נחשף אחד הגורמים שמאפשרים למיקרואורגניזמים לחיות אפילו בים המלח
כיצד מצליחים יצורים חיים להתקיים בתנאי סביבה קשים ועוינים במיוחד? צוות מדענים במכון וייצמן למדע חשף באחרונה אחד מהגורמים שמאפשרים לאצות מיקרוסקופיות (צמחים פרימיטיביים) לחיות בנוחיות אפילו בתנאי המליחות הקיצונית של ים המלח (שבמובן זה אינו מצדיק את כינויו הידוע - ״ים המוות״). ממצאי מחקר זה משליכים במפתיע גם על הנעשה בכליות של בעלי-חיים ובני-אדם.
מדעני המכון התמקדו בזיהוי ובהבנת השינויים במבני המולקולות של חומרים חיוניים בתא החי, במיוחד חלבונים, המאפשרים לחומרים אלה לפעול בתנאי מליחות קיצוניים. בשורת מחקרים שביצעו מדעני המכון בעבר, פוענח המבנה המרחבי של חלבונים אחדים שמקורם במיקרואורגניזמים שיכולים להתקיים אך ורק בריכוזי מלח גבוהים, כמו אלה השוררים בים המלח, יצורים הקרויים ״אוהבי מלח״. פיענוח מבני החלבונים של מיקרואורגניזמים אוהבי המלח איפשר למדענים להבין כיצד חלבונים אלה, לא זו בלבד שהם עמידים למלח, אלא שלמעשה הם נזקקים לו כדי לשמור על יציבותם ופעילותם.
השאלה המעניינת ביותר בתחום זה עולה מהתבוננות באורחות חייה של האצה דונליאלה סלינה (על האצה דונליאלה ראו במדור התזונה, גיליון 82), שאינה אוהבת מלח ואינה שונאת אותו. היא יכולה לחיות ולשגשג גם במי ים המלח, וגם במים כמעט מתוקים. אצה זו נחקרת במכון ויצמן למדע במשך שנים רבות. מחקרים אלה הובילו, בין היתר, לפיתוח שיטות לגידול מסחרי של הדונליאלה, לצורך הפקת הביתא־קרוטן המצוי בה, והמשמש כתוסף מזון טבעי (על ביתא-קרוטן בדונליאלה ראו: שושנה מוקדי ועמי בן-אמוץ, גליליאו 82). אבל כיצד מצליחה האצה המיקרוסקופית להסתגל לחיים בריכוזי מלח שונים, גבוהים ונמוכים כאחד? זה עדיין נותר בגדר תעלומה.
האצה דונליאלה (Dunaliella salina)
צילום: Fleur de Sel sea salt. Ile de Re 2005, Wikimedia Commons
מפתח אחד לפתרון התעלומה נמצא באחרונה כאשר מדעני מכון ויצמן למדע, פרופ׳ עדה זמיר וד׳׳ר לקשמנן פרמקומר מהמחלקה לכימיה ביולוגית ופרופ׳ יואל זוסמן וד״ר הרי גרינבלט מהמחלקה לביולוגיה מבנית, חשפו את המבנה המרחבי של חלבון שנמצא בתאי הדונליאלה: האנזים אינהידרז פחמתי (קרבוניק אנהידרז). בניגוד לאנזימים דומים המצויים בבעלי־ חיי□ שונים ובבני-אדם, האינהידרז הפחמתי של הדונליאלה יוצא דופן ביכולתו לפעול ביעילות בריכוזי מלח גבוהים כבנמוכים. מבנהו של אנזים זה מגלה מאפיינים ייחודיים, שהבולט בהם הוא המטען החשמלי השלילי המכסה את פני מולקולת האנזים - אם כי בצפיפות פחותה מזו של המטענים השליליים שעל פני חלבונים ״אוהבי מלח״. לעומת זאת, אנזימים דומים, שמצויים בבעלי-חיים שאינם סובלניים למלח, מתאפיינים בפני שטח שערוכים כפסיפס של אזורים נייטרליים, חיוביים או שליליים.
במאמר שפורסם באחרונה בכתב העת המדעי ״רשומות האקדמיה האמריקאית הלאומית למדעים״ (PNAS), קובעים מדעני המכון כי תכונה זו - מטען שלילי אחיד אך חלש יחסית, היא המאפשרת לאנזים שמקורו בדונליאלה להתקיים ולפעול בטווח רחב של ריכוזי מלח, אבל מבלי לפתח תלות קיומית במלח. בהמשך הופתעו החוקרים לגלות שפני שטח הדומים במטענם החשמלי לזה של אנזים הדונליאלה מעניקים יכולת הסתגלות לתנאי מליחות משתנים גם לגירסה אחרת של אנהידרז פחמתי, המצוי בכליה של עכבר. כך הוביל מחקר שהחל באנזים שמצוי באצה בעלת תכונות נדירות, לתובנות חדשות על דרכי פעולת הכליה ועל ההתפתחות של העמידות למלח בכלל. התובנות שהושגו במחקר זה עשויות אולי להוביל לפיתוח תרופות חדשות, שיתאפיינו ביכולת הבחנה בין סוגים שונים של אנהידרז פחמתי לפי מידת סובלנותם למלח.
פורסם ב"גליליאו" 84, אוגוסט 2005
אין תגובות:
הוסף רשומת תגובה