעמיים ביום - צבי עצמון

King County, WA

בארצות המפותחות מסתמנת עלייה מדאיגה - ואולי מדויק יותר: מבהילה - במספר הסובלים מאלרגיות, עד לכדי מגיפה ממש; האחוז באוכלוסייה הוכפל במשך עשור השנים האחרון. גם מספר החולים במחלות אוטואימוניות (הנובעות מהתקפה של המערכת החיסונית על מרכיבי הגוף עצמו), ובמיוחד סוכרת-נעורים, טרשת נפוצה ודלקת פרקים, גדל במידה ניכרת. באירופה, נטייה זו בולטת במיוחד במדינות היותר צפוניות, שהן גם עשירות יותר. גם מחלת המעי הדלקתי הופכת יותר ויותר נפוצה. לא ברור אם מדובר במחלה אוטואימונית, בזיהום או בתגובה חריגה של מערכת החיסון לתכולת המעי, ומכל מקום היא נעשית יותר שכיחה.

כל התופעות הללו מצביעות לעבר השפעה חזקה של שינויים סביבתיים על תפקודה של מערכת החיסון באוכלוסייה. נוח, אופנתי, ואולי ממש מתבקש, להאשים את זיהום הסביבה הגובר. אך הנה ממצא מוזר: מקרי האלרגיה נפוצים יותר בערים אירופאיות נקיות יחסית מאשר בערי הגוש המזרחי לשעבר, שרמת הזיהום בהן מזעזעת במקרים רבים. וביפן: אלרגיה עונתית לאבקת הארז האדום מהווה ממש בעיה בארץ השמש העולה (והין בעקבותיה), אך מתברר כי התופעה מכבידה יותר על דיירי הערים מאשר על תושבי האזורים הכפריים, שפיסית הם קרובים יותר לארזים. ובאופן כללי בעולם: כפריים חשופים הרבה יותר מתושבי הערים לגרגרי אבקה ולשיער בעלי חיים, ובכל זאת אחוז הלוקים באלרגיות בקרבם נמוך יותר מאשר בקרב העירוניים. וממצא נוסף: בבתיהם של תושבי אסטוניה, הקרדיות הזעירות נפוצות יותר מאשר בבתיהם המצוחצחים של השוודים; ובכל זאת, אחוז הסובלים מאלרגיה ל"אבק בית" בשוודיה גבוה מזה שבאסטוניה. כל הפרדוקסים הללו מחזקים בגרהם רוק (Rook), פרופסור למיקרוביולוגיה רפואית מלונדון, את התפישה שהבעיה של המערכת החיסונית במדינות המפותחות היא עודף ב... היגיינה, ניקיון ובריאות; החיים על מרצפות מקורצפות פחות בריאים, מבחינת אלרגיות ומחלות אוטואימוניות, מהחיים עלי אדמה שורצת חיידקים.

למערכת החיסון, טוען רוק, יש מספר תכונות מהותיות דומות לאלו של המוח. בשני המקרים מדובר במערכת מורכבת ביותר, שהגנים מעצבים רק את יסודות תכונותיה, בעוד שאינטראקציה עם הסביבה מעצבת אותה לקראת תפקוד הולם ויעיל, וזאת בתנאי שהאינטראקציה נעשית בפרק זמן מתאים במהלך ההתפתחות, ב"חלון זמן" קריטי. חשך בגירויי ראיה, מזכיר רוק עובדה ידועה, מונע יצירת קשרי עין-מוח מתאימים. כך, טוען רוק, "חשך חיידקי" בתקופת הילדות מונע התפתחות תקינה של מערכת החיסון, וגורר את רכיבי מערכת החיסון להתנהגות חריגה, כמו למשל לתגובת יתר לגרגרי אבקה "תמימים", כלומר - לאלרגיה (Science and Medicine, יולי-אוגוסט 1999). כדוגמה למנגנון ספציפי שעלול להשתבש עקב עודף ניקיון - כלומר, עקב אי-חשיפה לגורמים סביבתיים שהמערכת החיסונית מתוכנתת להיחשף אליהם בגיל צעיר ולהגיב עימם - מציין רוק תאי T סייעים (TH). תאי T סייעים "בתולים", שטרם נחשפו לאנטיגן, מפרישים קשת רחבה מאוד של ציטוקינים, חלבונים המווסתים תגובות שונות של מערכת החיסון. לאחר חשיפה לאנטיגן הופך התא TH לתא ספציפי יותר, המשרה פעילות חיסונית מוגדרת. לפיכך, מניעת חשיפה לגורמים שמערכת החיסון מצפה לקיומם בסביבה עלולה לגרום לעיוות בתפקוד העתידי של מערכת החיסון. בעניין מערכת החיסון של ילדים רכים נדרשת, אם כן, שיטת "הפוך על הפוך", או, אם תרצו, כעין "חוסך לכלוכו - שונא בנו". ואכן, גורמים הקשורים סטטיסטית להקטנת הסיכון להופעת תופעות אלרגיות בילד הם: רמה סוציאלית נמוכה(!) של ההורים; אחים גדולים (המביאים לכלוך הביתה; וראו: "השומר אפצ'י אנוכי? - על אחים ואלרגיה", מדע ל"ד, 1990, עמ' 107); אח-זכר גדול (מן הסתם ילד מביא כרגיל הביתה יותר לכלוך מילדה); גדילה בכפר ולא בעיר. אני מרשה לעצמי להעלות כאן השערה שאינה נזכרת במאמר של רוק: גם שניים-שלושה כלבים ולפחות חתול אחד בבית יעילים, יש להניח, גם הם בתהליך עיצובה של מערכת החיסון (ואולי גם של המערכת המקבילה - המוחית-התנהגותית) של הילד.

פורסם ב"גליליאו" גיליון 37, עמ' 9, נובמבר 1999.

מסע קפוא בזמן - אמיר עדן

באמצע ספטמבר התכנסו בקיימברידג', אנגליה, כשבעים מדענים מרחבי העולם בכדי לדון בעתידה של אחת הפינות היותר נידחות בעולמנו. מדובר באגם ווסטוק, אגם מים מתוקים המצוי בעומק של כארבעה קילומטרים מתחת לקרחון הנצחי של אנטארקטיקה. האגם אינו קופא למרות הקרחון שמעליו בזכות נביעות גאותרמיות המחממות את הקרחון מלמטה ויוצרות מעין כיס של מים. האגם התגלה עוד בבדיקות ראדאר שנערכו לפני כשלושים שנה אך רק ב-1966 התבררו גודלו וגילו. על-פי הערכות המומחים גילו של האגם עשוי להגיע לכמה מיליוני שנים, שטחו 14,000 קמ"ר ועומקו מגיע עד 500 מטר.

זיהוי האגם עורר התעניינות והתלהבות רבה בשל הסיכוי לקיום חיים באגם. כיוון שידועים מינים רבים של חיידקים המתקיימים ללא חמצן וכאלה הגדלים בנביעות חמות בקרקעית האוקיינוס, אין לפסול את האפשרות שלמרות התנאים הקיצוניים קיימים באגם יצורים חיים. מעבר לסקרנות הכללית ולמשמעות של ממצא כזה לשאלת קיומם של חיים על כוכבים אחרים, מרתקת את החוקרים האפשרות שהחיים באגם התפתחו במנותק משאר עולם החי במשך מיליוני שנים בזכות מעטה הקרח העבה.

העלות האדירה של קידוח בעומק כזה בתנאים הקשים של אנטארקטיקה, העלתה את הנושא בכינוס שעסק בשאלת הצידוק המדעי לפרוייקט כזה. הטיעונים שנמנו הובילו להחלטה לבצע קידוח כזה למטרות מחקר. בימים אלו הסתיים השלב הראשון בפרוייקט, בסיוע של מאמצים והשקעות בינלאומיים.

הקידוח נעצר כ-120 מטר מעל לאגם, לאחר שנתקל בגוש קרח שנוצר ממי האגם שקפאו חזרה. דגימת קרח נלקחה לבדיקה ובכינוס האחרון הוצגו ממצאי בדיקות שנערכו במספר מכונים ברחבי העולם לזיהוי חיים בקרח. חוקרים מאוניברסיטת מינסוטה הציגו תמונות מיקרוסקופ אלקטרוני של חיידקים מליבת הקרח. תמונות דומות התקבלו באופן בלתי תלוי גם במוסקבה ובמתקני NASA באלבמה. חוקרים מהוואי דיווחו על עדויות לקיום מולקולות ביולוגיות ופעילות ביוכימית. בכוונת החוקרים לנסות להפיק DNA מגוש הקרח ולנסות לאפיין מבחינה גנטית את החיידקים שקפאו.

לא במקרה נעצר הקידוח מעל האגם. הוועדה המדעית לחקר אנטארקטיקה מבקשת לפתח הליך שיבטיח שמי האגם לא יזדהמו מנוזלי הקידוח או מיצורים שמקורם בפני השטח. בכינוס גובשו הצעדים להשגת מטרה זו. בשלב ראשון ייערך סקר גאופיסי שימפה בצורה יסודית את האגם. בשלב שני תוחדר מעין קופסית שתכיל מכשירי מדידה, מצלמה ואולי גם צוללת רובוטית. כדי להבטיח שלא ייגרם זיהום, תפלס הקופסית את דרכה לאגם על-ידי המסת הקרח. הקרח ישוב ויקפא אחרי מעבר הקופסית ויאטום את הפירצה. רק בשלב השלישי ייעשה ניסיון לשאוב מים מן האגם. לפי שעה לא ברור איך ניתן לבצע זאת ללא זיהום האגם והאם יימצא תקציב לכך. נראה שלמרות להיטותם ייאלצו החוקרים להמתין עוד שנים עד שיוכלו לבחון את החיים בפינה נידחת זו.

פורסם ב"גליליאו"  37, עמ' 4-3, נובמבר-דצמבר  1999

החיידק הקדום שישרוד (אולי) במאדים - אבי בליזובסקי

חיידק קדום (ארכאון) ארצי מסוג נדיר הצליח לחיות בתנאי מעבדה שחיקו את תנאי הסביבה של מאדים. בעקבות כך מתחזקת ההנחה שבמאדים אמנם התקיימו חיים.

טימות׳ קראל (Kral) מאוניברסיטת ארקנסו העומד בראש צוות המחקר דיווח על תוצאות מחקרו בוועידה של האגודה האמריקנית למיקרוביולוגיה. קראל ועמיתו קרסים בקאם (Bekkum) יצרו את הסביבה בצלחות תרבית. ה״אטמוספירה״ בצלחות לא כללה חמצן אלא את הגזים פחמן דו־חמצני ומימן. הקרקע ששימשה בניסוי ייצגה את כל שידוע על אבק המאדים, ללא חומרי תזונה אורגניים, רק עקבות מים.

״יצאנו מתוך הנחה שמתחת לפני השטח של מאדים מצויים מים במצב נוזלי״ אומר קראל. רבים מהמומחים לכוכבי־הלכת סבורים כי מאדים הכיל פעם כמויות גדולות של מים, ועקבותיהם עדיין יכולים להימצא מתחת לפני השטח. אל תוך צלחות התרבית הכניסו החוקרים קבוצה של ארכאונים מיצרי מתאן. ארכאונים כאלה חיים בבתי גידול חסרי חמצן כמו למשל במעמקי האדמה או סביב לארובות שבקרקע האוקיאנוס. ידועים גם כמה סוגים של ארכאוני מתאן החיים במעי הפרות, שם הם מסייעים בעיכול העשב.

שפכים חומציים בנהר ריו-טינטו בספרד - הצבע נובע מארכאונים וחיידקים החיים בהם
Carol Stoker, NASA

המתאן הוא גז טבעי היכול גם לשמש כדלק. כדי לגלות אם הארכאון ישרוד בסביבת הסימולציה, קראל מדד את כמות גז המתאן שנוצרה בתוך צלחות התרבית האטומות. ״הם ייצרו מתן בצלחות התרבית בדומה למה שהם מייצרים בכדור הארץ״, הוא אומר, ״מכך שהם עשויים לגדול יפה בתנאי המאדים״. אף כי הניסוי רחוק מלתת תשובה סופית, קראל סבור כי העובדה שהארכאונים שגשגו ״תורמת עדות המצביעה על כי החיים על מאדים אפשריים, או לפחות התאפשרו בעבר.״ הניסוי מעלה את האפשרות שניתן להשתמש בארכאונים כדי לשנות את האקלים על פני מאדים, בין היתר כדי להתאימו בעתיד לחיי אנוש. לדברי קראל, מושבות הארכאונים יפלטו גז מתאן לאטמוספרה של מאדים. מתאן הוא גז חממה ידוע. ״גזי החממה מאפשרים לקרני השמש לחמם את פני השטח של כוכב הלכת, אך מונעים מחום השמש מלחמוק בחזרה לחלל, והם יסייעו לחמם את המאדים הקר״, אומר קראל. המתאן, לדבריו, עשוי גם לספק את האנרגיה למושבה אנושית על מאדים. הגז יכול לשמש כדלק וניתן אפילו לעבד ממנו דלק להנעת הטילים.

NASA חוקרת רעיון של שיגור חללית אוטומטית שתייצר גז מתאן במאדים, תוך שימוש במימן מיובא מכדור הארץ ופחמן דו־חמצני מאטמוספירת מאדים. לדברי קראל הדלק יאפשר שיגור בני אדם למאדים, שיוכלו להשתמש בגז שייווצר כדי לשגר את עצמם חזרה לכדור הארץ.

פורסם ב"גליליאו" 36, ספטמבר-אוקטובר 1999

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 

תקווה ל״גלולת אינסולין״! - איתן ישראלי

 

פטרייה שנחקרה ע״י צוותים של חברת ״מרק״ תספק אולי פתרון לחולי סוכרת בצורת תרופה שנלקחת בדרך הפה. הפטריה שנקראת Pseudomassaria מייצרת מולקולה בת חמש טבעות ממשפחת הקווינונים.  

חומר זה ניתן לעכברים שסבלו מתסמונת זהה לסוכרת מבוגרים מטיפוס 2. התרופה פעלה בדומה לאינסולין, כנראה ע״י פעולה על קולטן של אינסולין. מאחר שתרופה זאת אינה חלבון, היא עומדת בפני האנזימים במערכת העיכול. חוקרי חברת ״מרק״ השתמשו למציאת החומר בקולטן של אינסולין שיוצר ע״י תאי שחלה מהונדסים של אוגר. לאחר שמצאו תגובה עם הקולטן בתמיסת הגידול של הפטריה שלחו את התמצית לבדיקה כימית. 

החומר שכונה 783,281-L חיקה את הפעילות המזרחנת של קולטן האינסולין בעוצמה פי 100 מזו של חומרים טבעיים אחרים שנוסו. כמו כן, פעילותו של החומר הייתה ייחודית, והוא לא שפעל למשל את הקולטן של פקטור הגידול האפידרמלי. 

המקור לנוסחה

כנראה, סוברים החוקרים, החומר נספג בקרום התא ונקשר ישירות לחלק בעל פעילות של קינאז בקולטן האינסולין, וכך משפעל אותו. ניסויים בזני עכברים חולי סכרת הראו שהתרופה הורידה את רמת הסוכר בדם למחצית, ובזן אחד הורידה גם את רמת האינסולין בדם. אכן, אולי יש תקווה לתרופה לסוכרת הניתנת דרך הפה.

המאמר -  Science 1999,284,886

 פורסם ב"תצפית" 6, יולי-אוגוסט 1999

תעלות בקרומים - איתן ישראלי

 

קרומים ביולוגיים יוצרים מחסומים המונעים דיפוזיה של יונים מהתאים. לעומת זאת, חלבונים מסוגלים לנוע דרך הקרום בצורה חופשית. 

כשנגיף בעל מעטפת מדביק תא, החומר הגנטי שלו נכנס לתא בצורה כמעט שלמה, ונגיפים חדשים, כאלה שאינם ממסים את התא, יוצאים מהתא בשלמותם. הבקטריופאז׳ החוטי F1 הוא דוגמה למחזור חיים כזה. מרציאנו וחבריו הראו, שחלבון מסוים (pIV) המקודד על יד הפאז׳ יוצר תעלה בקרום החיצוני של החיידק, ודרכה הוא יוצא החוצה. גודל החלבון הוא 45000 D והוא יוצר תעלה גלילית העשויה 14 תת יחידות של חלבון זה, שקוטרה 7-8 נ״מ. מרציאנו וחבריו הצליחו לבנות בתוך שכבה פוספוליפידית במבחנה תעלות עשויות מחלבון piv טבעי וממוטנט שלו. הם הראו, שהחלבון המקורי יצר את התעלה בעלת המתח החשמלי הגדול ביותר שנרשם עד כה, עם מוליכות של 1.2 נ״ס בתמיסה של 150 מילימולר כלוריד האשלגן. להשוואה - תעלה זו הינה פי 100 יותר עבירה ליונים מאלה הייחודיות לסידן בתאי עצב. 

בקטריופאז' F1
Androidpar, Wikimedia Commons

חלבונים דומים לחלבון הנ״ל נמצאו בקרומים של סוגי חיידקים שונים. החלבונים המקודדים ע״י החיידקים מאפשרים העברת רעלנים וגורמי אלימות אחרים, כמו גורמי הדבר, הכולרה, חיידקי סלמונלה ושיגלה ואפילו ב-E. coli הפתוגני הם נמצאו. מרציאנו וחבריו הינם הראשונים שהוכיחו שחלבון ממשפחה זו יוצר תעלת מעבר.

המחקר: 1999, 284, 1475 Science

פורסם ב"תצפית" 6, יולי-אוגוסט 1999

לך אל הנמלה - אמיר עדן

בשני סרטים המוקרנים בימים אלה בבתי הקולנוע מככבים קרוביהם בני־ימינו של החקלאים הראשונים - הנמלים. מוכרים כ־200 מיני נמלים מקבוצת אטיני (attini) -נמלים הניזונות מפטריות שאותן הן מגדלות בחללים ובמחילות בתוך הקן על מצע של גזרי עלים המהווה מזון. הפטריות הופכות את חומרי המצע לסוכרים וחלבונים וכך ״מעכלות״ את המזון עבור הנמלים. בנוסף לאספקה סדירה של גזרי עלים, דואגות הנמלים לדשן את המצע בהפרשותיהן ולסלק יצורים המפריעים להתפתחות הפטריות.

צילום:  Geoff Gallice,  Wikimedia commons

מתברר שגם האסטרטגיה של הדברה ביולוגית - הלהיט החדש של החקלאים, מצויה מזה זמן רב בשימוש שוטף אצל הנמלים. במאמר שהתפרסם בכתב־העת Nature (ב-22 באפריל) מדווחים קמרון קורי (Currie) ושותפיו, החוקרים את נמלי האטיני ביערות פנמה, כי זיהו מין של חיידק המצוי באופן קבוע על אזור החזה ועל רגלי הנמלים. חיידק זה מייצר חומר אנטיביוטי הפוגע באופן ייחודי באחד המזיקים העיקריים התוקפים את גידולי הפטריות שמגדלות הנמלים.

אצל בני־האדם נמצאת האנטיביוטיקה בשימוש רק כמה עשרות שנים, ולצערנו קצב הופעת זנים עמידים לאנטיביוטיקה עולה על קצב הפיתוח של תרופות חדשות. ״הנמלים הקדימו אותנו בפיתוח השיטות החקלאיות״, אומר חוקר הנמלים טד שולץ (Schultz). ״אולי נוכל ללמוד מהן את סוד השימוש הנכון והיעיל באנטיביוטיקה לאורך מיליוני שנים״.

לך אל הנמלה חוקר, ראה דרכיה וחכם.

המאמר ב-Nature

פורסם ב"גליליאו" גיליון 35, יולי-אוגוסט 1999.

סוף לאבעבועות השחורות? - איתן ישראלי

 

בשנת 1977 הכריז ארגון הבריאות העולמי (אב״ע), שמחלת האבעבועות השחורות חוסלה מן העולם. זה למעלה משני עשורים שרשויות הבריאות חדלו מלחסן את האוכלוסייה, ואכן מרבית אוכלוסיית העולם אינה מחוסנת בפני הנגיף. 

אב״ע התיר רק לשתי מעבדות, אחת במרכז לבקרת מחלות באטלנטה בארה׳׳ב ושנייה במרכז המחקר הרוסי לנגיפים בקולצובו נובוסיבירסק, להמשיך לחקור ולהחזיק בנגיף. מעבדות אלה הינן ברמת בטיחות הגבוהה ביותר (4), ורמת האבטחה של מאגרי הנגיף אף היא גבוהה ביותר. 

נגיפי Variola במיקרוסקופ אלקטרונים סורק

המקור -  CDC/ Dr. Fred Murphy; Sylvia Whitfield

החל משנת 1966 הוחלט ע״י אב״ע להשמיד את כל מאגרי הנגיף. ביצוע החלטה זו נדחה משנה לשנה עד ליוני 1999 ועתה הודיע ממשל קלינטון שהוא לא יציית להחלטה וימשיך להחזיק בנגיף. החלטה זו נובעת ממחשבה, שיהיה צורך בנגיף השלם כדי לפתח תרכיבי חיסון יעילים וחומרים נוגדי נגיפים. 

ההחלטה להשמיד את הנגיף נבעה מחשש שמא הוא יתפזר לסביבה בטעות או במתכוון (ע״י קבוצות טרור למשל), ויעשה שמות באוכלוסיית העולם שאינה מחוסנת. 

עקב התנועה הבין יבשתית הנאמדת במיליוני בני אדם ליום, לא יהיה ניתן לעצור את התפשטות המחלה כמגיפה כלל עולמית. מאגר התרכיבים העולמי נאמד כיום בכ-50 מיליון מנות, מהן בין 7-5 מיליון בארה״ב. 

אין ספק שבמקרה מגיפה, ארצות בעלות התרכיב יעדיפו לשמרו לעצמן. מומחים מעריכים שאפילו תכנית חרום לייצור תרכיב לנגיף תארך כשלש שנים עד שהמוצר יהיה זמין לציבור. מסיבות אלה ואחרות יש המצדדים בהשמדת הנגיף ויש השוללים זאת. מכל מקום, אב״ע אמור להתכנס ולהחליט בסוגיה זו בקרוב.

המקור:  353,1539 ,1999 Lancet

פורסם ב"תצפית" 6, יולי-אוגוסט 1999

הצורה היא ההישרדות

 

מושבות חיידקים ויצורים חיים אחרים מפתחים את תבניות גידולם בדומה להתארגנות של מערכות דוממות. הפיסיקאי פרופ' אשל בן-יעקב מאוניברסיטת תל-אביב ועמיתיו מסבירים וממחישים.

בעשרים השנים האחרונות החלו פיסיקאים להבין כיצד מתהוות צורות בחומר. פרופ' אשל בן-יעקב מבית הספר לפיסיקה ואסטרונומיה בפקולטה למדעים מדויקים ע"ש ריימונד ובברלי סאקלר של אוניברסיטת תל-אביב, ראש המחלקה לפיסיקה של חומר מעובה, פתר את חידת התהוות צורתם של פתיתי שלג, וגילה, שביכולתו לנבא ואף לבנות מודל של התארגנות עצמית של יצורים חיים, כגון מושבות חיידקים, על פי חוקים פיסיקליים, הדומים לאלה החלים על התפתחות התבניות בטבע הדומם.

שוו לנגד עיניכם "שרך" של שלג על חלון קפוא, מולקולות מים נודדות על משטח החלון ייתקלו באקראי בשרך וייצמדו אליו, הסבירות שהמולקולות ייתקלו בחלקיו החיצוניים של השרך וייצמדו אליהם גבוהה יותר, ולפיכך כל אחד מסעיפיו המזדקרים כלפי חוץ ייטה להמשיך ולהתארך. זאת ועוד, מולקולות המים יעדיפו כיווני התמקמות מסוימים על גבי פתית השלג, מאחר שהאוריינטציה שלהן מוכתבת על ידי מבנה גביש הקרח. כך, ובתגובה על תנאי טמפרטורה ולחות מסוימים, נוצר מבנה גבישי מורכב.

מושבת חיידקים שאופן אירגונה העצמי דומה לזה של פתית שלג

מושבות חיידקים ויצורים חיים אחרים מפתחים אף הם את מבני גידולם בתגובה על תנאי מזון, טמפרטורה ולחות מסויימים, בדומה להתארגנות של מערכות דוממות, לדוגמה, מושבת חיידקים יכולה להסתעף על פי עקרונות דומים לאלה המנחים התארגנות של פתית שלג. חיידקים המצויים על גבי מצע מזון קשה מדי יתקשו לנוע לעבר מזונם, אבל מולקולות המזון, שיכולות לנוע באופן דיפוזי בתוך המצע לעבר המושבה, ייטו להיתקל בחיידקים המזדקרים החוצה מתוכה, בדומה למולקולות המים הנצמדות לזיזי גביש הקרח. החיידקים ניזונים, גדלים ומתרבים על ידי התפצלות לשניים. כל התקבצות של חיידקיים תוביל להיווצרות ענף נוסף של המושבה.

הענפים המסתעפים מתחלפים בתלתלים, כשמושבת החיידקים מסוג Paenibacillus dendritiformis גדלה על גבי מצע גידול רך.

מערכות חיות

אולם בניגוד לשרך השלג, החיידקים יכולים לחוש את סביבתם, ו"להעדיף" תבניות גידול מסוימות על פני אחרות, כדי להבטיח את הישרדותם. מושבות חיידקים יכולות ללבוש צורות מורכבות יותר בגלל היותם יצורים חיים. פרופ' בן-יעקב מצא, שאם מגדלים את החיידקים על גבי מצע רך יותר, התבנית המסתעפת הראשונית של המושבה משתנה באופן ספונטני, והופכת לתבנית דמוית תלתלים מסולסלים, המתפשטת במהירות רבה יותר. במיקרוסקופ מבחינים בכך שלהסתלסלות הדגם גם נלווית התארכות ניכרת של כל חיידק יחיד. על אף שהשתנות זאת משפרת בעליל את כושר תנועתם של החיידקים (ולפיכך את נגישותם למזון) לא ידוע בדיוק מה מחולל את ההתארכות.

לא זו בלבד שהחיידקים חשים את סביבתם, מוסיף פרופ' בן-יעקב, ביכולתם אף להשפיע עליה, למשל על ידי יצירת נוזל המאפשר להם לנוע על גבי משטח המזון הקשה, זאת, כשם שביכולתם להשפיע זה על זה למשל על ידי הפרשת כימיקלים המשפיעים על תנועתם, ההופכת מאקראית לתנועה המכוונת על פי מפל הריכוזים של החומר המופרש. החיידקים מגיבים לתנאי סביבה קשים, כמו חוסר מזון או אנטיביוטיקה, על ידי יצירת תקשורת כימית (למשל, הפרשה של כימיקלים הגורמת להפעלה של גנים מסויימים) וגנטית (העברת מידע גנטי), כמו גם יצירת וריאציות חדשות של עצמם.

ביולוגיס העוסקים בשאלה, כיצד אוסף של תאים יחידים הופד לאורגניזם ומתפקד ברמה גבוהה יותר, מסתמכים בעיקר על טכניקות ביוכימיות וגנטיות. יעדם הוא לחשוף את חוקי המשחק המיקרוסקופיים. אבל הפיסיקאים כבר נוכחו לדעת, שהחוקים השולטים ביחסי הגומלין בין "עולם המיקרו" של חלקיקים תת-אטומיים לבין "עולם המקרו" של גופים גדולים יותר, מציגים בעיה מורכבת יותר, שהבנת היצירתיות של החיידקים עשויה לסייע בפתרונה. המאמר מבוסס על כתבת שער, שהתפרסמה בכתב העת Scientific American, אוקטובר 1998, מאת פרופ' בן-יעקב ועמיתו האמריקאי, פרופ' הרברט לוין, פרופסור לפיסיקה באוניברסיטת קליפורניה, סן דייגו.

על גבי מצע גידול קשה יוצרים חיידקי Paenibacillus vortex מערבולות מסתובבות, המאפשרות למושבה להתקדם ולהתפשט על גבי המצע כמו מכבש כבישים.

צילומים: עמיקם שוב

פורסם ב"תצפית" 6,  יולי-אוגוסט 1999