שיא העמידות לחום: חיידק בקרקעית האוקיינוס שורד 121 מעלות צלזיוס

החיידק “עמידות “121 התפתח כנראה עם ראשית החיים על כדור הארץ; הבנת מנגנוניו תאפשר לפתח עמידות חומרים לחום

ליאור קודנר, הארץ וחדשות וואלה!

חיידק “עמידות “121 (בתמונה העליונה) ו”מעשן שחור” (בתמונה התחתונה) שבסביבתו גדל החיידק. ייתכן שהחיידק אף נהנה מהחום

קישור ישיר לדף זה: https://www.hayadan.org.il/strain121.html

אל רשימת השיאים הקשורים בחום ובמים שנשברו בקיץ האחרון, הצטרף כעת שיא נוסף. הפעם לא מדובר בטמפרטורת השיא בעיר נוספת באירופה, וגם לא בשיא עולם בשחייה – אלא בעמידות לחום של יצור חי. השיאן החדש, שהוכתר בכתב העת המדעי Science הוא חיידק שהתגלה לאחרונה ושמו “עמידות Strain “121(“” 121). החיידק נמצא במעמקי האוקיינוס השקט, בטמפרטורות גבוהות שבין 85 ל-121 מעלות צלסיוס.

כדי לחלץ את החיידק ממעמקי הים, באזור רכס חואן דה פוקה, השתמשו החוקרים בצוללת המופעלת בשלט רחוק במטרה להגיע לעומק של 2.4 קילומטרים שבו הוא גדל. תנאי החיים בקרקעית אילצו את החיידק לפתח עמידות יוצאת דופן לחום. כינויו ניתן לו לאחר שבניסויים שערכו החוקרים מאוניברסיטאות מסצ'וסטס וואשינגטון, התברר כי הוא מסוגל לתפקד בטמפרטורה של עד 121 מעלות. למעשה, ייתכן ש”עמידות “121 אפילו נהנה מהחום הרב. לפי המאמר בכתב העת, תוך 24 שעות מרגע שהושם בטמפרטורה זו גדלה אוכלוסייתו כפליים. בטמפרטורות גבוהות במקצת, החיידק הצליח לשרוד – אך הפסיק לתפקד בצורה תקינה.

מחזיק השיא עד היום היה חיידק אחר: ה”פירולובוס פומארי” – אך הוא אינו מסוגל להתמודד עם חום כה גבוה. בניסוי התברר כי אחרי שעה בחום של 121 מעלות, רק %1 מתאי הפירולובוס פומארי היו שלמים, ואף אחד מהם לא הפגין סימני חיים.

“עמידות “121 משתייך למשפחת הארכיאה – יצורים חד-תאיים ממשפחת החיידקים, שמסוגלים לשרוד בתנאים קיצוניים. “חיידקים עמידים לחום ידועים כבר הרבה שנים”, מסביר פרופ' הלל ברקוביאר מהמכון למיקרוביולוגיה באוניברסיטה העברית בירושלים. לדבריו, “בעבר מצאו מדענים חיידקים שעמידים לטמפרטורה של 60 מעלות, אחר כך 100 מעלות ואפילו יותר”.
לא כל החיידקים חסינים לחום גבוה כל כך, ועל כך מתבסס תהליך הפסטור – שיטה להריגת חיידקים באמצעות חום,שהמציא בסוף המאה ה-19 החוקר הצרפתי לואי פסטר. התהליך, המבוסס על חימום חלב במשך כחצי שעה בטמפרטורה של 60 מעלות, נועד להרוג את החיידקים שבחלב ובמוצריו כמעט ללא שינוי בערכם התזונתי או בטעמם.

הנוף התת-ימי בסביבת המחיה של “עמידות “121 כולל בעיקר פתחים המכונים “מעשנים שחורים” (“”Black Smokers). אלה מתרוממים מהקרקעית, כארובות בנות שלוש וארבע קומות, ופולטים תערובת משחירה המכילה תרכובות ברזל וגופרית. בעבור בעלי החיים, מדובר בתופת מחניקה, רותחת ורעילה, אך לגבי “עמידות “121 מדובר בסידור טוב במיוחד. החיידק פיתח לאורך האבולוציה דרך חיים מיוחדת: הוא משתמש בברזל, באופן שבו צורכים בעלי החיים המוכרים לנו חמצן. הברזל מאפשר לחיידק לשרוף את מזונו להפקת אנרגיה.

מבחינה כימית, תהליך הנשימה של החיידק מבוסס על הוספת אלקטרון לברזל – בדרך זו נוצר המינרל “מגנטיט”. קיומם של משקעים אדירים של מגנטיט בעומק האוקיינוס, ושפע הברזל שהיה קיים על פני כדור הארץ לפני תחילת החיים, הובילו את החוקרים למסקנה כי “עמידות “121 הוא אחד מצורות החיים הראשונות שהתפתחו בכוכב שלנו.

לדברי פרופ' ברקוביאר, חקירת הדרכים שבעזרתן שורד החיידק בחום גבוה יכולה לסייע לתעשייה. “חום הוא יסוד קריטי לחיים, אך החיידק פיתח מנגנון שמאפשר לו לשרוד בתנאים קיצוניים. צריך לזהות את המנגנונים הפועלים בחיידק, וכך למשל נוכל לפתח שיטה שתמנע מסוכר להפוך לקרמל ב-80 מעלות”.
לידיעה בבי.בי.סי
ריכוז ידעני מדעי החיים

https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~608471707~~~152&SiteName=hayadan