מחקר חדש של פרופ’ אשל בן-יעקב מאוניברסיטת תל אביב חושף שיתוף פעולה מפתיע ברמה המיקרוסקופית: נחילי חיידקים בעלי ‘תבונה חברתית’ מצילים פטריות ממקומות מסוכנים עבורן, ובתמורה משמשות הפטריות כגשר על פני תהומות שהחיידקים אינם מסוגלים לעבור בעצמם
החיים בטבע אינם קלים, התחרות על המשאבים גדולה, ויצורים שונים, ביחד ולחוד, נוקטים אסטרטגיות הישרדות רבות ומגוונות. באחרונה גילו חוקרים באוניברסיטת תל אביב, בשיתוף עם אוניברסיטת ואחניגן שבהולנד, שיתוף פעולה מפתיע בין שני סוגי מיקרואורגניזמים: נחילי חיידקים מסוג Paenibacillus vortex ופטריות ללא יכולת תנועה עצמית מסוג Aspergillus fumigates, שמסייעים זה לזה לנדוד ולהתרחק מאזורי סכנה. המאמר הופיע השבוע בכתב העת PNAS (Proceeding of the National Academy of Science).
במעבדה, מבעד למיקרוסקופ האלקטרוני, נגלתה לעיני המדענים פעילות רוחשת: החיידקים, שהוכרו באחרונה כזן בעל התנהגות חברתית מתוחכמת במיוחד, נקשרו אל הפטריות הגדולות מהם פי כמה, ונשאו אותן למרחקים גדולים – עשרות ס”מ, המשתווים לעשרות ק”מ בקנה מידה של אדם, ובמהירות עצומה – דומה לזו של מטוס סילון בקנה המידה שלנו. כך סייעו החיידקים לפטריות, שאינן מסוגלות לנוע בכוחות עצמן, להתרחק ממקומות שבהם טפטפו החוקרים חומר רעיל לפטריות. פרופ’ בן-יעקב מתאר זאת באופן ציורי במיוחד: “החיידקים פעלו ממש כמו הגמדים שעקדו את גוליבר הענק ברשת של חבלים, כדי להעביר אותו ממקום למקום.”
אך החיידקים החכמים, כך שיערו החוקרים, אינם עובדים בחינם… כדי לברר כיצד הפטריות מסייעות לחיידקים בתמורה על “שירותי ההסעה”, חתכו החוקרים את מצע הגידול בצלוחית שבה שהו האורגניזמים, ויצרו תהומות שהחיידקים אינם מסוגלים לעבור בעצמם. ואכן, כך התברר עד מהרה, הפטריות יוצרות עבור החיידקים “גשר על פני תהום”, שמאפשר להם לחצות את המכשול ולהמשיך בדרך. ניתן לשער כי גם בסביבתם הטבעית עוזרים שני האורגניזמים זה לזה באופן דומה.
“חשפנו מנגנוני ‘עזרה הדדית’ שבאמצעותם חיידקים ופטריות יכולים להתפשט באופן יעיל, ולפלוש לטריטוריות חדשות,” מסכם פרופ’ בן-יעקב. “אפשר להניח שמנגנונים דומים משרתים את האורגניזמים הללו בסביבות מגוונות, כמו באדמה, בקרבת שורשי צמחים, בתוך גוף האדם ובבתי חולים. לכן הממצאים שלנו עשויים להיות רלוונטיים ביותר גם לתחומי החקלאות והרפואה.
18 תגובות
תשובה חלקית מאוד
https://www.hayadan.org.il/joint-help-between-bacteria-and-fungi-2911116/#comment-319973
שאלת שאלה מורכבת למדי שמשלבת כמה תחומים שכל אחד בפני עצמו הוא עולם מחקרי שלם. אני לא מכירה מחקר ספציפי שמנסה לגייס טפיל פנימי לטובת ריפוי או דבר מה דומה, קל וחומר להנדס אותו. לא בגלל שזה בלתי אפשרי, למעשה כבר קיים ידע לא מועט בנושא הינדוס אורגניזמים, החל מוירוסים וחיידקים ועד אורגניזמים מורכבים כמו חברים למחלקת היונקים, אלא שמרבית משאבי המחקר מופנים למציאת חומרים פשוטים יחסית שיבצעו את מה שאתה מציע. לגבי ייצור חומרים שחסרים בגופו של האורגניזם וקיים אורגניזם אחר שחי בתוכו ושמספק את אותם חומרים חיוניים ישנן דוגמאות רבות בטבע אבל כאמור איני מכירה דוגמא שכזו עם טפילים בבני אדם ונראה לי שזה מה שעניין אותך במיוחד. אני לא רואה סיבה עקרונית מדוע אי אפשר יהיה ליצור את מה שאתה מציע, אבל זה בודאי לא דבר פשוט כי צריך לשלב כאן ידע רב תחומי בכמה מערכות ואין ממש סיבה לפנות לכיוון זה כאשר ישנם כיוונים שעל פניו נראים פשוטים יותר באופן יחסי בהם משתמשים בחומרים טבעיים או מלאכותיים.
עזרה הדדית אין משמעה בהכרח מודעות, הכרה או שכליות כפי שעושים שימוש במילים אלו לתאור התנהגויותיהם של בעלי חיים עם מח (האיבר) מפותח. כל מה שהוצג כאן הוא שמתקיים מצב שבתנאים מסויימים החיידקים מסייעים לפטריה ובמצבים אחרים הפטריה מסייעת לחיידקים. הסיוע ככל הנראה פאסיבי במובן זה שאף אחד מהאורגניזמים הללו לא מבין מה הוא עושה וגם לא מתכוון לעשות זאת ובודאי לא מתנה את אותו סיוע בהחזר של סיוע נגדי. כדי להראות דבר שכזה צריך להראות שבאותו מצב החיידקים (או הפטריה) יכולים לבחור לסייע או לא לסייע לאורגניזם השני. אם בגלל התנאים ה”סיוע” הוא פשוט תוצר נלווה של ההתנהגות אין זה “שכלי” יותר מאשר מים או רוח מסיעים זרעי צמחים ובכך מסייעים לתפוצתם. העניין המיידי כאן הוא שמתקיים אפקט של סיוע דו כיווני, שכאמור יכול לנבוע באופן פאסיבי מתכונות ההתנהגות של האורגניזמים המעורבים. צריך להיזהר ולא לקפוץ למסקנות מרחיקות לכת (בודאי לא בהקשר של התנהגות חברתית מכוונת ומודעת או חשיבה תבונית) ללא ראיות חזקות שיתמכו בטענה שכזו.
בת-יה,
https://www.hayadan.org.il/joint-help-between-bacteria-and-fungi-2911116/#comment-316591
“חוכמה” פשוטה היא אכן מנגנון רב ערך (ולא רק בביולוגיה) אבל אין זה נכון לומר שהדבר מעיד על שכל במובן בו אנו משתמשים במילה זו כדי לתאר התנהגות של אורגניזמים מורכבים. מובן שאם נרחיב את המילה מספיק אזי נוכל לטעון שגם למערכות מורכבות דוממות יש שכל ואני לא סבורה שזה שימושי לעשות זאת, אבל אפילו אם נעשה שימוש כזה אז שאלה לגיטימית (ולא טריוויאלית) תהיה כמה “שכל” יש לאורגניזמים שונים ואני מעיזה לנחש שאותם חיידקים, עם כל הכבוד להם (ויש הרבה מאוד כבוד) לא יהיו בין האורגניזמים שמציגים את המידה הגבוהה של שכליות גם מבלי לקבוע מהו הקריטריון המדוייק שסביר להשתמש בו.
האם אפשר להנדס איזה פרזיט שחי במעיים או בכלי דם כדי שיפרק משקעי כולסטרול או יהרוג גידולים סרטניים או יעזור בשיקום רקמות פגועות? או אפילו ייצר חומרים שחסרים בגוף כמו חומצות אמינו שהגוף לא יכול לייצר או וויטמינים או תרופות? האם יש מחקרים בנושא??
אליהו:
אל תנסה לסובב את דברי גלי כדי שיסייעו לך במלחמה נגד המדע.
עיקר הדברים שמתוארים במאמר אינן “טענות” אלא עובדות.
גלי אינה כופרת בממצאים. היא רק מבקשת הסבר ברמה מנגנונית והיא לא יחידה בבקשתה זו.
כולם רוצים כזה הסבר.
אבל לפני שמחפשים את ההסבר המנגנוני – צריך למצוא מהם הדברים שצריך להסביר ואת זה עשו במחקר הנוכחי.
מסכים עם גלי.
מה ההסבר הביולוגי מאחורי הפעילות?
כיצד מנגנון כזה התפתח אבולוציונית?
טענות יוצאות דופן דורשות עובדות יוצאות דופן.
א. בן נר,
אתה יכול לקרוא על תחומיי ההתעניינות של פרופ’ בן יעקב כאן :
http://star.tau.ac.il/~eshel/Research_Interests.html
מזה שנים רבות שהוא עובד על התפר שבין ביולוגיה לפיזיקה.
חסר לי במחקר הזה רקע בביולוגיה מתמטית, ביומתמטיקה, ביורפואה, ביוכימיה וכולי… כדי לחקור את הדינמיקה של החיידקים. זה מה שאני מבינה…
בת-יה,
את טענת שיש חוקרים שחושבים שהם מבינים את כל מה שקורה ביקום.האם את מכירה חוקרים כאלה? האם את יכולה להצביע על אחד? האם את מכירה משהו ש”מסרב” להאמין שלחיות קטנות אין שכל (כדברייך)?
ברור שאלה שביצעו את העבודה המתוארת במאמר אינם כאלה וגם לא נראה לי שגלי כזו, אז למי מופנים דברייך?
האם אלו אינן סתם סיסמאות ?
ככל הידוע, פר’ אשל בן יעקב הנו פר’ לפיסיקה בפקולטה למדעים מדוייקים
באונ’ ת’א. המחלקה לחקר המצב המוצק.
איך תחום התמחותו קושר אותו למחקר המדווח הנ”ל שהנו (כךנדמה) על
הציר שביין איפיונים חברתיים-אבולוציוניים-סימביוטים של חיידקים
ופיטריות לביין תקשורת ביוכימית בין החיות הללו.
האם יש למחקר זה גם אספקטים מתמאטים-פיסיקאליים ?
זה לא ברור מהכתבה…
ר. ח.,
האם קראת את מה שכתבתי? נראה שאתה הוא זה שמחליט סתם כך שאתה צריך להגיב, כי התגובה שלי לא היתה על המאמר, אלא לגלי, שמחפשת מניעים ביולוגים, ולשאר חוקרים שחושבים כמוה.
בת-יה,
קראת את המאמר או שאת מגיבה אוטומטית בסיסמאות?
רק מספר ציטוטים מלמעלה:
“…נחילי חיידקים בעלי ‘תבונה חברתית’ ”
“…החיידקים, שהוכרו באחרונה כזן בעל התנהגות חברתית מתוחכמת במיוחד..”
“אך החיידקים החכמים,…”
בנוסף יש הפניה למאמר נוסף בידען על עבודתו של פרופ’ בן יעקב מה- 16 באוקטובר 2011
”מיקרוביולוגיה – החיידק החכם ביותר בעולם / אנה קוצ’מנט”
אבל באמת, אל תתני לעובדות לבלבל אותך. הרי את יודעת בדיוק למה החוקרים מסרבים להאמין ומה הם לא מבינים, הלא כן?
גלי,
חוכמה פשוטה היא מנגנון ביולוגי רב ערך, וכדאי שגם החוקרים שמסרבים להאמין שלבעלי חיים קטנים מאוד יש שכל – יתחילו להבין שהם לא מבינים את כל מה שקורה ביקום.
גלי,
אלו הן שתי רמות של הסבר. מצד אחג הביולוגי, אילו חומרי תקשורת מופרשים ע”י הפטריות והחיידקים, אילו רצפטורים קולטים אותם ומה הם המסלולים הביוכימיים המסתיימים בתנועת התאים. מעבר לכך יש הסברים התנהגותיים, מה הייתרון בקשר הזה שבין חיידקים לפטריות? מה יקרה למוטנט חיידקי או פטרייתי שלא ייקיים את הקשר?
בפירוש מדובר כאן על התנהגות “חברתית” של המיקרואורגניזמים והשאלות אינן פסולות כלל ועיקר ובוודאי שהן קונוונציונאליות. יש היום מחקר ענף ונרחב בשאלות הללו.
זה נשמע כמו החוג לספרות או סוציולוגיה. הממצא צריך להיות מוסבר על ידי הסבר ביולוגי קונבנציונאלי: החיידק נצמד לפטריה והם יצרו גוף גדול שנע למרחק גדול. והחיידקים סייעו בכך לפטריות, שאינן מסוגלות לנוע בכוחות עצמן, להתרחק ממקומות שבהם טפטפו החוקרים חומר רעיל לפטריות. דומה שצריך לחפש מנגנון ביולוגי שעומד מאחורי זה ולא מנגנון חברתי סוציולוגי.
אספרגילוס זה לא מין מסוכן לאדם?
איך זה שעדיין אין פה ידיעה על מזוני D
The LHCb Collaboration has presented today at the Hadron Collider Particle Symposium in Paris possible first evidence for CP violation, the difference between behaviour of matter (particles) and antimatter (antiparticles), in charm decays. The study of CP violation in both charm and beauty particle decays is central to the LHCb physics programme. In the Standard Model CP violation is expected to be very small in the charm sector, whereas new physics effects could generate enhancements.
http://lhcb-public.web.cern.ch/lhcb-public/