במחקר שפורסם ב-Nature Communications, ד”ר יונתן פרידמן והדוקטורנט ניתאי מרוז מהפקולטה לחקלאות מזון וסביבה באוניברסיטה העברית מקרבים את המדע להנדסת מיקרוביום ייחודי לצרכים ספציפיים בבני אדם, חיות, צמחים וסביבה
כל אורגניזם בכדור בארץ, חיה, צמח או סביבה, הוא בית לחברות חיידקים מורכבות, הידועות בכינוי המיקרוביום. לחברות חיידקים אלו יש השפעה מכרעת על בריאותם של המאחסנים שלהם, ועל תפקודן של מערכות אקולוגיות גלובליות מכיוון שהן מעורבות במגוון רחב של תהליכים חשובים, דוגמת דישון קרקעות ופירוק מזון במערכת העיכול של בני אדם ובעלי חיים. לכן, בשנים האחרונות, מושקעים מאמצים רבים בהנדסת חברות חיידקים סינטטיות, שלא נוצרות באופן אורגני, בעלות הרכב חיידקים שנבחר על מנת לבצע פעולות מועילות כמו נטרול מזהמים סביבתיים, פירוק פסולת, ועיכוב של מחוללי מחלות.
האבולוציה המהירה של החיידקים
למרות הרכב המיקרוביום שנבחר בקפידה, חיידקים עוברים אבולוציה מהירה שעלולה לשנות באופן משמעותי את החברות שתכננו ולפגוע בפעילותן המיועדת. אף כי חשיבותם של תהליכים אבולוציוניים של חברות חיידקים להרכבן ידועה, התחום כמעט שאינו נחקר. לכן, למרות שידוע שהאבולוציה של החיידקים משפיעה, לא ברור עדיין איך וכמה השינוי לתפקוד של המיקרוביום משמעותי והאם הוא ניתן לחיזוי. ד”ר יונתן פרידמן יחד עם הדוקטורנט ניתאי מרוז מהמחלקה למחלות צמחים ומיקרוביולוגיה בפקולטה לחקלאות מזון וסביבה באוניברסיטה העברית, בדקו במחקר חדש שפורסם בכתב העת Nature Communications האם השינויים האבולוציוניים של חברות חיידקים הם מרחיקי לכת ועד כמה ניתן לחזות את השינויים הללו בכ-400 דורות של חיידקים.
המחקר נערך באמצעות אבולוציה ניסויית, בה לוקחים חיידקים ומגדלים אותם דורות על גבי דורות בתנאי מעבדה מבוקרים ולומדים כיצד הם משתנים לאורך זמן. “לרוב, ניסויים כאלו נעשים עם מין אחד של חיידקים, בבידוד ממינים אחרים שיכולים להשפיע על האבולוציה שלו”, אומר ד”ר פרידמן. “במחקר שלנו ביצענו ניסויי אבולוציה על חברות שמורכבות ממספר מינים, ולא על מין אחד בבידוד. על מנת להבין עד כמה התצורות כלליות, ולא ספציפיות לחברה מסוימת, ביצענו ניסויי זהה על עשרות חברות חיידקים שונות”. כל חברה עברה אבולוציה במשך כשלושה חודשים, שעבור החיידקים מייצגים כ-400 דורות.
החוקרים הראו שהרכב המינים של חברת חיידקים על פי רוב משתנה משמעותית בגלל אבולוציה תוך פחות משלושה חודשים, עובדה שצריכה להילקח בחשבון בתכנון חברות חיידקים לצרכים ביוטכנולוגיים. עם זאת, השינויים שהתרחשו חזרו על עצמם במקרי בוחן שונים וקרו בכל פעם שאותם מינים עברו אבולוציה יחד. בנוסף, הראו החוקרים ששינויים שמתרחשים בחברות פשוטות שמכילות צמדי מינים, יכולות לחזות את השינויים שקורים בחברות מורכבות יותר שכוללות את אותם מינים.
המחקר נעשה בעזרת מימון של הקרן הלאומית למדע (ISF).
עוד בנושא באתר הידען:
