איך חיידקים צדים דנא?

מאת: ד"ר בת שחר דורפמן

כבר שנים ידוע שחיידקים מסוגלים לקבל תכונות מחיידקים אחרים. כעת, בעזרת טכניקת צילום חדשנית, גילו חוקרים שחיידקים "דגים" דנא מסביבתם בתהליך שמזכיר במקצת דיג בעזרת צלצל.

אחת התכונות שמאפשרות לחיידקים לרכוש במהירות תכונות שיועילו להם היא יכולתם לדוג חומר גנטי מהסביבה ולשלב אותו ב-דנא שלהם. לתהליך הזה קוראים "טרנספורמציה" והוא אחד הגורמים שמאפשרים התפשטות מהירה של חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה או את התופעה שבה חיידק שהיה תמים הופך פתאום אלים ומסוכן. מדעניםידעושהתהליך הזה מתאפשר על ידי סיבים הקרויים פילי (Pili), אך מעט היה ידוע על הדרך שבה זה מתבצע בפועל.

אחת הסיבות לחוסר הודאות היא שהפילי הם סיבים חלבוניים דקיקים – עוביים עומד על 1/10,000 משערת אדם ולכן קשה לראות אותם. אךמחקר חדשהצליח לתפוס את התהליך במצלמה, באמצעות סימון פלואורסצנטי של הפילי.

החוקרים גילו כי אצל חיידקיVibrio cholerae(שגורמים למחלת הכולרה) המנגנון פועל כך: פילי מסוג מסוים, שנקרא Type IV competence pili, מתארך ונקשר בקצהו למולקולת דנא שנמצאת מחוץ לתא. הקישור הזה מתאפשר כנראה על ידי סיבים קטנים בקצה הפילי, שנקראים פילינים. לאחר שה-DNA נלכד, הפילי מתקצר שוב מחדש וגורר איתו את המולקולה אל דופן התא של החיידק. התכווצות נוספת לבסוף מחדירה את ה-DNA הזר לתוך החיידק.לדברי החוקרים, זה נראה כאילו החיידקים דגים את החומר הגנטי בעזרת צלצל.

לחשיפת המנגנון העומד מאחורי התהליך הזה יש חשיבות רבה לרפואה, והיא אכן העסיקה מדענים רבים מאז שנות ה-20 של המאה הקודמת. בשנת 1928 נתקל בה במקרה פרדריק גריפית' (Griffith) הבריטי כשחיפש חיסון לדלקת ריאות. הוא גילה שכאשר הוא המית חיידקים מעוררי מחלה והזריק אותם עם חיידקים חיים שאינם מסוגלים לגרום למחלה, כעבור זמן מה החיידקים החיים קיבלו את היכולת לגרום למחלה. הוא קרא לכך "עיקרון הטרנספורמציה" אך לא ידע להסבירו. רק כ-16 שנה לאחר מכן התברר שהדבר כרוך במעבר של חומר תורשתי. המחקר הנוכחי הוא נדבך נוסף בהתפתחות הידע שלנו לגבי התופעה.

למרות התפתחות הידע, החוקרים מדגישים כי קיימים כנראה עוד מנגנונים שקושרים את ה-דנא לפילי וגורמים לו להתכווץ בחיידקים ממינים שונים. המשך חקר תופעת הטרנספורמציה בחיידקים שונים ובתנאי סביבה שונים עשוי לקדם את הבנתנו לגבי תהליכי אבולוציה בחיידקים, כולל תהליכי מסכני חיים כמו התפשטות העמידות לאנטיביוטיקה.

מתפרסם באדיבותמכון דוידסון, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע