מחקר שנערך בטכניון מסביר כיצד עובדת “פוטוסינתזה ויראלית”, המאפשרת לנגיפים להשפיע על פוטוסינתזה בחיידקים ימיים ולנצלה לטובתם
מאמר שהתפרסם בכתב העת Nature Microbiology שופך אור על תפקודם של וירוסים התוקפים חיידקים ימיים ורותמים את תהליך הפוטוסינתזה לטובתם.
חיידקים כחוליים ימיים אחראים לחלק ניכר מהפוטוסינתזה על פני כדור הארץ. בתהליך הפוטוסינתזה, המוכר לנו מעולם הצומח, אנרגיית השמש נקלטת ומנוצלת להמרה של מים ופחמן דו חמצני לחומר אורגני ולחמצן. פירוש הדבר שהחיידקים הכחוליים (ציאנובקטריה) מהווים מרכיב חשוב במארג המזון בים ובשחרור חמצן לאטמוספרה.
כבר בשנת 2009 דיווחה קבוצת חוקרים בראשות פרופ’ עודד בז’ה מהפקולטה לביולוגיה בטכניון על קיומם של גנים פוטוסינתטיים בווירוסים התוקפים ציאנובקטריה. התגלית התבססה על אלגוריתמים לניתוח גנומי של אוכלוסיות גדולות של מיקרואורגניזמים ללא הצורך לגדלם במעבדה (מטאגנומיקה). בעקבות הפרסום צצו השערות רבות בנוגע לתפקידם של גנים פוטוסינתטיים אלה בתהליך ההדבקה ולתועלת שהווירוס מפיק מהם. כדי לבחון השערות אלה נדרש תהליך הכולל את בידודו של הווירוס ואת חקירתו במעבדה, וכך נעשה במחקר הנוכחי.
ד”ר סבטלנה פרידמן מהפקולטה לביולוגיה בטכניון, בהנחיית פרופ’ עודד בז’ה ופרופ’ דבי לינדל, התמקדה בבידודו של וירוס המכיל את מערך הגנים הפוטוסינתטיים האמורים מתוך דגימת מי ים שמקורה במרכז האוקיינוס השקט. היא גילתה כי החלבונים הפוטוסינתטיים המקודדים על ידי הווירוס נכנסים לקרומי התא (ממברנות) של החיידקים המותקפים ומשתתפים בתהליך הפוטוסינתטי. בתום תהליך ההדבקה מתפוצץ החיידק הנגוע ומת.
אם כן, מדוע נושא הווירוס גנים חיוניים לחיידק אם החיידק ממילא עומד למות?
החוקרים מעריכים כי התשובה היא “שעבוד עד מוות”. לאחר ההדבקה מושתקים חלק ניכר מן התפקודים הביולוגיים של החיידק והוא הופך ל”מפעל לייצור וירוסים”. החלבונים הפוטוסינתטיים הוויראליים מבוטאים בחיידק במהלך ההדבקה, משתתפים בתהליך הפוטוסינתטי ואף משנים אותו. למעשה, הווירוס משעבד את החיידק ומנצל אותו ליצירת העתקים נוספים של הווירוס בתא החיידקי.
המחקר נערך בידי צוות בינלאומי מישראל, ארה״ב, ספרד וצרפת ומומן על ידי המועצה האירופית למחקר, הקרן הישראלית למדע, המרכז הבין תחומי למדעי החיים וההנדסה ע”ש לורי לוקיי בטכניון ומכון ראסל ברי לננוטכנולוגיה (RBNI) בטכניון.
לדברי פרופ’ בז’ה, “המחקר מותיר שאלות פתוחות רבות, למשל מה תרומתו של מנגנון זה למחזור הפחמן בטבע? כמה מהפוטוסינתזה החיידקית בסביבה הימית מבוצעת על ידי החלבונים הוויראליים?”
7 תגובות
אבי
שוב ושוב אתה לא מראה עודף יושרה. הרי געש מתחת לקרח באנטרקטיקה – זה הסיבה להתחממות! וירוס שתוקף אצות – זה הסיבה להתחממות!!
פד”ח שפולט האדם ? לא, מה פתאום! לזה אין הוכחות! ובכלל – כדור הארץ אמור להתחמם עכשיו!
די, חלאס אבי. בבקשה, אל תזלזל באינטליגנציה של מי שקורא באתר.
לא בן נר
חיידקים כחוליים הם חלק חשוב בפוטוסינטזה בעולם בקליטת פדח וביצור החמצן בעולם.
כוירוס תוקף חיידקים כאלה לא נראה לי שיוצא מזה משהו טוב.
אבל בביולוגיה הכל יכול להיות
רק העלתי השערה שזה עלול להשפיע , ובכלל פגיעה כל שהיא בחיידקים או באצות בים עלולה להשפיע על ריכוז הפד”ח .
ניסים
מה שכתבת, לא רלונטי למאמר הזה ולא משהו שאני טענתי.
מצד שני
האם אתה יודע כמה אחוז פד”ח נקלט ע”י אצות בים בתהליך פוטוסינטזה, וכמה מזה לא נקלט בגלל וירוס שהורג אצות או זיהום אחר שהורג אצות ?
אני שואל את השאלה הזאת כי זה היה הנושא, ולא כמה אחוז פד”ח פולט האדם.
אבי
אנחנו יודעים שפד”ח הוא גז חממה.
אנחנו יודעים מה אחוז הפד”ח באטמוספירה שהוא תוצאה של האדם.
אתה צריך שאפרט את אחד המשפטים?
יתכן כי ניתן יהיה לבודד את הגן הפוטוסינטטי מתוך הוירוס, ו”להשתיל”
אותו בכרומוזומים של בע”ח עיליים. ואפילו בבני אדם.
התוצאה תהיה בני אדם ירוקים עם כושר ייצור פוטוסינטזה.
אם אכן יצלח הדבר, זה יביא לאנושות ברכה בל תשוער.
הסבר:
1]. ראשית- אנשים פוטוסינטטיים יצתרכו לאכול הרבה פחות מזון
לא פוטוסינטטים וייצרו חלק גדול מהמזון הדרוש להם
בתהליך הפוטוסינטזה.
2]. שנית – יתכן מאד כי תהליך הפוטוסינטזה,יגרום לקליטת מרבית
הקרינה האולטרא-סגולה (UV) וימנע, או יקטין מאד, את
נזקיה כגון סרטן ואולי גם נזקי שמש לעיניים.
3]. שלישית- ניתן יהיה להנדס גנטית חרקים ירוקים, ציפורים ירוקות וכדומה,
אשר יגבירו את עיבוד הדו-תחמוצת-פחמן באטמוספירה
לחמצן, ובכך אף יתרמו לקירור האטמוספרה והאוקיאנוסים.
4]. רביעית – צריכת האנרגיה הכללית של האנושות תקטן מאד בגלל שניצול
האנרגיה בתהליך הפוטוסינטזה יספק לאנושות חלק ניכר
מצרכיה האנרגטיים ליצור מזון. בכך יקטנו מספר תחנות הכוח
הדרושות לאנושות, ויקטן הזיהום הסביבתי.
בקיצור – העתיד וורוד כי הוא ירוק.
לאבי
יתכן שהשפעת הוירוס הפוטוסינטטי היא הפוכה למה שאתה מתאר.
אולי הוירוס הפוטוסינטטי דווקא מגדיל את רמת הפוטוסינטזה הכללית
המיוצרת ע”י החיידקים אותם הוא תוקף ?
אז הווירוס הזה אמור להשפיע ההתחממות הגלובלית.
הווירוס הזה הורג חיידקים שיש להם חלק גדול וחשוב במחזור הפחמן בטבע, כותב על פליטת חמצן אבל אם כך זה גם על קליטת הפחמן הדו חמצני ואם כך על ריכוז הפד”ח באוויר… כלומר הווירוס הזה משפיע על ההתחממות הגלובלית , וכנראה בצורה משמעותית …