האם חיידקים מקרקעית-הים מייצרים את רשתות חשמליות משל עצמם?

שומרים על זרם… האם מושבות חיידקים המצויות על שטח פני קרקעית הים מתקשרות חשמלית עם מושבות אחיות המצויות מתחת שטח פני הקרקעית?

עמוק על קרקעית הים, מושבות חיידקים מחברות עצמן זו לזו דרך תשתיות חשמליות מיקרוסקופיות שיכולות לעורר את קנאתן של כל עיירה קטנה. הרבה עדיין לא ידוע על התהליך, אך אם הממצאים הנוכחיים יאושרו תהיה בכך מהפכה בהבנת המדענים לגבי הפעלת המערכות האקולוגיות הקטנות ביותר.

לחיידקים נושמי חמצן שחיים בקרקעית הים יש בעיה. לאלו שיושבים על הקרקע יש גישה ישירה לחמצן שבמים אך לא לנוטריינטים המינרליים החיוניים להם, המצויים מחוץ להישג ידם, בערך סנטימטר מתחת לאדמה. בה בעת המיקרובים החיים במשקע הקרקע נגישים לנוטרינטים, אך חסרים את החמצן. כיצד שתי הקבוצות הללו שורדות?

האקולוג המיקרוביאלי לארס פטר נילסן, מאוניברסיטת ארוס בדנמרק הסיק שחיידקי שטח הפנים וחיידקי תת-שטח-הפנים מחליפים איך שהוא חמצן ונוטריאנטים זה עם זה. כדי לגלות כיצד הם עושים זאת, הוא ועמיתיו חפרו מעט בוץ מתחתית המשקע, בעומק 20 מטר, במפרץ ארוס ומקורות מים נוספים בקרבת האוניברסיטה והכניסו אותם לביקר במעבדה.

בשלב הבא המדענים עשו משהו שידעו שיגרום לחיידקים למצוקה: הם התחילו להסיר את החמצן מהמים. אם החיידקים היו מחליפים ביניהם חומרים, כפי שנילסן חשד, אלו החיים מתחת לשטח פני הבוץ יבחינו בהדרגה בכך שאספקת החמצן שלהם פוחתת; הם ירשמו שינויים כימיים במשקע, כאלה שניתן לעקוב אחריהם עם חיישנים. אולם במקום ההתנהגות הצפוייה, נילסן ועמיתיו היו עדים לשינוי מהיר הרבה יותר. כמעט ברגע שהמדענים החלו להפחית את החמצן, חיידקי תת-שטח-הפנים הפסיקו לצרוך סולפיד-מימני מהבוץ. זאת ועוד, הפסקת פעילות מטבולית זו היתה סימן לכך שהחיידקים הטמונים בבוץ הבינו כמעט מיד שמשהו בסביבה הרחוקה מעליהם השתנה. החוקרים הבחינו גם בכך שהיו שינויים מהירים מאד בדרגת החומציות של המים בביקר.

תגובות אלו התרחשו מהר מכדי להתאים לשינויים כימיים כל שהם או לתהליכים מולקולריים כמו אוסמוזה, אומר נילסן. האפשרות הסבירה ביותר, הוא וקבוצתו מדווחים בגיליון פברואר של כתב העת נייצ'ר, היא שהחיידקים מתקשרים חשמלית זה עם זה, ע”י העברת אלקטרונים הלוך ושוב. כיצד בדיוק הם עושים זאת? זה עדיין לא ברור, אך נילסן משער כי האורגניזמים כולם מחוברים אלה לאלה דרך רשת אלקטרונית מיקרוסקופית, עשוייה אולי מגרגרי מתכת, כמו ברזל ומנגן, המצויים במשקע הימי.

אם הרעיון המחווט יסתבר כנכון, הוא יהפוך את הקהילה החיידקית לרשת חשמלית מצולבת בין המשקע לתת המשקע- כזו שמשתרעת על פני 20 קילומטרים אם נשנה את קנה המידה לאנושי. במקום לקבל חמצן משטח הפנים ולהפוך אותו לאנרגיה- משהו שהחוקרים אומרים שאינו אפשרי בהתחשב בעובי המשקע הבוצי- החיידקים המשוקעים במשקע פשוט מקבלים אנרגיה מהאלקטרונים של הרשת. בתגובה לכך הם יכולים לשרוד בעודם שקועים ולהמשיך לשלוח נוטריאנטים חזרה לחבריהם ספקי האנרגיה, דרך תנועה כימית.

עדיין, אומר נילסן, התעלומה אינה פתורה במלואה ורב הנסתר על הגלוי לגבי האופן בו הרשת החשמלית עובדת. “ממה עשויים חוטי החשמל?” הוא שואל. “כיצד הם מתחברים לתאים וזה לזה? וכיצד הם נבנים?”

הגיאוביולוג קנט נילסון מאוניברסיטת דרום קליפורניה בלוס אלנג'לס מסכים שהממצאים החדשים “נופלים לתוך הקטגוריה של חייב-להיות-לכך-הסבר-אחר-מאשר-כימיה. ההתרגשות כעת נמצאת במציאת המנגנונים האחרים לתנועת האלקטרונים” הוא אומר.

הידיעה לעיתונות