צבעי איכות - נעם לויתן ויונת אשחר

נוצות צבעוניות של תוכים עמידות יותר בפני חיידקים המעכלים אותן

ציפורים רבות מושכות את עינינו בשלל הצבעים של כסות הנוצות שעל גופן. הצבעים הבוהקים משמשים לתקשורת בין הציפורים ולרוב מבדילים בין זכרים ונקבות ובין צעירים לבוגרים. במרבית העופות מקור הצבעים האדומים, הכתומים והצהובים הוא בפיגמנטים המצויים במזונם ומכונים קָרוֹטֶנוֹאידים. עקב כך מעטה הנוצות הרבגוני מאפשר לזכרים הניזונים היטב להפגין לא רק כמה הם מרהיבים, אלא עד כמה הם בריאים וכשירים. דוגמה מפורסמת להשפעת המזון על צבע הנוצות היא הפלמינגו שבשבי צבעו לבן, לרוב, אך בטבע צבעו ורוד בוהק בזכות פירוק של בטא-קרוטן המצוי בסרטנים ובאצות שהפלמינגו אוכל.

Sun parakeet; Loro Parque, Tenerife, Canary Islands
H. Zell, Wikimedia commons

צבעים נוספים שעוטות ציפורים שונות הם גווני שחור, חום ואפור. מקור צבעים אלה הוא בכמות גרגרי המלנין; הגוון הכחול נובע הן מכמות הגרגירים והן מפיזורם בנוצה. המלנין, אותו פיגמנט הקובע את צבע העור והשיער שלנו בנוסף לקביעת צבע הנוצות נוכחות מלנין בהן מחזקת אותן ומגנה עליהן ולכן הצבע השחור נפוץ, למשל, בכנפיים ולעתים בנוצות הגוף של עופות ימיים (וראו: "קיסר המים של פאראקס" בגיליון זה).

מבין הציפורים, מיני התוכים השונים (מסדרת התוכאים) עוטים נוצות ססגוניות במיוחד. אך אצלם, בניגוד לציפורים האחרות, הצבעים אדום, כתום וצהוב אינם תלויים במזונם.

מאחר שאף בעל חיים אינו מסוגל לייצר קרוטנואידים (פרט למין כנימה מסוים, וראו: "מי נתן לכנימה את צבעה", "גליליאו" 145) ציפורים אחרות זקוקות לאספקה חיצונית של הפיגמנטים להפקת שלושת הצבעים. אך התוכים מייצרים את הצבעים בעצמם מפיגמנטים ייחודיים, שאינם קרוטנואידים, הקרויים פסיטקוֹפוּלבינים (psittacus הוא תוכי בלטינית), שהם ליפּוֹכרוֹמים. בנוסף לכך, בניגוד למצב במרבית הציפורים האחרות אין כמעט הבדלים בצבעים של נקבות וזכרי תוכים ושלל הצבעים שלהם לא מושפע מתזונתם ומגילם.

עקב התכונות הייחודיות של צבעוניות התוכים והעובדה שרובם חיים באזורים טרופיים ולחים שאינם מיטיבים עם נוצות, החליט אדוארד ברט (Burtt) מאוניברסיטת אוהיו ווסליאן לבדוק אם הפיגמנטים של התוכים מספקים לנוצות הגנה דומה לזו שמספק מלנין. הוא הראה לפני כמה שנים כי מלנין מגן על נוצות ציפורים מחיידקים מפרקי נוצות הנמצאים עליהן ולכן העלה את ההשערה כי לפסיטקופולבינים תפקיד דומה.

במאמר שברט ועמיתיו פרסמו לאחרונה בכתב-העת המדעי Biology Letters מתוארת עמידותן של נוצות תוכים בעלות צבעים שונים לפירוק על-ידי חיידק מעכל נוצות (Bacillus licheniformis). כדי לבדוק את עמידות הנוצות השונות ביקשו החוקרים מבעלי תוכים שיאספו בשבילם נוצות בצבעים שונים. בסופו של דבר היו בידם נוצות המייצגות 13 מינים שונים של תוכים בשלל צבעים: כחול, ירוק, אדום, צהוב, כתום, שחור ולבן.

ברט ועמיתיו חשפו את הנוצות לתרביות של החיידק המפרק ומדדו את קצב פירוק הנוצות במשך חמישה ימים. הם גילו כי צבע הנוצות השפיע בצורה משמעותית על קצב פירוקן: נוצות לבנות התפרקו בקצב הגבוה ביותר, נוצות צהובות - המכילות כמות קטנה של פיגמנטים ושהפסיטקופולבין שלהן מורכב ממולקולות קצרות וקלות לפירוק - התפרקו קצת יותר לאט, וכל הנוצות האחרות התפרקו בקצב אטי בהרבה. להפתעת החוקרים, אף שנוצות ירוקות מכילות גם פסיטקופולבין וגם מלנין הן לא נהנו מהגנה כפולה, אלא הראו עמידות כמו הנוצות האדומות או הכחולות והשחורות המכילות מלנין בלבד. הסיבה לכך נעוצה בסוג המולקולות שמקנות לנוצות את צבען הירוק - מלנין, המספק הגנה טובה מפירוק והפיגמנט הצהוב, שכאמור כמעט אינו מונע פירוק.

אם כך, החוקרים הראו כי מקור ססגוניות התוכים מורכב יותר מכפי שחשבו בעבר וכי לתכונות מסוימות יכול להיות יותר מבסיס אבולוציוני יחיד. למשל, כסות הנוצות הצבעונית של התוכים משמשת גם להסוואה. הצבע הירוק נפוץ מאוד בקרב התוכים ומאפשר להם להיעלם על רקע הצמחייה הירוקה. כמו כן, שלל הצבעים משמש גם בתוכים לתקשורת חזותית. אך ברט ועמיתיו מציינים בסיום מאמרם כי תגליתם מראה כי בנוסף לכל אלה יש לשקול את תכונותיהם הביוכימיות של פיגמנטים ולא רק את השפעתם הבולטת לעין.

קישור למאמר המקורי:
Brutt, E. et al. Colourful parrot feathers resist bacterial degradation. Biol. Lett. (2010).

פורסם ב"גליליאו" גיליון 148, עמ' 17-16, דצמבר 2010.

איך שומרים על זיכרון ומצב רוח? נושמים חיידקים! - גליפ

חשבתם פעם למה ילדים קטנים בדרך כלל מאושרים? בגלל שיש מי שדואג לכל צרכיהם ואין להם דאגה בעולם? נכון, אבל מסתבר שזו לא הסיבה היחידה.

אחת הסיבות העיקריות לכך טמונה בעובדה שהם מבלים זמן רב במשחקי בוץ...

מתי פעם אחרונה ישבת בחוץ על האדמה ובנית עוגות חול? כנראה שאי שם בגיל 5 זה נגמר, וחבל מאד, כי שם - בתוך האדמה מצוי הפתרון למצבי הרוח שלך - החיידקים.

מסתבר שלהתלכלך בבוץ פירושו לשפר את מצב הרוח. מחקר משנת 2007 מאוניברסיטת בריסטול ואוניברסיטת לונדון מצא שחיידקי Mycobacterium vaccae, שהם חיידקים ידידותיים שנמצאים באדמה, מעוררים באדם גדילה של תאי מוח מסוימים שמביאה לעלייה במצב הרוח. השיפור במצב הרוח הוא הודות לכך שתאי המוח החדשים שנוצרים מפרישים סרוטונין, וסרוטונין מוגבר מקושר עם הפחתת חרדה, טיפול בדיכאון ושיפור מצב הרוח.

חיידקי Mycobacterium vaccae
Christopher Lowry, University of Colorado, Boulder.

איך בכלל גילו את זה?

איזה מדען סקרן החליט לטפל בחולי סרטן בעזרת החיידקים הללו שנמצאים באופן טבעי באדמה. באופן בלתי צפוי, החולים הללו דיווחו על עליה באיכות החיים שלהם! אז החוקר הזה, Lowry, הסיק שזה קרה בגלל שהחיידקים הפעילו במוח החולים את תאי המוח שמייצרים סרוטונין.

כאשר החוקרים הזריקו את החיידקים הללו לעכברים, העכברים התחילו להתנהג בצורה דומה לאיך שמתנהגים אחרי שנוטלים תרופות נוגדות דיכאון - יתר ערנות ופעלתנות, למשל. כשבדקו את המוחות של העכברים אכן גילו שהשיפור במצב הרוח הוא בגלל הפרשה מוגברת של סרוטונין באזורים מוחיים שאחראים על מצבי רוח.

כשמגיעים לבני אדם ולחיי היומיום - אין צורך להזריק את החיידקים הללו. מספיק שנבלה זמן מסוים בטבע, ואנו נבלע או ננשום אותם ישירות לגופינו. הבעיה המרכזית היא שבחיים המודרנים אנחנו לא מבלים מספיק זמן בחוץ, ואפילו בגני הילדים ארגז החול הוא סטרילי וכל קשר בינו לבין אימא אדמה הוא מקרי בהחלט.

זה חבל בגלל עוד סיבה מאד חשובה שהתגלתה השנה:

חיידקים עושים אותך חכם יותר!

בהתבסס על הממצא שהזכרנו, שלחיידקי Mycobacterium vaccae יש אפקט אנטי-דיכאוני, החוקרים החליטו השנה ללכת צעד אחד קדימה. הם שיערו שבגלל שסרוטונין מקושר לא רק עם שיפור מצב רוח, אלא גם עם שיפור זיכרון ולמידה, אז אולי יתברר שהחיידקים הללו גם משפרים לנו את החשיבה.

הם צדקו, והם הכריזו על כך במאי 2010 בכנס של האגודה למיקרוביולוגיה שנערך בסאן-דייגו.

החוקרות דורותי מתיו וסוזן ג'נקס הוסיפו את חיידקי האדמה הידידותיים הללו למזונם של עכברי המחקר שלהן. לאחר מכן הן בחנו את הלמידה והזיכרון של העכברים על ידי כך שהן שמו אותם בתוך מבוך ובדקו איך הם מנווטים בתוכו.

מבוך הוא שיטה ידועה לבדוק זיכרון ולמידה של עכברים. יש מבוכים בכל מיני צורות. למשל, ישנו מבוך שבנוי בצורת עיגול שמחולק לשמונה פרוזדורים שכולם מתחילים במרכזו. באחד מהם שמים לעכבר אוכל שהוא אוהב. עכבר שהזיכרון שלו תקין, יטייל בהתחלה בן הפרוזדורים אבל הוא יזכור באילו מהם הוא כבר היה ולא יחזור פעמים רבות לפרוזדור שהוא כבר גילה שהוא ריק. עכבר שהלמידה והזיכרון שלו פגומים, אף פעם לא יזכור איפה הפרוזדור הקבוע שבו יש את האוכל. במקום זה, הוא ימשיך לטייל שוב ושוב בפרוזדורים הריקים, גם אחרי חמישה ימים של ניסיונות, כי הוא לא זוכר באילו מהם הוא כבר נכנס ובאילו לא.

החוקרות מצאו שעכברים שאכלו את החיידקים הללו במזונם ניווטו במבוך פי שניים טוב יותר ומהר יותר, לעומת העכברים שאכלו אוכל רגיל נטול חיידקים. בנוסף לזה, החיידקים עזרו להפחית את המתח והחרדה שבדרך כלל נראית על ההתנהגות של עכברים כששמים אותם במבוך.

כלומר, חיידקי האדמה שיפרו זיכרון ולמידה בעכברים, בצורה מאד בולטת.

יום אחד, הפסיקו פתאום החוקרות לתת לעכברים ה"חכמים יותר" את החיידקים במזונם. הן רצו לראות מה זה יעשה לזיכרון שלהם שהשתפר. הם נתנו להם שוב אוכל רגיל והחזירו אותם לאותו מבוך שבחן את זיכרונם, ושהעכברים כבר הכירו.

הם מצאו שהעכברים הללו ביצעו לפתע את המבוך לאט יותר ממה שהם ביצעו כשהם אכלו חיידקים. אבל ה,לאט" הזה עדיין היה יותר מהיר בהשוואה לעכברי הביקורת שלא אכלו חיידקים מעולם!

ואז הן שאלו את עצמן - "מה יקרה אם נוריד להם את החיידקים מהאוכל למשך שלושה שבועות ואז נבדוק אותם שוב במבוך?"

הם מצאו שלאחר שלושה שבועות לא היה הבדל משמעותי בן הביצועים של עכברים אלו במבוך לבין ביצועי העכברים הרגילים. כלומר, ה"חוכמה" שלהם דעכה בגלל שהורידו להם את החיידקים לזמן ארוך מידי.

כלומר- החיידקים עוזרים לשיפור למידה וזיכרון אבל הם תמיד צריכים להישאר בתמונה כדי שזה ימשך לטווח ארוך. לא מספיקה חשיפה אחת לחיידקי האדמה בטבע כדי לעשות אותך חכם לתמיד!

מה זה אומר לנו?

צאו לבוץ! שחקו בחול! טיילו בטבע.

ובבתי הספר- הוציאו יותר את הילדים לחיק האדמה- זה לא סתם כדי שהם ייהנו, זה ישפר להם את המסוגלות ללמוד ולזכור את חומר הלימוד שמלווה אותם בשנת הלימודים, ובנוסף לכל- יפחית להם את החרדה והמתח שמפריעים להם בביצועים בבחינות!

המאמר מ-Neuroscience - 2007

פורסם על-ידי אנונימי - באתר תפוז. נמחק מאז. 16/12/2010 21:07:04

אהבה מבטן - נעם לויתן ויונת אשחר

 

זה לא אני, אלה החיידקים שלי: שינוי בהרכב החיידקים בתזונה משפיע על הורמוני המין של דרוזופילות

גופנו, כמו גופם של שאר בעלי החיים, מאוכלס בכמות עצומה של חיידקים (וכן מיקרואורגניזמים אחרים) שמספרם גדול פי עשרה ממספר תאי הגוף. ללא "נוסעים סמויים" אלו לא היינו שורדים. החיידקים הקיימים בגופנו משפיעים על בריאותנו ותזונתנו: הם מספקים ויטמינים, עוזרים בעיכול מזון, משפיעים על התפתחות מערכת העיכול, מגנים מפני גורמי מחלות ו"מאמנים" את מערכת החיסון (וראו לקריאה נוספת). 

גיל שרון (Sharon) מאוניברסיטת תל-אביב ועמיתיו פרסמו לאחרונה, בכתב-העת המדעי PNAS, את תוצאותיו של ניסוי אלגנטי המראה כי לפחות במקרה של זבובי דרוזופילה (Drosophila melanogaster, תסיסנית המחקר), החיידקים החיים בגופם משפיעים גם על העדפתם המינית, וכך עשויים לתרום להתפתחותם של מינים ביולוגיים חדשים. הניסוי של שרון, בהנחייתם של דניאל סגל (Segal) ויוג'ין רוזנברג (Rosenberg) ובשיתוף אברהם חפץ (Hefetz) וכן ג'ון רינגו (Ringo) מאוניברסיטת מיין, התבסס על תוצאות ניסוי של דיאן דוד (Dodd). 

זבובי דרוזופילה מזדווגים
T. Chapman in PLoS Biology

דוד הראתה בשנת 1989 כי זבובי דרוזופילה (D. pseudoobscura) שפוצלו לשתי קבוצות ושגודלו על מצעי מזון שונים למשך יותר מ-25 דורות, העדיפו להזדווג עם זבובים שגדלו על אותו מצע מזון. שרון ועמיתיו החליטו לשחזר את הניסוי של דוד כדי לחקור מדוע שינוי בתזונה גורר אחריו גם שינוי בבחירת בני זוג. לשם כך פיצל שרון אוכלוסייה של זבובי דרוזופילה וגידל אותם על מצעי מזון שונים. מחצית האוכלוסייה גודלה על מצע מזון המבוסס על דִּבְשָׁה (מולָסה), ומחציתה השנייה גודלה על מצע מזון מבוסס עמילן.

כאשר שרון הפגיש בין הזבובים שגדלו על מצעי המזון השונים הוא הבחין, כצפוי, כי זבובים שגדלו על מצע דבשה העדיפו להזדווג עם "זבובי דבשה" אחרים בעוד זבובים שגדלו על מצע עמילן העדיפו להזדווג עם "זבובי עמילן" אחרים. אך השינוי בבחירת בני הזוג, בהעדפה המינית, התרחש במהירות מדהימה ואפשר היה להבחין בו כבר בדור השני של זבובים שגדלו על מצעי מזון נפרדים. לעומת זאת, כששרון גידל את הזבובים כאוכלוסיות נפרדות אך על אותו סוג של מצע מזון, למשך 27 דורות, הוא לא הבחין בהעדפה כלשהי וזבובים משתי האוכלוסיות הזדווגו זה עם זה באקראי, מבלי להפגין העדפה קבוצתית.

מאחר שהשינוי כה מהיר ותלוי בתזונה ולא נובע מעצם הפיצול לאוכלוסיות נפרדות, ומאחר שהרכב חיידקי המעי באדם משתנה בהתאם למזון שאנו אוכלים, החוקרים חשדו כי חיידקים מעורבים בהעדפת בני זוג. ואכן, כששרון טיפל בזבובים באנטיביוטיקה שחיסלה את כל החיידקים המאכלסים את גופם, נטייתם לבחור בן זוג שגדל על אותו מצע מזון נעלמה והם שבו לבחור בני זוג באקראי, ללא העדפה קבוצתית.

שרון הציג עדות נוספת למעורבות החיידקים כשבודד חיידקים ממצע המזון של הזבובים והדביק באמצעותם מחדש זבובים שטופלו באנטיביוטיקה. הזבובים המודבקים חזרו ופיתחו נטייה לבחור בן זוג ממצע מזון התואם לחיידקים שלהם כבר לאחר דור אחד. כדי לזהות אילו חיידקים מעורבים בשינוי ההעדפה המינית של הזבובים בדק שרון את "טביעת האצבע" הגנטית של החיידקים ומצא כי החיידק Lactobacillus plantarum (חיידק חומצת חלב המסוגל לפרק עמילן), נפוץ כמעט פי עשרה בזבובי עמילן לעומת זבובי דבשה. כאשר זבובי עמילן שטופלו באנטיביוטיקה הודבקו מחדש בחיידק זה בלבד העדפתם להזדווג עם זבובי עמילן הופיעה מחדש. שרון מספר כי הוא מברר כעת אם הדבקת זבובי דבשה שטופלו באנטיביוטיקה בחיידקים שבודדו מזבובי עמילן תשנה את העדפתם המינית.

אך כיצד החיידקים משפיעים על ההעדפות המיניות של זבובי דרוזופילה? ריחות המופרשים מבעלי חיים רבים נובעים מפעילות חיידקים (למשל ריחות הפה או בית השחי). כמו כן ריחות משפיעים על התנהגות מינית. החוקרים משערים כי השינוי באוכלוסיית החיידקים, הנובע מתזונת הזבובים, גורם לשינוי בפֶרוֹמוֹנֵי המין שלהם. פרומוני מין הם חומרים המשפיעים על ההתנהגות המינית של פרטים מאותו מין ביולוגי. ואמנם, שרון מצא כי יש הבדל בין זבובי דבשה וזבובי עמילן בכמות של פחמימנים שונים, המתפקדים כפרומוני מין הנמצאים על השטח החיצוני של זבובים (הקוטיקולה), וכי טיפול באנטיביוטיקה צמצם הבדלים אלו. מאחר שפחמימנים אלה הם פרומוני מין החוקרים סבורים כי החיידקים משנים את ההעדפה המינית של הזבובים עקב השינוי ברמתם, אולם הדבר מצריך מחקר נוסף.

תוצאות המחקר תומכות בטענה של יוג'ין רוזנברג ואילנה זילבר-רוזנברג, שהשתתפו אף הם במחקר. לפי הזוג רוזנברג, כאשר בוחנים את האבולוציה של מין-ביולוגי מסוים יש לבחון את השפעת הברירה הטבעית על האורגניזם ועל המיקרואורגניזמים המאכלסים אותו כיחידה אחת. מאחר שהחיידקים משפיעים על ההתנהגות המינית של הזבובים במהירות, וגורמים לזבובים בעלי תזונה שונה להעדיף שלא להזדווג ביניהם, הם יוצרים למעשה בידוד רבייתי העשוי להוביל במשך הזמן להתפצלות הזבובים למינים ביולוגיים נפרדים. עם זאת, כפי שהחוקרים מציינים במאמר, הבדלים בתזונה בלבד לא יספיקו, ככל הנראה, להיווצרות מין ביולוגי חדש, אבל הם מסוגלים להעצים את השפעתם של גורמים נוספים התורמים להפרדה בין אוכלוסיות הזבובים ולבסוף להתפצלותם למינים-ביולוגיים נפרדים.

כמובן, אי אפשר לתרגם ישירות כל מחקר בזבובים לבני-אדם. לצערנו טיפול אנטיביוטי קצר ככל הנראה לא יגרום לבחור הנחמד שפגשת לשנות את העדפותיו ולהסכים לצאת איתך, אך למרות זאת לחיידקים החיים בגופנו ובכל אורגניזם אחר השפעה רבה על חיינו ושינוי באוכלוסייתם גורר שינוי גם בנו - לטוב ולרע.

תודה לגיל שרון על העזרה בהכנת הידיעה.

לקריאה נוספת

המאמר המקורי:

Sharon, G. et al. Commensal bacteria play a role in mating preference of Drosophila melanogaster. PNAS (2010).

דרור בר-ניר, "אם אין אני לי - חיידקים לי", "גליליאו" 116

דרור בר-ניר, "אוכלי הצמחים - ממה הם באמת ניזונים", "גליליאו" 117

דרור בר-ניר, "על חיידקים, האוכל שאנחנו אוכלים, והשמנת יתר", "גליליאו" 123

דרור בר-ניר, "מה לחיידק מעיים ולאצות שבסושי?", "גליליאו" 143

פורסם ב"גליליאו" גיליון 148, עמ' 17-16, דצמבר 2010.

חיידקים מוזרים = חייזרים? - איתי נבו

ההודעה של סוכנות החלל האמריקנית כי תפרסם ממצא מתחום האסטרוביולוגיה, עוררה באינטרנט ובסוכנויות הידיעות חרושת של שמועות בדבר גילוי חוצנים או חייזרים. ובכן, הגילוי שהוצג בסופו דבר מסעיר פחות מהשמועות הדמיוניות, אבל עדיין מעניין מאוד.

לא כל הנוצץ – זרחן

זרחן הוא אחד היסודות הכימיים החשובים ביותר בטבע, ומוגדר כאחד מששת היסודות שבלעדיהם אי אפשר לקיים את החיים המוכרים לנו (לצד פחמן, מימן, חמצן, חנקן וגפרית). אטומי זרחן הם מרכיב חשוב מאוד בחומצות הגרעין (DNA ו-RNA), בחלבונים, בשומנים, ובתהליכי העברת אנרגיה בתוך התא החי. בדיוק מתחת לזרחן בטבלה המחזורית, מצוי הארסן (זרניך, בשמו העברי הישן), ובשל הקריבה הזאת הוא דומה לו מאוד בתכונותיו הכימיות. ארסן גם יוצר עם חמצן את המולקולה ארסנאט (Arsenate), הדומה מאוד לפוספט (Phosphate), שהיא אחת הצורות הנפוצות של זרחן בתאים. הדמיון הזה, הוא שהופך את הארסן לרעל מסוכן כל כך – הוא מחליף בקלות את הזרחן במולקולות חיוניות לקיום חיים, אך בשל ההבדלים שקיימים ביניהם בכל זאת – כמה מהתהליכים שהמולקולות האלה מעורבות בהם פשוט נעצרים, והתאים מפסיקים לתפקד.

אגם מונו שבקליפורניה. מגדלי טופה וריכוזי ארסן גבוהים
NASA

לא על הזרחן לבדו

אגם מונו (Mono) שבמזרח קליפורניה, לא הרחק מפארק יוסמיטי (Yosemite), הוא אגם מלוח מאוד, שמימיו מכילים ריכוזים גבוהים של ארסן. חוקרי המעבדה של NASA לאסטרו-ביולוגיה העלו את ההשערה כי חיידקים המסוגלים להתקיים בתנאים האלה, ולהתגבר על רעילותו של הארסן, יוכלו אולי להתקיים בלי זרחן כלל, כשארסן מחליף את כל אטומי הזרחן בתא. החוקרים בודדו מן האגם חיידקים כאלה, ממשפחת Halomonadaceae, והתחילו לגדל אותם בתרביות מעבדה על מצע שאינו מכיל זרחן, אלא רק ארסן. כעבור כמה דורות נוקה כל הזרחן מן החיידקים, והתברר כי הם מצליחים לחיות אך ורק על ארסן. בשלב הבא בדקו החוקרים בכמה שיטות את פיזור הארסן בתוך תאי החיידק (בין השאר הם הכניסו למצע הגידול ארסן רדיואקטיבי, שקל לעקוב אחריו, ובחנו אחר-כך אם הוא נמצא במרכיבים השונים של החיידק). הם גילו כי הארסן אכן החליף את הזרחן ב-DNA, בחלבונים, בשומנים ובמולקולות האחרות. ככל הידוע, החיידקים האלה הם היצורים היחידים על פני כדור הארץ, המסוגלים להתקיים רק על ארסן, בלי זרחן. את הממצאים האלה פרסמו אנשי המעבדה האסטרו-ביולוגית בכתב העת היוקרתי Science.

של מי החיים האלה?

ידוע שחיידקים מסוגלים להתקיים בבתי גידול הנחשבים בלתי אפשריים כמעט לקיום, אפילו בתנאי קור קיצוניים, מליחות, ומחסור בחמצן. ואולם, היכולת של חיידקים להתקיים בלי יסוד חיוני, תוך החלפתו ביסוד אחר – ורעיל – מעלה את האפשרות כי יש להם מערכת גנטית מקבילה. כלומר, ערכה אחת של אנזימים וחלבונים רגילים, לתא המכיל זרחן, ומערכת מקבילה של אנזימים לקיום תהליכי החיים בתא המכיל רק ארסן. לפי שעה העניין הזה לא נבדק, והחוקרים כותבים במאמר שלא ברור כיצד מתמודדים החיידקים עם הארסן, ומתגברים על רעילותו. השאלה המסקרנת ביותר מן הגילוי הזה, היא מה משמעותו. חובבי החוצנים יכולים לטעון כי מערכת כזאת נוצרה בחלל החיצון, והגיעה לכדור הארץ על מטאוריטים שפגעו בו. הטענה הזו אינה משוללת יסוד: בעבר כבר נמצאו מטאוריטים שהביאו עמם מן החלל מולקולות מורכבות הדומות ל-RNA ולחלבונים. אפשר שחיים דמויי חיידקים התחילו אי שם בחלל, ונזרעו כאן עם מטאוריטים. התיאוריה הזאת גם מסבירה את העדויות העקיפות שנמצאו עד כה המרמזות כי חיים דמויי חיידקים התקיימו בעבר גם על המאדים. אפשרות אחרת, מעניינת לא פחות, העולה מן הממצאים, היא שהחיים נוצרו על פני כדור הארץ ביותר ממוקד אחד, ואולי גם ביותר מצורה אחת. אפשר שהחיידקים בעלי היכולת להתקיים על ארסן נוצרו בנפרד מן החיים שהשתלטו בסוף על רוב כדור הארץ, ולכן הם נדחקו בסופו של דבר רק לבתי גידול עשירים בארסן. אפשרות אחרת היא שחיידקים "רגילים" הצליחו לסגל עצמם בתהליך אבולוציוני ממושך להתגבר על הרעילות של ארסן. זה הגיוני בעיקר אם הם חיו תחילה בסביבה שריכוז הארסן בה נמוך יחסית, ועלה בהדרגה. מחקרי המשך בדבר הגנטיקה של החיידקים האלה והאבולוציה שלהם יוכלו מן הסתם לשפוך אור על הסוגיה הזאת.

GFAJ-1 מבעד למיקרוסקופ.
צילום: Jodi Switzer Blum, NASA

דע מאין באת, ולאן אתה הולך

בלי קשר לשאלת מוצאם של החיידקים האלה, הגילוי מסעיר מאוד את הקהילה המדעית. יכולת של חיידקים להתקיים בלי יסוד הנחשב חיוני לקיום חיים, מאירה מזווית חדשה לגמרי את האפשרות לקיום חיים בחלל. עד כה התמקדו החיפושים אחר חוצנים במקומות שבהם יכולים להתקיים חיים המוכרים לנו מבחינת תנאי האקלים והסביבה הכימית.כעת, אפשר להפנות את הזרקורים ואת הטלסקופים גם אל סביבות עוינות יותר. מעבר להיבט של חיפוש חיים, הגילוי נוטע תקוות חדשות בדבר האפשרות להביא חיים לחלל. ברגע שהאדם יחליט להרחיק אל עומק החלל מעבר למסלול הקרוב סביב כדור הארץ, די ברור שאלה יהיו משימות לטווח-זמן ארוך, בין אם הקמת מושבת קבע על הירח, טיסה למאדים או ליעדים מרוחקים עוד יותר. אנשי הצוות במשימות האלה יצטרכו להשיג או לייצר את החומרים הדרושים לקיום ממושך בחלל: חמצן, מים וחומרי מזון. האפיק הראשון להשיג את החומרים האלה הוא לכרותם מאדמת הירח או כוכב הלכת, ולכן עושה NASA  חיפושים נמרצים אחרי מים על הירח ועל המאדים, ואחרי יסודות אחרים. אפיק נוסף הוא לפתח מעין חקלאות חלל, ולנסות לגדל שם את החומרים הדרושים. המועמדים הראשונים הם כמובן החיידקים, ולכן נעשים בתחנת החלל לא מעט ניסויים לבדוק כיצד מסתדרות מושבות חיידקים בתנאי חוסר כבידה, ומצוקות אחרות. מציאת החיידקים שיכולים לחיות בלי זרחן, בהחלט מעוררת תקווה כי הם ודומיהם יוכלו לתרום להישרדות אנושית ארוכת טווח בחלל.

לסיכום, השמועות שעוררה ההודעה של NASA יצרו אולי ציפיות מופרזות, בעיקר אצל מי שמרבים לצפות בסרטי מדע בדיוני. אבל אם מתעלמים מהתקוות המופרכות לפגוש פנים אל פנים יצורים ירקרקים בעלי ראש ענקי ואנטנות, מדובר בגילוי מרתק, הפותח אופקים חדשים הן בחקר היווצרות החיים על כדור הארץ, הן בחיפוש אחר חיים בחלל והן בתכניות של האדם להתיישב בבוא העת מחוץ לכדור הארץ.

הערה חשובה: התברר שהחיידקים עמידים לארסן אך לא משתמשים בו, כנטען בכתבה ובמאמר המקורי. 

http://www.tapuz.co.il/blogs/viewentry/1850086