מוטציות - אסף לוי

 

בעוד כמה ימים יחולק פרס הנובל ברפואה ופיזיולוגיה. זה הזכיר לי שהשנה מלאו 80 שנה לניסוי הקלאסי של מקס דלברוק (Delbruck) וסלבדור לוריא (Luria) שעליו הוענק להם את הנובל ב-1969. בניסוי הם בדקו על חיידקים אם מוטציות מתרחשות באופן אקראי והסביבה בוחרת את היצורים המותאמים (דרוויניזם) או שתנאי הסטרס בסביבה מייצרים מוטציות באופן מכוון שמסייעות להתגבר על עקה (למרקיזם). הניסוי הראה כי האפשרות הראשונה היא הנכונה וכי לחיידקים שהיתה יכולת להתגבר על העקה היו כבר מוטציות קיימות הרבה דורות לפני קיום העקה. לוריא ודלברוק גם פיתחו תשתית סטטיסטית לבחון את שתי האפשרויות. 

סלבדור לוריא (מימין) ומקס דלברוק משמאל
בקיץ 1953 - במעבדות Cold Spring Harbor, ניו-יורק
Caltech Images Collection

התכוונתי לכתוב על הניסוי האלגנטי הזה מ-1943 אבל אז ראיתי רשימה יפה של יהודה בלו מלפני הרבה שנים בנושא (מומלץ). 

אגב סלבדור לוריא היהודי האיטלקי נמלט מאיטליה לפריז. כשהנאצים הגיעו לפאריז ב 1940 הוא ברח על אופניו עד למרסיי ושם הצליח לקבל ויזה לארה"ב.

האלגנטיות בניסוי של לוריא ודלברוק נובעת מהפוקוס על השונות באוכלוסיית החיידקים. אם מניחים שהעקה (במקרה זה וירוס תוקף חיידקים) היא שמביאה למוטציה נצפה לשונות נמוכה בין אוכלוסיות שונות שנחשפות לסיכון כי לכולן יש הסתברות דומה לפתח עמידות. אם, לעומת זאת, המוטציה לא תלויה בעקה תהיינה אוכלוסיות שצברו את המוטציות בזמנים שונים ולכן בחלקן הרבה חיידקים יהיו עמידים לעקה (אלו שצברו מוטציה בשלב מוקדם והיא נפוצה באוכלוסיה) ובחלקן רק מיעוט מהחיידקים (אלו שצברו מוטציה בדור מאוחר). במקרה כזה השונות רמת העמידות צריכה להיות גבוהה וזה מה שנצפה בניסוי.

לקריאה נוספת

האם כל המוטציות הן אקראיות? - יהודה בלו

ד"ר אסף לוי - המחלקה למחלות צמחים ומיקרוביולוגיה, הפקולטה לחקלאות, האוניברסיטה העברית

פורסם בטוויטר של המחבר - 28 בספטמבר 2023

תחושות בטן - שני סיפורים מיקרוביולוגיים - יובל גפן

 

מזמן לא סיפרתי סיפור מיקרוביולוגי, אז היום יהיו שניים במחיר אחד.

שניהם מתארים מה קורה כשחוקר הולך עם תחושת הבטן שלו (תיכף תבינו מה עשיתי כאן...) ולוקח את המחקר שלו עד הקצה. אבל ממש.

נתחיל בסיפור המוכר יותר מבין השניים. הגיבור שלנו הוא בארי מרשל, רופא ומיקרוביולוג אוסטרלי.

יחד עם הפתולוג רובין וורן הם חקרו תיאוריה שהיתה בזמנו מאוד לא מקובלת, לפיה הגורם לאולקוס (כיבים דלקתיים בקיבה) נגרם על ידי זיהום של חיידק בשם Helicobacter pylori.

הקהילה המדעית בגדול זלזלה בתיאוריה החיידקית והטענה המקובלת היתה שהגורם הוא שילוב של לחץ נפשי ותזונה.

ב 1984 לאחר שכמעט אמרו נואש, מרשל החליט לקחת את העניינים לידיים והפך את עצמו לחלק מהניסוי, כאשר כוונתו להוכיח באופן אמפירי את "הפוסטולטים של קוך" (קריטריונים שנועדו לקבוע קשר סיבתי בין גורם מיקרוביאלי למחלה).

מרשל לקח בקבוק שהכיל תרבית נוזלית עשירה של החיידק ו...שתה אותו.

תוך ימים ספורים הוא פיתח תסמיני מחלה וגם הצליח לבודד את החיידק מביופסיה שנלקחה מהקיבה שלו. לאחר מכן התחיל טיפול אנטיביוטי ששיפר את מצבו.

התיאוריה החיידקית כגורם לאולקוס הפכה למקובלת בעולם המדעי, הקריירה המדעית של מרשל נסקה ובשנת 2005 יחד עם שותפו וורן, קיבל פרס נובל לרפואה.

גיבור הסיפור השני, הוא כמעט אלמוני לחלוטין, אבל מעניין לא פחות. מדובר במיכאיל באלאיאן (Mikhail Balayan).

השנה היא 1981, רוסיה (ברית המועצות למעשה) שקועה עמוק בבוץ האפגניסטני וד"ר באלאיאן, הוא וירולוג שמשמש באותה תקופה כסגן מנהל מכון המחקר הלאומי לנגיפים במוסקבה.

באלאיאן נשלח לחקור התפרצות מסתורית של צהבת במחנה צבאי באפגניסטן. למה מסתורית? כי החיילים נמצאו שליליים לצהבת A או B.

ד"ר באלאיאן ניצב בפני דילמה. גורם המחלה הוא וירוס שאינו מוכר לו, אך אין לו כלים מעבדתיים לחקור אותו ויותר מכך, אין לו דרך בטוחה להעביר את הנגיף למעבדה במוסקבה.

כאן מקבל באלאיאן החלטה סבירה לחלוטין. הוא אוסף דגימות צואה מ 9 חיילים חולים, מערבב כמות קטנה של הדגימות לתוך כוס יוגורט ו...שותה אותו.

כחודש לאחר חזרתו למוסקבה הוא מפתח תסמינים של צהבת ויראלית, מתאשפז בבית חולים ומבריא לאחר תקופת אשפוז.

מתוך דגימות דם וצואה שלו מבודד וירוס אשר מזוהה מאוחר יותר כהפטיטיס E. נגיף הגורם למחלה זיהומית אשר מוכר בעיקר במדינות מתפתחות.

לציין כי עשור מאוחר יותר, חוקר הודי בשם Ashok Chauhan החליט מסיבה לא ברורה לשחזר את הניסוי של באלאיאן. לא ברור האם גם הוא השתמש ביוגורט...

ד"ר יובל גפן, מיקרוביולוג קליני, מנהל מעבדת מגהלאב צפון, מכבי שירותי בריאות

פורסם בטוויטר של המחבר, ספטמבר 2023

רעלן חיידקי חדש - שפוגע בחרקים - אסף לוי

חיידקים נמצאים על פני כדור הארץ כבר כ-3.5 מליארד שנה. הם הגיעו לכל נישה אקולוגית ויצרו מגוון גנטי עצום עם הזמן, ועם המגוון הזה גם מגוון כימיקלים עצום שהם מייצרים לצורך התאמה לסביבה. אלו מולקולות שונות לקליטת חומרי מזון מהסביבה, מולקולות לתקשורת עם יצורים אחרים, מולקולות לצרכי תחרות ולוחמה עם יצורים אחרים. חלק מהמולקולות הללו שימושיות מאד לצרכי האדם והן כוללות אנטיביוטיקות ותרופות למגוון מחלות, שלל רעלנים, חלבונים הזוהרים בחושך, מערכת הקריספר לעריכה גנומית, אנזימים שעובדים בטמפרטורה גבוהה, הורמונים, ויטמינים, פיגמנטים ועוד המון דוגמאות.

אחד הדברים שאנו מתעניינים בהם במעבדה הן מולקולות קוטלות חרקים המיוצרות על ידי חיידקים. למולקולות אלו יכול להיות שימוש חקלאי. לא מזמן עשינו סריקה על כמה זני חיידקים לא נחקרים ומצאנו חיידק עם תוצאה מעניינת מאד כשהזרקנו אותו לזחלים של פרודניה, עש המזיק לחקלאות.

בתמונה פה אפשר לראות זחלים משמאל שהזרקנו להם את החיידק החי. הם השחירו ומתו תוך 48 שעות. לעומתם, הזחלים עם החיידק המומת (מורתח, מימין) לא השפיעו על הזחלים והם התקדמו להתגלמות לקראת הפיכה לעש בוגר. אנו כרגע עושים ניסוי אבולוציה מכוונת (directed evolution) של החיידקים בתוך החרק כדי לראות השפעה על עוצמת קטל החרקים של החיידקים.
אעדכן שכשיסתיים הניסוי.  

את הניסוי ביצעו ענבל פולין וגלעד מיטב.

ד"ר אסף לוי - המחלקה למחלות צמחים ומיקרוביולוגיה, הפקולטה לחקלאות, האוניברסיטה העברית

פורסם בטוויטר של המחבר - ספטמבר 2023