האם בוטוקס מקל על כאבי מיגרנה? - רויטל לביא

רעלן הבוטולינום, הידוע בכינוי בוטוקס (Botox) הוא רעלן הפועל על מערכת העצבים. זהו החומר הרעיל ביותר בטבע. הוא מופרש מהחיידק האל-אווירני Clostridium botulinum. הרעלת בוטולינום יכולה להגרם מכניסתו אל מחזור הדם דרך הרירית של מערכת העיכול, מערכת הנשימה או דרך חתך בעור. הרעלן פועל על סינפסות כולינרגיות פריפריות (בקשר עצב-שריר). הוא נקשר באופן בלתי הפיך לרכיב הקדם-סינפטי ומונע שחרור טרנסמיטר, מצב הגורם לשיתוק שרירים. רעלן הבוטולינום מכונה גם רעלן קופסאות השימורים. כשהוא נמצא במזון שלא עוקר כראוי הוא גורם להתנפחות קופסות השימורים. כשהוא מדולל הוא משמש ככלי לטיפולים נוירולוגיים רבים. משמש בנפגעי שיתוק מוחין, בעוויתות שרירים בפנים (כתוצאה משבץ מוחי) כטיפול בהזעת יתר ועוד.

הרעלן צובר פופולריות דווקא בטיפולים קוסמטיים נגד קמטים בפנים. את הרעלן מזריקים ישירות לשריר. אנשים שקבלו בוטוליניום כטיפול קוסמטי דיווחו שכאבי הראש שלהם, גם כאבי המיגרנה, פחתו. עובדה שהובילה את המדענים לחקור את התופעה.

והרי תוצאות מכמה מחקרים:

1. מחקר שנעשה באנשים הסובלים ממגרנות, כאבי ראש כרוניים יומיומיים וכאבי ראש של מתח. אנשים אלה טופלו קודם לכן בשלושה סוגי תרופות שלא הקלו עליהם. הם קבלו 4 הזרקות של בוטולינום במרווחי זמן של שלושה חודשים בין הטיפולים. 92% מהמטופלים דווחו על שיפור.

2. בוטוקס עזר בטיפול באנשים שסובלים מכאב ראש מקובץ (cluster headache). כאב התוקף יותר גברים מנשים ומגיע במחזורים כמה התקפים של כאבי ראש בתוך ימים ספורים. 4 אנשים (מתוך 7) שלא הגיבו לשום טיפול, דווחו על הקלה אחרי הזרקת בוטולינום לפניהם. 3. בוטולינום הקטין את תדירות הופעת כאב ראש של מתח וגם את עצמת ההתקפים שהתרחשו. לאנשים אלה הוזרק הבוטוקס 8 פעמים בשרירי המצח בין הגבות וקו השיער. מיגרנה מתרחשת כתוצאה משינויים באספקת דם למוח. כלי הדם במוח מגיבים בחולי מיגרנה ביתר לגירויים שיכולים להיות: מיני מזון, שינויים בלחץ הברומטרי המתרחש עם שינויים במזג האוויר, חשיפה לריחות מסוימים, אורות מהבהבים, שינויים בסדר היום (שינה מרובה או מועטת מהרגיל).

הגוף מגיב לאלה בהתכווצות יתר של שרירים בכלי הדם בבסיס המוח, קוטר כלי הדם קטן ויורדת אספקת הדם למוח. גם הטרנסמיטר סרוטונין, המופרש במצבים כאלה גורם לסגירת כלי הדם ומקטין את זרימת הדם למוח. כלי דם אחרים מנסים להתרחב כדי לספק יותר דם, כתוצאה מכך נוצרים כימיקלים שגורמים לדלקת ורגישות לכאב.

אנשים הסובלים ממיגרנות, לא די שהם סובלים מהכאב הם חיים גם עם החשש מהתקף המיגרנה הבא. אנשים כאלה מטופלים בתרופות נוגדות התקפים המטפלות בהתנפות כלי הדם, בתרופות נוגדות דיכאון המטפלות בחרדה. לא דווח על תרופה אחת המונעת את הכאב, ולא נמצאה תרופה שנשארת יעילה לאורך זמן.

השימוש בבוטולינום מקל על כאבי ראש מסוגים שונים אך המנגנון בו הוא מטפל בכאב ראש עדיין לא ידוע. יתכן שמלבד פעולתו על הרכיב הקדם-סינפטי של נורונים מוטוריים הוא משפיע גם על נוירוני חישה וכך מונע את הולכת הכאב. עדיין לא נחקרה השפעתו לאורך זמן. יתכן ומערכת החיסון תפתח תגובה חיסונית כנגדו והשפעתו תאבד. עדיין רופאים וחולים מקווים שהטיפול אכן מבטיח כמו שהוא נשמע.

המקור
Ellen Kuana - אוניברסיטת וושינגטון

ד"ר רויטל לביא - המחלקה למדעי הטבע והחיים, האוניברסיטה הפתוחה. 

פורסם באתר האינטרנט של הקורס "עולם החיידקים", האוניברסיטה הפתוחה - 2002.

החולייה החלשה של המלריה - דינה צפרירי

 

מחקר חדש מגלה את נקודות התורפה של הטפיל הגורם למחלה

המלריה גורמת למותם של כשלושה מיליון בני אדם מדי שנה. לא זו בלבד שהתקווה כי המחלה נכחדת מן העולם נכזבה, מתברר שהיא מרימה ראש, ובעיקר באפריקה. את העלייה במספר החולים מייחסים לעמידות שפיתח הטפיל הגורם למחלה, פלסמודיום המלריה (Plasmodium falciparum) לתרופות המצויות. הפלסמודיום, שמגיע למחזור הדם כתוצאה מעקיצה של נקבה נושאת טפילים של יתוש האנופלס, תוקף את תאי הדם האדומים שמספקים חמצן לכל הרקמות בגוף, מה שגורם לתופעות כמו חום גבוה, צמרמורות ואנמיה קשה.

יתוש  Anopheles stephensi  באמצע הארוחה.... 
המקור - CDC/ Dr. William Collins

האב הקדמון של טפיל הפלסמודיום ׳׳בלע״ (ולמעשה - שבה פנימה לגופו) לפני מאות מיליוני שנים אברון (מרכיב תוך תאי) של תא צמחי ו״שיעבד״ אותו לצרכיו. האברון, הנקרא כלורופלסט, הוא האחראי על תהליך הפוטוסינתזה בצמחים. החוקרים מאמינים שהכלורופלסט עצמו היה במקור חיידק שהוא עצמו ״נשבה״ על ידי תא צמחי. פיענוח הגנום של טפיל הפלסמודיום, שהושלם לאחרונה אחרי שש שנות עבודה משותפת של חוקרים במספר מעבדות, אמור לסייע בפיתוח תרופות חדשות נגד המלריה. במחקר התברר שאותו אברון (שאחרי ״בליעתו-שבייתו״ על ידי הטפיל החליף את שמו לאפיקופלסט, apicoplast) חיוני לחילוף החומרים של הטפיל ומשמש לו כמקור אנרגיה, לכן הוא גם יכול להפוך לעקב אכילס שלו.

טפיל הפלסמודיום (הצורה הטבעתית)  בתאי דם אדומים
המקור: Dr Graham Beards, Wikimedia commons

המחקר של סטיוארט ראלף (Ralph), בוטנאי מאוניברסיטת מלבורן באוסטרליה, עשוי לרתום תכונה זו לצורך מתקפה נקודתית יעילה על הפלסמודיום. מאחר שהאפיקופלסט הוא כלורופלסט לשעבר, שהוא עצמו חיידק לשעבר, הרי שהמנגנונים הביוכימיים שלו שונים מאלה של האדם. לדברי ראלף, עובדה זו הופכת אותו למטרה נוחה לטיפול תרופתי שיגרום למות הטפיל מבלי לפגוע בתאי האדם. פיענוח הגנום של הטפיל הבהיר לחוקרים נקודה נוספת: סוד כוחן של הכינין ותרופות אחרות שניתנו נגד מלריה לפני שהטפיל פיתח עמידות, היה בכך שהן תקפו למעשה אותו אברון שבוי.

פורסם בגליליאו 52, נובמבר 2002

האם יתכנו חיים בעננים של נגה? - יואב יאיר

על הקרקע של נוגה אין חיים, בוודאות. אך בעננים יש תרכובות שמקורם כנראה ביוגני.

כוכב-הלכת נגה עטוף תמידית במעטה עבה של עננים סמיכים. לא ניתן לראות את פני הקרקע של כוכב-לכת זה אלא באמצעות מכ"ם החודר מבעד לטיפות העננים. ההרכב הכימי של העננים מלמד על כך שהמים בהם הינם חומציים ביותר, ולמעשה ניתן לומר שמדובר בטיפות חומצה גפריתנית, הנוצרת עקב המסת תחמוצות גפרית במים (מקורן של תרכובות הגפרית הוא, על פי ההשערה, בפעילות געשית עזה שהתרחשה לפני מיליארדי שנים בנגה).

כוכב הלכת נוגה מוקף עננים שאינם מאפשרים כלל לראות את הקרקעית שלו ללא מכשור מיוחד
צולם מהחללית פיוניר - פברואר 1979 - NASA -  NSSDC Photo Gallery Venus

אטמוספרת נגה מורכבת מ-96% פחמן דו-חמצני, עם ריכוזים זעירים של חנקן ותרכובות אחרות. הרוחות באטמוספרה של נגה הם מהירות ביותר, וישנן עדויות על פעילות ברקים בתוכם. פני השטח הלוהטים והדחוסים (450 מעלות ו-90 אטמוספרות) אינם מאפשרים קיום כל צורת חיים, ואפילו חלליות פלדה לא החזיקו מעמד על פני השטח יותר משעות ספורות.

לאחרונה פורסם מחקר של כימאים מאוניברסיטת טקסס באל-פאסו המעלה השערה מקורית במיוחד אודות האפשרות לקיום חיידקים בעננים של נגה. על פי ד"ר דירק שולץ-מאקוץ', מדידות החלליות פיוניר ונוס, מגלאן ו-ונרה מראות קיום תרכובות כימיות שלא ניתן להסבירן אלא באמצעות תהליכים ביולוגיים. ד"ר שולץ מצא שהתרכובת פחמן חד-חמצני CO, שהייתה אמורה להיות נוכחת באטמוספרה בריכוזים משמעותיים עקב פרוק הפחמן הדו-חמצני על ידי קרינת השמש (תהליך הקרוי פוטודיסוציאציה), חסרה כמעט לחלוטין. לעומת זאת, שתי התרכובות מימן גופרי H₂S ודו-תחמוצת הגפרית SO₂ נמצאות יחדיו, בשעה שהן אמורות להגיב זו עם זו ולהעלם. הוכחה חזקה אף יותר היא נוכחות התרכובת קרבוניל-סולפיד, אשר קשה מאד לייצרה בתהליכים אנאורגאניים, עד כדי כך שמקובל להשתמש בה כסמן (אינדיקטור) לתהליכים אורגאניים.

משהו כנראה גורם ליצירה מחודשת של תרכובות אלה, טוען ד"ר שולץ, ואלה הם חיידקים המתקיימים בתוך טיפות המים שבעננים. החיידקים הללו משתמשים בקרינה העל-סגולה מהשמש כדי ליצור ריאקציה כימית בין חד-תחמוצת הפחמן CO לבין דו-תחמוצת הגפרית SO₂ בתוספת גז מימן, וכך מסולק ה-CO ונוצר הקרבוניל סולפיד.

ריאקציות כאלה אפיינו חיידקים קדומים שהתקיימו בכדור-הארץ. בליעת קרני ה-UV על ידי החיידקים עשויה להסביר את הכתמים הכהים המתגלים בתצלומים באורך גל זה של שכבות העננים.

ההסבר הזה הוא מקורי, אך הועלה כבר בעבר בהקשר של כוכב הלכת צדק. הוא מעורר התנגדות רבה, שכן לפי טענת מרבית החוקרים, חיים זקוקים לשטחי מים גדולים, ולא לטיפות זעירות המרחפות בעננים. אולם, ד"ר שולץ טוען שיתכן שבתקופות קדומות יותר היה נגה כוכב-לכת צונן יותר ולפיכך יכלו להתקיים על פניו מים, בהם נוצרו חיים קדומים. חיים אלה היגרו אחר כך אל העננים.

תשובות לשאלות מסקרנות אלה לא יתקבלו לפני 2005, מועד שיגור החללית ונוס-אקספרס על ידי סוכנות החלל האירופאית.

מקורות 

כתבה מה-New scientist

http://www.eurekalert.org/pub_releases/2002-09/ns-vmb092502.php


לקריאה נוספת

על משימתה של ונוס אקספרס באתר של סוכנות החלל האירופית

על חיידקים אפשריים באירופה (ירח של צדק)


יואב יאיר הוא פרופ' לפיסיקה ומטאורולוגיה במחלקה למדעי הטבע והחיים, האוניברסיטה הפתוחה.

חיידקים במאדים בכל זאת? - יואב יאיר

מטוטלת הויכוח המתמשך בנושא הימצאותם של סימני חיים ברסיסי המטאוריט ALH84001 אשר נמצא בגבעות-אלן באנטארקטיקה, נוטה שוב לכיוונם של אלה המצדדים בהימצאותם של שרידי חיים קדומים בתוך המטאוריט.

כזכור, הודיע בשנת 1996 צוות חוקרים מ-NASA על מציאתם של גבישי המינרל מגנטיט (תחמוצת ברזל שנוסחתה הכימית Fe₃O₄) בתצורה הדומה מאד לזו שמופיעה בחיידקים בכדור-הארץ. גבישים זעירים אלה מסודרים בתוך החיידקים בשורות רציפות ומשמשים אותן לניווט על פי השדה המגנטי למקורות אנרגיה ואור. הממצא במטאוריט, שמקורו בלי כל ספק ממאדים, עורר סערה בעולם המדע ומאז נערכו עשרות מחקרים על גבישים זעירים אלה ומקורם. עד לפני מספר חודשים נראה היה שהויכוח הוכרע לטובת המצדדים במקור אנאורגני, כלומר שאינו מערב תהליכים ביולוגיים.

גבישי המגנטיט במטאוריט ALH48001; צילום: NASA

אולם, קבוצת בינלאומית של חוקרים שעבדה במרכז החלל ביוסטון בראשותה של ד"ר קייטי תומס-קפרטה, פרסמה לאחרונה מחקר חדש בעיתון היוקרתי Applied and Environmental Microbiology ובו היא מראה שלפחות 25% מהמינרל מגנטיט המצוי במטאוריט, מקורו בתהליכים ביולוגיים שהתרחשו בגופם של חיידקים קדומים במאדים. החוקרים השתמשו בשש תכונות פיסיקליות שאותן הם מכנים MAS ("עדויות מגנטיות למקור ביולוגי") כדי להשוותן למה שמצוי במטאוריט. כל אחת מתכונות אלה הינה עדות כימית או פיסיקלית הקשורה בהכרח לתהליכים ביולוגיים. בניסיונות המעבדה שערכו החוקרים הם הראו שאף אוכלוסייה של גבישי מגנטיט שגודלה בתנאים אנאורגניים, לא הצליחה לעמוד בקריטריונים של MAS ומכאן הם מסיקים שהגבישים במטאוריט ALH84001 חייבים מעורבות של תהליך ביולוגי כדי להיווצר. משמעות הדבר, שהיו חיים על פני מאדים בעבר.

מדובר, על פי ההשערה, בחיידקים החיים בסביבה מימית מהסוג המכונה מגנטו-טקטיים, אשר נוהגים לארגן בתוך גופן שרשרות של גבישים זעירים של מגנטיט בחיפושן אחר אנרגיה ומזון. הגבישים שנתגלו במטאוריט הם בגודל 1 ננומטר (מיליונית המטר או אלפית מיקרון), וזה אכן גודל זעיר ביחס חיידקים מגנטוטקטיים המוכרים לנו מכדור הארץ. יחד עם זאת, לגבישי המינרל הנוצרים בתהליכים ביולוגיים יש זהות ברורה, הם נקיים יותר מפגמים ובעלי גדלים וצורות ייחודיים המבדילים אותם מגבישי מגנטיט שנוצרו בתהליכים מינרלוגיים לא-ביולוגיים.

על פי ממצאי החללית "סוקר המאדים הגלובלי" (MGS) למאדים היה בעבר שדה מגנטי, בערך באותה תקופה שהטמפרטורה על פניו הייתה חמה מספיק לאפשר קיומם של מאגרי מים. תנאים אלה היו, ככל הנראה, הבסיס עליו התפתחו צורות חיים קדומות במאדים, אשר לפחות דוגמא אחת מהם הונצחה כמאובן בתוך סלע משקע, שנקרע מקרקע מאדים בהתנגשות עזה עם אסטרואיד, הועפה לחלל וצנחה כמטאוריט על כיפת הקרח של הקוטב הדרומי בכדור-הארץ.

המקור

Kathie L. Thomas-Keprta, Simon J. Clemett, Dennis A. Bazylinski, Joseph L. Kirschvink, David S. McKay, Susan J. Wentworth, Hojatollah Vali, Everett K. Gibson, Jr., and Christopher S. Romanek (2002) Magnetofossils from Ancient Mars: a Robust Biosignature in the Martian Meteorite ALH84001. Appl. Envir. Microbiol. 68: 3663-3672.

יואב יאיר הוא פרופ' לפיסיקה ומטאורולוגיה במחלקה למדעי הטבע והחיים, האוניברסיטה הפתוחה.

יוצרים מימן משפכים ביתיים על ידי חיידקים

במחקר שנעשה ע״י הדוקטורנט שמואל רוזנפלד בהנחייתם של פרופ׳ אלכס שכטר וד״ר רבקה כהן מהמחלקה למדעי הכימיה באוניברסיטת אריאל בשומרון, פותחה מערכת לייצור מימן (מערכת ביואלקטרוכימית).

במערכת זו מצויים זני חיידקים המסוגלים לפרק מגוון של מקורות פחמן הנמצאים בשפכים ביתיים לקבלת מטענים חשמליים. בנוסף, האלקטרודות מטופלות במגוון שיטות חדשניות להגברת ספיחת הזרז וכן להגברת היצמדות החיידקים.

הזרז במחקר זול פי 20 בהשוואה לזרז הנפוץ. שימוש בזרזים משופרים וכן טיפול פני שטח מקדים לאלקטרודות, נעשים במטרה להקטין את האנרגיה המושקעת בתהליך ולצמצם את עלויות המיתקן שיובילו בעתיד לבניית מערכות מסוג זה סמוך למיתקנים לטיפול בשפכים.

משאבי טבע מחצביים

מרבית האנרגיה המופקת והמשמשת את האדם וסביבתו, מקורה במשאבי טבע מחצביים. משאבי טבע אלו, שהעיקריים שבהם, פחם (כ- 28.8%), נפט (כ- 31.5%) וגז טבעי (כ- 21.3%) הינם משאבים מתכלים. הסברה היא, שבמרוצת הזמן הם לא ימלאו את צרכיה של האנושות. נוסף להפקת אנרגיה ממקורות מחצביים ישנם לנ"ל חסרונות סביבתיים רבים. בעשורים האחרונים חלה עלייה מתמדת בפיתוח שיטות חלופיות ומתחדשות להפקת אנרגיה, ביניהם ניתן למנות הפקת אנרגיה באמצעות מים, רוח, שמש, ביו-מסה, ביו-גזים ומקורות בלתי נדלים, מתחדשים וירוקים נוספים.

לגז המימן תפקיד חשוב במגוון תעשיות, ביניהן תעשיות כבדות, צבאיות, רפואיות, הודות לצבירת האנרגיה המשקלית הרבה האגורה בו, הגדולה פי- 2.8 מאשר בתהליך בעירה של בנזין (120 MJ/kg מול 43 MJ/kg, בהתאמה), דבר ההופך אותו לבחירה עדיפה. בנוסף, תוצר שריפת המימן בחמצן הוא מים, בהשוואה לזיהום האוויר בבעירת דלקים אחרים. הצפי לעתיד, שהשימוש במימן יגבר ויהווה אלטרנטיבה כמקור אנרגיה זמין וזול להנעת כלי רכב ולמכונות צורכות חשמל. ישנן מספר טכנולוגיות שכבר זמינות בשוק התעשייתי של ייצור מימן.

הטכנולוגיה המסחרית הראשונה, שפותחה במאה הקודמת, הייתה אלקטרוליזה של מים. אולם, החל בשנות ה-60, הייצור התעשייתי של מימן נעשה על ידי פירוק פחממנים מדלקים מאובנים. משיקולי מחיר נמוך, שיטה זו, על אף יעילותה הנמוכה, ונזקיה הצדדים לסביבה (פליטת CO2), עודנה השיטה התעשייתית לייצור מימן. בהתאם לתחזית של ארגון האנרגיה העולמי, שיטה זו צפויה להמשיך לשלוט בעשרים השנים הקרובות. הצפי הוא שהחל בשנת 2030 יכנסו לתעשייה שיטות מסחריות ליצירת מימן בשיטת פוטוכימיות, מימן ממקור גרעיני ומביומסה בעזרת תהליכים ביולוגיים (ביו-מימן). לשיטות ייצור מימן בתהליכים ביולוגיים יש יתרונות רבים בהשוואה לייצור מימן בשיטות האחרות.

מודל טכנולוגי חדש

בעשור האחרון פותח מודל טכנולוגי חדש להפקת ביו-מימן (מימן ממקורות ביולוגיים) על ידי תא אלקטרוליזה מיקרוביאלי ,(microbial electrochemical cell - MEC) בהם ביו-מסה יכולה להיות מנוצלת באופן מלא על ידי חיידקים לצורך הפקת ביו-מימן. במחקר זה, מערכת ה MFC לייצור ביו־מימן, מבוססת על אנודה חיידקית המורכבת מזני חיידקים שונים המסוגלים לחמצן מגוון מקורות פחמן הנמצאים בשפכים ביתיים. תוך כדי ניצול מקורות הפחמן נוצרים אלקטרונים ופרוטונים. האלקטרונים עוברים מהאנודה לקתודה והפרוטונים עוברים לקתודה דרך ממברנה ייעודית. בקתודה בתנאים לא אוירניים בנוכחות זרז מתאים נוצר גז מימן. הייחודיות של המחקר המוצע הינה בזה שהאלקטרודות מטופלת בפני שטח במגוון שיטות חדשניות להגברת ספיחת הזרז בקתודה (תהליך חיזור ליצירת גז מימן) וכן להגברת הצמדות החיידקים באנודה (פרוק מזהמים פחממניים). הזרז במחקר זה מבוסס על M0S2 זול פי 20 בהשוואה לזרז הנפוץ פלטינה.

לסיכום. מחקר זה מציג ייצור ביו-מימן נקי בעזרת תהליך ביו-אלקטרוכימי תוך שימוש באנודה בקטריאלית כחלופה לזרז כימי בתהליך החמצון כשמקור הפחמן לפעילות החיידקים הם שפכים ביתיים. שימוש בזרזים מסונתזים משופרים וכן טיפול פני שטח מקדים לאלקטרודות, במטרה להקטין את האנרגיה המושקעת בתהליך ולצמצם את עלויות המתקן יובילו בעתיד לבניית מערכות MFC בסמוך למתקנים לטיפול בשפכים שיפיקו דלק מימן וממנו חשמל נקי בתאי- דלק.

פורסם ב"כימיה" 101, 2002

הסתגלות אבולוציונית של חיידק הצרעת לסביבה תוך-תאית - עזריאל פרומקין

על ידי השמטת חלק מהגנום וביטול פעילותם של גנים רבים

המקור: Cole ST, Eigimeier K. Parkhill J et al., Massive Gene decay in the Leprosy Bacillus.

NATURE 409, 1007-1011, 2001

הערת המתמצת:

אני ממליץ בחום, לכל מי שיש לו/לה ידע בסיסי ביותר בגנטיקה או בביולוגיה מולקולרית, לקרוא את המאמר המדהים, המתומצת כאן, במקור. ברור שמעל דפי "עדכון בדרמטולוגיה" ניתן להביא רק חלק משפע העובדות ומעומק הניתוח המצויים במקור. עשיתי כמיטב יכולתי למסור את עיקרי הדברים בצורה פשוטה ובשפה מובנת ואני מתנצל למפרע על אי-הדיוקים ועל ההכללות הפשטניות שקורא בקיא ממני ימצא בתמצית זו.

חיידקי Mycobacterium leprae מבעד למיקרוסקופ
CDC-1979

הצרעת היא מחלה עתיקת יומין. גורם המחלה, חיידק הצרעת - Mycobacterium leprae נתגלה בימיה הראשונים של התהוות הבקטריולוגיה. אולם עד היום הזה וחרף כל המאמצים לא נתאפשר גידול החיידק הזה במצע בקטריאלי משוכלל ככל שיהיה. החיידק הוא טפיל תוך-תאי המתרבה בתוך מקרופגים ותאי Schwann של עצבים היקפיים. מלבד האדם, החיידק מסוגל להתקיים בתוך הארמדיל בעל 9 הפסים (Nine banded armadillo) ובאופן מוגבל ומקומי בתוך כרית הרגלים של מכרסמים מסוימים שמנגנונם החיסוני ידוכא באופן מלאכותי. בכל המינים האלה, אין החיידק מסוגל להתקיים מחוץ לתא המאכסן.

עובדה ביולוגית מעניינת נוספת היא זמן ההכפלה הארוך של החיידק - בסביבות 14 ימים. זהו זמן ההכפלה הארוך ביותר הידוע בעולם החיידקים.

חיידק הצרעת שייך למיקובקטריה. שיוך זה נקבע על סמך המורפולוגיה של החיידק, תכונות הצביעה שלו, מבנה והרכב דופן התא וכו', והוא אם כן "קרוב משפחה" של חיידק השחפת.

Cole S וצוות עוזריו הקדישו 15 שנות מהקר במכון פסטר בפריז לחקר הגנום של חיידק הצרעת והשוואתו לזה של יתר המיקובקטריה, ובמיוחד לחיידק השחפת.

נמצא שהאורך הכולל של גנום המיקובקטריה, לרבות גנום חיידק השחפת, הוא בממוצע 4.4 מיליון צמדי-בסיסים (4.4 Mbp), בעוד שגנום חיידק הצרעת קצר בהרבה: כ-3.3 מיליון צמדי בסיסים, המהווים כ-75% מאורך גנום יתר המיקובקטריה. אולם אם משווים את מספר הגנים של חיידק הצרעת לאלה של חיידק השהפת, מתגלה עובדה מדהימה נוספת: מספר הגנים בחיידק השחפת מתקרב ל-4,000, בעוד שבחיידק הצרעת מספרם הוא מעט יותר מ-1,600. כ-90% מה-DNA של חיידק השחפת מקודד לחלבונים ובחיידק הצרעת פחות מ-50%. השוואה בין החלבונים המסיסים בשני החיידקים מגלה שחיידק הצרעת מייצר פחות מ-400 חלבונים מסיסים שונים, בעוד שמספרם בחיידק השחפת מתקרב ל-1,800. בהנחה שמוצא שני החיידקים הוא ממיקובקטריום קדמון משותף, הרי שחיידק הצרעת איבד במרוצת התפתחותו האבולוציונית כ-2,000 גנים פעילים.

מה קרה ל-2000 גנים אלה? מסתבר שחלקם הגדול הפך לגנים מדומים (pseudogenes), כלומר לקטעי DNA שדומים באופן כללי לגנים פעילים קיימים בחיידק השחפת, אלא שיש בהם השמטות, העתקת רצפים ממקומם, לעתים תוך חיבור בסדר הפוך, הכללת רצפי DNA שמקורם מחוץ לגנים וכו'. בקיצור, הפיכת גן מסודר ופעיל לפסיפס DNA דמוי-גן אך חסר פעילות ביולוגית. בבדיקת קבוצות גנים המייצגות פונקציות מוגדרות, כמו גנים המקדדים לאנזימים של מסלול החמצון האארובי, או לאנזימים העוסקים בהרכבת דופן התא וכו', נמצא שבכל 30 הפונקציות שנבדקו, מספר הגנים בחיידק השחפת עולה על אלה שבחיידק הצרעת; אולם נטרול הגנים לא התחלק באופן שווה בתוך הקבוצות הפונקציונאליות השונות ובאופן יחסי, נשמרו הגנים המקדדים לחלבונים הנחוצים ל-anabolism; לעומת זאת, אלה הנחוצים ל-catabolism קוצצו וצומצמו ללא רחם. בנוסף, בחיידק השחפת, פונקציות ביוכימיות מסוימות מתקיימות במספר נתיבים אלטרנטיביים; בחיידק הצרעת מתקיימת פונקציה ביוכימית בנתיב אחד או במספר אלטרנטיבות מצומצם ביותר.

הגנים שנותרו פעילים דומים ברובם לגנים מקבילים הקיימים בחיידק השחפת, אם כי חיידק הצרעת מייצר מספר קטן של חלבונים ייחודיים והגנים במקרה זה התרחקו יותר מהמקבילים להם בחיידק השחפת.

תופעה מעניינת היא הימצאותו של גן שדומה בהרכבו לגן המצוי בתאים בעלי גרעין (eucaryotic cells). סוברים שגן זה "סופח" ע"י חיידק הצרעת מגנום המאכסן והותאם אח"כ לצרכי החיידק. תופעה דומה נתגלתה ב-Borrelia burgdorferi.

תופעת צמצום הגנום וביטול פעילותם של גנים מוכרת במיקרואורגניזמים טפיליים תוך-תאיים אחרים, למשל בגנום ה-Rickettsiae, אך היא מגיעה לשיאה (עד כמה שידוע) בחיידק הצרעת.

פענוח הגנום של חיידק הצרעת לפרטיו יסייע, ללא ספק, במציאת נקודות התורפה הגנטיות והמטבוליות של חיידק זה ויאפשר, כך מקווים, לסלקו מן העולם.

דיון

מקובל לחשוב שהאבולוציה מתקדמת מן הפשוט אל המורכב, מן החד-גוני אל הרב-גוני, מן היצורים עם גנום קטן לאלה עם גנום עשיר, מן התולעת אל הדג ומשם אל היונק ולבסוף אל האדם. אלא שקיים זרם מינורי שכיוונו הפוך: אצל יצורים טפיליים תוך-תאיים עושר גנטי יכול להוות מכשול. למה לו, לטפיל תוך-תאי, לייצר את כל האנזימים הנחוצים לגליקוליזה, לליפז-סינטזה וכו', בשעה שאלה מצויים מסביבו בשפע בתוך הציטופלזמה של התא המאכסן? התעסקות בייצור מרכיבים לא הכרחיים הופכת את הגנום למסורבל והיצור הנושא גנום כזה נמצא בעמדת נחיתות בהשוואה לטפילים מתחרים מאותו מין או ממין שונה שהגנום שלהם מוקדש אך ורק לייצור כמה אנזימים וחלבונים סטרוקטורליים ייחודיים.

כיצד מתרחש תהליך "הורדת עודפי השומן הגנטים? לולאת ה-DNA החיידקי, המהווה מעין כרומוזום יחיד שאינו מוגן ע"י קדום גרעין, חשופה להשפעות מוטגניות רבות המביאות למשל לשינוי כימי בהרכב בסיסים בודדים, לקרעים ברצף ה-DNA והשמטת קטעים ממנו, לניסיונות איחוי בלתי מוצלחים, ולהכללת קטעי DNA "לא שייכים", בסדר "נכון" או "הפוך" (מקור קטעי ה-DNA יכול להיות קטע ששוכפל של הגנום העצמי, או קטע DNA ממיקרואורגניזם אחר או אפילו מה-DNA של המאכסן).

אירועים אלה משנים פונקציות רבות. לעתים קרובות הם קטלניים ואז אין הם מועברים לצאצאים; השינויים הגנטיים יוצרים לפעמים פונקציות חדשות או משמיטים פונקציות ישנות מיותרות ובמקרה זה הם מקדמים את החיידק ואת שבט צאצאיו.

בסביבה עוינת ומשתנה, למשל בסביבה חוץ-תאית, הלחץ האבולוציוני הוא ל"תוספת" כלים ומיומנויות גנטיות, כלומר להארכת הגנום, לריבוי ולגיוון גנים פעילים, להשמטת קטעי DNA שאינם מקודדים לחלבונים, ליצירת נתיבים מטבוליים חלופיים לכל פונקציה מטבולית; ולעומת זאת בסביבה עשירה, יציבה, מוגנת ו"מפנקת", הלחץ האבולוציוני הוא בכיוון ההפוך: ביטול פעילותם של חלקי גנום שהמאכסן ממילא ממלא את תפקידם, קיצור הגנום וזניחת נתיבים מטבוליים אלטרנטיביים. תהליך נטרול הגנים ה"מיותרים" מתקדם מהר יותר משמיטת קטעי גנום "עודפים", מסיבות שאין מקום לפרטן כאן, ואת זה רואים יפה בחיידק הצרעת.

פורסם ב"עדכון בדרמטולוגיה", כרך 32, עמודים 31-30, מרץ 2002.

ואולי בכל זאת חיים על מאדים - אבי בליזובסקי

 

בדיקה מחודשת של תוצאות ניסויים שנערכו לפני למעלה מעשרים שנה על אדמת מאדים, באמצעות החלליות וייקינג 1 ו-2  אולי מרמזת שייתכן ובכל זאת מתקיימים חיים על מאדים. כך אומר פרופ׳ ג׳וזף מילר מאוניברסיטת דרום קליפורניה. מילר הציג את ממצאיו באוגוסט השנה, בסימפוזיון שעסק בביולוגיה חוץ-ארצית (אקסוביולוגיה).

באוגוסט ובספטמבר 1975 שוגרו שתי חלליות וייקינג. לאחר שטסו במשך כמעט שנה, הן הגיעו בנפרד לאטמוספירה של מאדים ונחתו בשתי נקודות נחיתה על הכוכב האדום. מיד עם הגיען החלו בסדרת ניסויים, שנסתייעו בזרוע רובוטית שנשלחה וחפרה דגימות קרקע ופיזרה אותן בצלוחיות, יחד עם מעט תמיסת מזון שסומנה בפחמן רדיואקטיבי. הרעיון, מסביר מילר, היה שאם יש יצורים חיים בדגימה הם ישתמשו בחומרי המזון המסומנים רדיואקטיבית ויעבדו אותם, ולבסוף ישחררו את הפחמן הרדיואקטיבי כמרכיב של תרכובת גזית. גלאי קרינה שהותקן ליד הצלחות המכוסות חובר אליהם באמצעות שפופרות שדרכם היה הגז המשתחרר חייב לעבור.

החללית Viking-2 - שנחתה על המאדים והחלה ניסויים ב-1976
NASA

לדברי מילר, כשנאספו הנתונים, החוקרים שפעלו במסגרת תוכנית וייקינג, פטרישיה סטראאט וגילברט לוין (Straat, Levin) מצאו עדויות מוחשיות לשחרור גז. ״זה נראה כאילו הם גילו חיים על מאדים - אך מדענים אחרים טענו כי הגזים הללו יכולים להיות מוסברים טוב יותר כתוצאה של תהליכים כימיים עם רכיבים פעילים כמו על־תחמוצות״. בשל חוסר היכולת להוכיח שפליטת הגז נוצרה בידי יצורים חיים, החליטו מדעני NASA לזנוח את הנושא.

כך נותרו הנתונים פחות או יותר ללא טיפול עד 1999 . מילר, שעבד עבור NASA בראשית שנות השמונים, בחן את ההשפעות של אפס משקל על השעון הביולוגי בקופים, והחל לכתוב הצעה ל-NASA לערוך ניסויים ביולוגיים במשימות עתידיות למאדים. אז גילה בדיווחים אודות וייקינג-2 פליטת גז מחזורית. 

מילר חש שמדובר בממצא בעל חשיבות. הוא מיהר לבקש מ-NASA לבחון מחדש את הנתונים. היה צורך בכמה שיחות ובארבעה חודשים כדי לחשוף את הנתונים שמילר ביקש לראות. וכאשר NASA מצאה את הנתונים התעוררה בעיה. הם היו מאוחסנים על גבי סרטים מגנטיים בפורמט ישן; המתכנת שהכיר פורמט זה נפטר.

בסופו של דבר הצליחו אנשי סוכנות החלל לשחזר את הנתונים מתוך התדפיסים שנשמרו בידי לוין וסטראאט. לאחר עיבוד כ-30% מנתוני הניסוי יכול היה מילר למצוא משהו מובהק - משהו, לדבריו, שלא הובחן במאמר המקורי. ״האות עצמו לא רק שהיה לו קצב מחזורי״, אמר מילר, ״אלא שאפילו היה לו המחזור של 24.66 שעות - אורך היממה המאדימאית״! אמנם, היממה קשורה לשינויי טמפרטורה, והטמפרטורה משפיעה במידה ניכרת על קצב תהליכים כימיים, אך מילר טוען כי למרות שהשינויים בטמפרטורת מאדים גדולים במהלך שעות היממה, הרי שהשינויים בטמפרטורת פנים החללית קטנים מכדי להסביר את התנודות בכמות הפחמן הרדדיואקטיבי שנפלטה.

פורסם ב"גליליאו" 49, ינואר-פברואר 2002