חיידקים ונגיפים וגם שאר היצורונים המקיפים אותנו מכל עבר, משפיעים על חיינו מכל מיני כיוונים. בבלוג אספר על אלה המוזכרים מדי פעם בחדשות וגם לחדשות מדעיות הקשורות בהם. כמו כן אשתף אתכם גם בתמונות ודיווחים על יצורים גדולים יותר, שבהם אצפה בטבע. בלוג זה גם יהווה ארכיון לחומרים שכתבתי בעבר ורלוונטיים לנושא.

6.8.16

Elysia chlorotica - החשופית הפוטוסינתטית


החשופית שגונבת, כל פעם מחדש, גנים של אצות, המאפשרים לכלורופלסטידות לתפקד לתקופה מוגבלת. 


אם הייתם נתקלים בחשופית הימית הזו, Elysia chlorotica,  באמצע הלילה, או אפילו ביום, האם הייתם חושבים שיש בה משהו מוזר? - בהחלט, צבעה ירוק.  צבע ירוק בבעלי חיים משמש לרוב להסוואה בבעלי חיים שמתגוררים בסביבות ירוקות - בין צמחים. האם החשופית הזו חיה בסביבה ירוקה? לא ממש - היא חיה במערב האוקיינוס האטלנטי, מול חופי קנדה וצפון ארצות הברית.
Elysia chlorotica
מה מקור הצבע הירוק של החשופיות?  הצבען שמקנה לחשופית את צבעה הירוק הוא כלורופיל. אותו כלורופיל שמאפשר ליצורים שונים, חיידקים, אצות וצמחים לבצע פוטוסינתזה - אחד משני התהליכים המאפשר המרה של אנרגיית השמש לאנרגיה כימית זמינה. וזו  בהחלט הפתעה, כי החשופית הזו היא בעל חיים...

והכלורופיל הזה אכן פעיל - החשופית אכן מבצעת פוטוסינתזה. ויש לה את האברונים המתאימים לכך - כלורופלסטידות - שהן אלה המכילות את הכלורופיל. ומסתבר ש-Elysia chlorotica לא לבד... חשופיות ירוקות אחרות מאותו סוג, Elysia pisilla, ו-Elysia viridis - גם הן ירוקות או צהובות בהתאם לכלורופלסטידות שלהן.

אז איך הגיעו הכלורופלסטידות אל החשופית? מסתבר, שהכלורופלסטידות אינן ממש שלה. החשופית צוברת אותן אצלה, במערכת העיכול, לאחר שאכלה את בעלי הכלורופלסטידות המקוריות - תאי האצות הצהובות-ירוקות Vaucheria litorea ו-Vaucheria litoreaתאי האפיתל של מערכת העיכול "בולעים" בשלמותן את הכלורופלסטידות, ושם הכלורופלסטידות מתפקדות  - מבצעות פוטוסינתזה ומאפשרות לחשופית להתקיים ללא מזון חיצוני חודשים רבים. התופעה הזו של "גניבת" כלורופלסטים מכונה קלפטופלסטיות (kleptoplasty - ביוונית קלפטו = גנב). והיא היתה מוכרת בעיקר במיקרואורגניזמים.

וכאן מתעוררת שאלה מעניינת - למרות שמוצא הכלורופלסטידות הוא בחיידקים כחוליים חופשיים (אי שם בעבר האבולוציוני שלהן), הכלורופלסטידות של האצה יכולות לתפקד רק בעזרת חלבונים, שהאינפורמציה לייצור כ-90 אחוזים מהם נמצאת בגנום של תאי האצה. אז איך בכל זאת מתפקדות הכלורופלסטידות בתאי החשופית?

ב-1996, כשהתגלתה התופעה, הועלתה ההשערה שמתישהו - במהלך האבולוציה המשותפת של החשופית עם מזונה העיקרי - האצה Vaucheria litorea, התרחש מעבר אופקי של גנים (hoizontal gene transfer) בין הנטרף לטורף, ושהגנים שמאפשרים את תפקוד הכלורופלסטים עברו מהאצה לחשופית, השתלבו בגנום שלה - בתאי הנבט, ותוצרי גנים אלה מאפשרים לכלורופלסטידות לתפקד מחוץ לתאי האצות מהם הגיעו.

בחמש שנים שחלפו התייחסו להשערה הזו כאל עובדה קיימת, למרות שלא הוכחה עד הסוף. בשיטות מולקולריות שונות הוכח קיומם גנים מהאצה בתאי החשופית, אך לא בדקו את מיקומם המדוייק. 


קבוצת חוקרים בראשותה של מרי רומפו (Rumpho), מאוניברסיטת ראטגרס שבניו ג'רסי, אספו ביצים מחשופיות שלא הזדמן להם עדיין לאכול אצות ופענחו את הגנום של החשופית במלואו. הם סרקו באמצעות תוכנות מחשב מתאימות את הגנום של החשופית ולא מצאו בו כלל רצפים שמקורם באצה. ובכך שללו את התיאוריה של מעבר הגנים האופקי. אבל, סקירה מדוקדקת יותר של תאי אפיתל של חשופיות אחרות, שאכלו אצות, גילתה בהם נוכחות של רצפים קצרים רלוונטיים של הגנום של האצה - כאלמנטים חוץ כרומוזומליים.

איך מצליחים אותם אלמנטים חוץ כרומוזומליים לשרוד זמן ממושך - מספר חודשים -  בתאי האפיתל של של החשופית? זו השאלה שעדיין מטרידה אותנו... 


רשומה זו נכתבה לראשונה בפברואר 2013, ועודכנה באוגוסט 2016


לקריאה נוספת

המאמר ה מ-2008

המאמר מ-2013


31.7.16

גמלים במדבר יהודה חלו באבעבועות הגמל (Camelpox)

אבעבועות הגמל - המחלה הנגרמת על-ידי הנגיף CMPV ממשפחת הנגיפים Poxviridae, מדווחת לראשונה בישראל

בתחילת חודש יולי 2016 אותרו בישראל, באזור תל ערד 13 גמלים חולים באבעבועות הגמל, 23 גמלים אחרים שהיו באותם שני עדרים לא חלו. בהמשך אותו חודש דיווחו גם רשויות הבריאות של הרשות הפלשתינאית על כ-30 גמלים חולים, שאותרו בשני עדרים במדבר יהודה, מזרחית לבית-לחם. האבחון אושר סופית כדגימות משבעה מהם נמצאו חיוביים בתבחין PCR במעבדות המכון הווטרינרי בבית דגן. אמנם המחלה מוכרת במדינות השכנות, אך מישראל והרשות הפלשתינאית זה הדיווח הראשון. 

גמל חד-דבשתי
צולם בסילברטון, אוסטרליה על-ידי Jjron Wikimedia commons

מחלת אבעבועות הגמל מתפתחת לאחר זמן הדגירה שמשתנה בין שלושה ל-15 ימים. המחלה מתבטאת בגמלים בנגעים אופייניים בעור ובפה (אבעבועות) ובמחלה מערכתית - כיבים במערכת העיכול ובמערכת הנשימה. כרבע מהבכרים (עד גיל שלוש שנים) ימותו מסיבוכי המחלה. גמלים בוגרים יותר חולים במחלה קלה יותר (קשרי לימפה נפוחים ונגעים עוריים) ולרוב מחלימים ממנה, לאחר כ-6-4 שבועות. לעיתים נדירות צצות שלפוחיות על ידיהם של אנשים המטפלים מקרוב בגמלים, או בשפתיים ובתוך הפה של אלו ששתו חלב נגוע.

המחלה נפוצה באזורים מסויימים במזרח התיכון, אפריקה ואסיה. אך עד למחצית 2016 היא לא היתה מוכרת בישראל. 

הנגיף הגורם למחלה, Orthopoxvirus camelii המכונה CPMV, משתייך לאותו סוג אליו משתייכים גם הנגיף Variola, שגרם למחלת האבעבועות השחורות, ו-Vaccinia, הגורם לאבעבועות הבקר ומשמש כחיסון כנגד האבעבועות השחורות. זהו נגיף עטוף שגודלו 295-265 ננומטר, שבתוך הקופסית המלבנית החלבונית שלו ארוז החומר התורשתי שלו - DNA דו-גדילי המורכב מ-202,182 זוגות נוקלאוטידים. הנגיף מועבר על ידי מגע ישיר או עקיף, וגם באמצעות קרציות הגמל (Hyalomma dromedarii). הנגיף מופרש מהגמלים החולים ברוק, בדמעות, בחלב, ובהפרשות האף. הוא יכול לשרוד מחוץ לגוף הגמל  כארבעה חודשים. 

 אבחון המחלה מתבצע בשלוש שיטות: בדיקת תכולת הנגעים במיקרוסקופ אלקטרונים סורק, באמצעות נוגדנים מתאימים, ובזיהוי ה-DNA הנגיפי בתגובת PCR. 


ניתן לזרז את ההחלמה, ואף למנוע את מרבית התמותה, על-ידי שימוש בתרופה  Cidofovir, המעכבת את פולימרז ה-DNA הנגיפי. 

קיימים חיסון יעיל (נגיף חי מוחלש) המקנה עמידות לזמן ממושך נגד המחלה. ניתן להזריקו לבכרים החל מגיל 9 חודשים. קיים גם חיסון אחר (נגיף לא פעיל) המחייב לחזור על החיסון מידי שנה.  


ב-1995 דווח על נסיונות של הצבא העירקי לפתח נשק  ביולוגי המבוסס על הנגיף, בו בחרו בשל דמיונו הרב לנגיף האבעבועות השחורות.  לא ברור מה נעשה שם... 


המקור:

הדיווח ב-OIE מישראל

הדיווח מ-Outbreak news today

סלמונלה (Salmonella Altona) בדגני בוקר - רקע ביולוגי ואנקדוטות אפידמיולוגיות.


כתבות על זיהום ב-Salmonella Altona של שלושה סוגים (ואולי יותר) של דגני בוקר של חברת תלמה (המשתייכת לתאגיד יוניליוור) הציפו בסוף השבוע שעבר את כותרות העיתונים. בהתחלה טענה החברה שהארוע אותר בזמן - כשהמוצרים היו עדיין במפעל. בהמשך הסתבר שמוצרים מזוהמים כן הגיעו לחנויות, והחל תהליך של איסוף. ביינתיים אף אחד לא חלה, ונקווה שישאר כך. 

זו לא פעם ראשונה וגם לא אחרונה שחיידקי סלמונלה מזהמים מוצרי מזון שתפוצתם רחבה. ברשומה זו אסקור בקצרה את הרקע החיידקי של התופעה ואפרט על כמה ארועים היסטוריים מקבילים.

הסוג Salmonella מכיל נקדים גראם שליליים (על צביעת גראם ראו כאן)  בעלי יכולת תנועה המשתייכים לתת חטיבת הפרוטאובקטריה ולמשפחת ה-Enterobacteria. ב-1980, צפה לראשונה הרופא הגרמני קרל אברת (Eberth), דרך המיקרוסקופ,  בחיידקים, בדגימות שנלקחו מהטחול ומהלוחיות על שם פייר (Peyer's patches) של חולה במחלת טיפוס הבטן. ב-1884 הצליח הבקטריולוג הגרמני גאורג גפקי (Gaffky) לגדל את החיידקים במעבדה. ב-1985, בארצות הברית, בודד תאובלד סמית (Smith), מהמעבדה הוטרינרית בראשותו של הוטרינר דניאל אלמר סלמון (Salmon), במשרד החקלאות, את החיידקים הגורמים לכולירה של חזירים, וניתן להם השם. Hog-cholerabacillus. ב-1900 שונה השם ל- Salmonella, לכבודו של דניאל סלמון.

מבחינה ביולוגית הסוג מכיל, נכון להיום (לאחר תהפוכות רבות), שני מינים בלבד. S. bongori, המאכלס מערכות עיכול של יצורים קרי דם, בעיקר זוחלים,  ו-S. enterica, המאכלס מערכות עיכול של יצורים חמי דם, כעופות ויונקים. ל-S. enterica יש ששה תתי מין וכ-2600 זנים שונים - סרוברים או סרוטיפים - השונים בהרכב החלבונים (אנטיגנים) שבמעטפת שלהם. ההתייחסות לזנים השונים בספרות המדעית והרפואית היא מקוצרת, ואם כתוב S. Typhimurium, זה בעצם קיצור של S. enterica serovar Typhimurium. שמותיהם העדכניים של שני מיני החיידקים שהוזכרו למעלה הם S. Typhi, הגורם לטיפוס הבטן ו-S. Choleraesuis הגורם לכולרה בחזירים. 

כתוצאה מההפרשות של בעלי החיים נמצאים חיידקי הסלמונלה השונים גם בסביבה וכמובן גם בביוב.

חיידקי  Salmonella typhymurium במיקרוסקופ אלקטרונים
צילום: CDC/Janice Haney Carr

ל-S. typhi ו-S. paratyphi הגורמים למחלות באדם בלבד (טיפוס הבטן ובת-טיפוס הבטן) הקדשתי רשומה נפרדת.

חיידקים מהזנים האחרים אינם מאכלסים בני אדם וכשהם מגיעים, לרוב דרך מערכת העיכול, הם גורמים למחלות מעיים המתבטאות בשלשולים הקאות ותסמינים נוספים בהתאם לזנים. אם הם חודרים ממערכת העיכול לדם הם יכולים לגרום לאלח דם ולמחלות נוספות. כל המחלות האלה ביחד מכונות סלמונלוזיס.

זנים מסויימים מאכלסים זוחלים (צבים, איגואנות, לטאות ונחשים) ומהצואה של אותם זוחלים בטבע או בבית (כשהם משמשים כחיות מחמד) הם עלולים להגיע לפה של ילד (או מבוגר) שלא רחץ היטב את ידיו בסבון ומים לאחר ששיחק איתם.

זנים אחרים מאכלסים עופות ויונקים המשמשים למאכל  - ולכן בשר-עוף וביצים מהווים את המקור העיקרי לזיהום בסלמונלה, אך גם בשר בקר ובשר בעלי חיים אחרים. הבשר מזדהם בזמן השחיטה, עקב מגע ישיר או עקיף עם תכולת מערכת העיכול של בעלי החיים. בשר (גם אם היה מזוהם בסלמונלה) שבושל היטב והקפידו להפריד בין הכלים והמשטחים שבהם טופל הבשר לפני הבישול לכלי ההגשה, אינו מהווה סכנה. אך בשר שלא בושל היטב (בעיקר בשר טחון) עלול להוות מקור למחלה.

צדפות ופירות ים אחרים המגודלים במי ביוב שטוהרו מהווים סיכון לבריאות הציבור, במיוחד אם הם נאכלים לא מבושלים או מבושלים חלקית. גם זיהום של מוצר שאינו בשרי, שנאכל מישירות מהאריזה ללא חימום או בישול,  כחטיפים או דגני בוקר, כפי שקרה במוצרים של תלמה, יכול לגרום לתחלואה בסלמונלוזיס של צרכני המוצר. זיהום כזה מתרחש לרוב כתוצאה ממגע של מוצר מוכן עם קליפות ביצים לא מבושלות בתהליך ההכנה, או  היגיינה לקויה של עובדים (אי שטיפת ידיים בסבון ובמים לאחר שימוש בשרותים)  במפעל המייצר. 

אז המקור לחיידקי הסלמונלה די ברור וגם "אתר המטרה" של החיידקים די ברור.  בהרבה מקרים על האפידמיולוגים (חוקרי התפשטות המחלות) להפעיל כישורים בלשיים כדי לזהות את הדרך בה הגיעו החיידקים אל החולים שאותרו בהם חיידקי סלמונלוזיס, וגם אז, לא תמיד מאותרים כל השלבים. נסקור כמה ארועים כאלה, לאו דווקא החשובים שבהם, ובסדר כרונולוגי.


פיזור חיידקי Salmonella typhimurium  באורגון - 1984

ב-1981, באורגון שבארצות הברית, השתלטו אנשי הכת הדתית הרג'נישי על העיירה אנטלופ, הסמוכה למרכז הדתי שלהם, רג'נישפורם, ואף שינו את שמה לרג'ניש. בנובמבר 1984 עמדו להתקיים הבחירות לשנים מתוך שלושת השופטים של בית המשפט הנודד של המחוז (ואסקו). אנשי הכת, שחששו שאין להם מספיק קולות כדי לנצח בבחירות, החליטו על הרעלת יריביהם לבחירות כדי שיריביהם לא יוכלו להצביע באותם בחירות. בניסויים מקדימים, שהחלו כבר בחודש אוגוסט, הוגשו מי שתייה המכילים  חיידקי S. Typhimurium לשני מפקחים של המחוז בעת ביקורם ברג'נישפורם. שניהם חלו ואחד מהם אושפז.  שמונה מאנשי הכת החדירו חיידקים  לסלטים ולרטבים שלהם המוגשים בעשר מסעדות שונות בעיר המחוז The Dalles,  כתוצאה מהרעלה מכוונת זו חלו 751 איש, 45 מהם אושפזו - כולם שרדו. נסיונות נוספים, של פיזור חיידקים על מוצרים בחנויות המכולת של העיר, ועל הידיות של הדלתות של הכניסה ושל משתנות הציבוריות בבית המשפט, לא צלחו, וזה נודע רק בחקירה. ההרעלה ההמונית, שתוכננה להתבצע לקראת יום הבחירות "בוטלה" עקב ביטול זכאותם של מרבית אנשי הכת שרק הגיעו לאזור מאירופה, ולא היו אזרחי ארצות הברית, להצביע.

לקח כשנה לרשויות הבריאות במחוז ולמרכז לבקרת מחלות להוכיח שאכן מדובר בהרעלה מכוונת, כשמצאו את אותו זן חיידקים שאותר בחולים במעבדה רפואית שנוהלה על-ידי שתי בכירות של הכת (אחת מהן אחות), החיידקים סופקו למעבדה על ידי חברה לאספקת ציוד רפואי מוושינגטון. החיידקים הורחפו בתמיסה חומה בהירה שכונתה "סלסה", שנארזה בשקיות פלסטיק אטומות, בהתאם לפרוטוקול מפורט, שאף הוא נמצא במעבדה. שתי הבכירות הוסגרו מגרמניה, נשפטו ונאסרו על נסיונות לרצח, הן ריצו רק חלק קטן מעונשן וגורשו מארצות הברית. מנהיג הכת, שלא נמצאו הוכחות שידע על המעשה, נשפט על הפרת חוקי ההגירה וגורש מארצות הברית. הכת התפרקה והעיירה רג'ניש (היום יש בה כ-50 תושבים) חזרה לשמה המקורי.

לאנשי הכת היו גם כוונות, שלא יצאו לפועל, לזהם בסלמונלה את מקור מי השתייה של The Dalles. אם היו מוציאים זאת לפועל...




Salmonella Agona  בלונדון – 1994-5


בדצמבר 1994 ובינואר 1995 החלו להגיע לבתי חולים באנגליה ובווילס ילדים חולים בסלמונלוזיס. באנגליה זוהו 27 מקרים שהגורם להם היה S. agona. מספר מקרים נוספים  דווחו מאוסטריה, גרמניה ושוודיה. בלונדון טכנאית מעבדה זיהתה שכל החולים הם בעלי שמות יהודיים. אז התברר שכולם היו יהודים חרדים המקבלים חבילות של מזון כשר מישראל. בבדיקת פריטים מחבילות מזון נוספות התברר שהמוצרים שגרמו למחלה היו שקיות של חטיף הבוטנים "במבה" של חברת אוסם. החברה השמידה את שאריות האצווה המזוהמת, אך לא הצליחה לאתר את המקור.




Salmonella Oranienburg וקופסאות הגלידה ב-16 מדינות בארצות הברית

באוקטובר 1994 חלו כ-400 איש חלו בסלמונלוזיס בארצות הברית. בחקירה האפידמיולוגית התברר שכולם  צרכו גלידה של חברת שוואן (Schwan). התברר שהחברה הובילה חלמוני ביצים טריים באותה מיכלית שאח"כ הובילו בה תערובת מפוסטרת להכנת גלידה. המיכלית לא נוקתה ראוי בין שני המשלוחים, ותערובת הגלידה הזדהמה בחיידקי הסלמונלה שהיו בחלמונים, ורק אז נארזה ושווקה. החברה קיבלה הוראה לארוז את הגלידה מיד לאחר הפיסטור, והבעייה נפתרה. החברה החזירה למפעל את כל הגלידות מהחנויות שיוצרו לאחר אותה הובלה לא תקינה. .


מרץ 1998 - Salmonella Oranienburg וקופסאות הגלידה באוסטרליה 

בין מרץ ליוני 1998 התרחשה מגיפת Salmonellosis בדרום אוסטרליה. 85 איש חלו בסלמונלוזיס. בחקירה האפידמיולוגית התברר שכולם  צרכו גלידה של חברת Alba gelati. הגלידה נבדקה במפעל ובקופסאות ונמצאה נקייה מחיידקי Salmonella oranienburg. חשוב לציין שאז מכרו את הגלידה בקופסאות קרטון ולא בקופסאות פלסטיק כמו היום.
לקח זמן עד שמצאו חיידקי סלמונלה על החלק החיצוני של קרטוני הגלידה. מכאן היה ברור איך זיהמו החיידקים את הגלידה - בזמן חיתוך מבחוץ פנימה של הקרטון החדיר הסכין את החיידקים לתוך הגלידה. אך כיצד הגיעו חיידקי הסלמונלה לקרטוני הגלידה. הסתבר שאותן משאיות שמובילות את הגלידה מהמפעל לחנויות, מובילות גם את קרטוני הביצים מהלולים  אל המפעל...

מקור חלקי

נובמבר 2006 - Salmonella Tennessee בחמאת בוטנים

בין נובמבר 2006 לפברואר 2007 נצפתה עלייה חריגה במקרים המדווחים של סלמונלוזיס, במיוחד מ-Salmonella tennessee. כל החולים צרכו אחד משני מוצרי חמאת בוטנים של ConAgra Foods. החיידקים אותרו גם במוצרים סגורים של החברה. וגם בסביבת המפעל. במאי 2007 הוזהר הציבור והוחל להחזיר את המוצרים למפעל. לאחר האחזור פחתו בצורה משמעותית המקרים הנוספים. הארוע כלל 628 חולים מדווחים מ-47 מדינות ברחבי ארצות הברית.



מרץ 2010 חיידקי Salmonella בגרנולה

בתחילת מרץ 2010 התפרסם בכלי תקשורת  שונים ( ישראל היוםערוץ 7) על איסוף מסיבי, בהוראת משרד הבריאות של מוצרי גרנולה של חברת Organic Health Valley, מקליפורניה שבארצות הברית. המיובאים על-ידי חברת "קוסמוטבע". הסיבה לכך היא איתור חיידקי Salmonella במוצרים רבים של החברה בארצות הברית והוצאת הודעת איסוף על ידי ה-FDA. לא אותרו חולים הקשורים למוצרי החברה, לא בארצות הברית ולא בארץ.


מרץ 2010 - Salmonella tennessee והאחזור הגדול ביותר בתולדות הכלכלה האמריקאית

במרץ 2010 דיווחו כלי תקשורת (בעיקר כלכליים) שונים  (theMarkerכלכליסט) על אחזור מסיבי, של אלפי מוצרים שתוסף מזון צמחי לשיפור והדגשת טעם, חלבון המכונה HVP - Acid-hydrolyzed vegetable protein, שהוסף לכולם, הזדהם ב-Salmonella Tennessee. סוגי המוצרים שחלבון זה מוסף להם הם מרקים, רטבים, נקניקיות וחטיפים. לא ידוע על מקרי מחלה כתוצאה מצריכת המוצרים האלה.

ה-HVP המזוהם יוצר במפעל Basic Food Flavors בלאס וגאס שבמדינת נוואדה. משתמשים בו חברות ענק כפפסיקו, נסטלה, מקורמיק ופרוקטר אנד גמבל. חברות ענק אלה החלו להחזיר מוצרים, אך חברות נוספות המשתמשות בתוסף צפויות גם הן לאחזר את מוצריהן. מוצרים נגועים של חברות אלה, בתקופת הארוע, לא יובאו לישראל.

לקריאה נוספת

דרור בר-ניר, על מחלת טיפוס הבטן ונשאים תמידיים שאינם חולים, "גליליאו" 136 (2009);

29.7.16

Lugdunin - האנטיביוט של החיידק מהאף ש"לוחם" ב-MRSA


Staphylococcus aureus (יש המכנים אותו סטפילוקוק זהוב), הוא נקד גראם חיובי, מחטיבת הפירמיקוטים. הוא נתגלה לראשונה ב=1880, באברדין שבסקוטלנד, על ידי הרופא והמנתח אלכסנדר אוגסטון (Ogston), ממוגלה שהוצאה בניתוח ממורסה בברך. שם הסוג, שניתן על ידי פרידריך רוזנבך (Rosenbach) משקף את העובדה שהנקדים נצפים בצברים דמויי אשכול (Staphylo - ביוונית אשכול, נקד - coccus).

חיידקי Staphylococcus aureus נבלעים על-ידי נויטרופיל
המקור: 
National Institute of Allergy and Infectious Diseases מאתר ה-CDC


Staphylococcus aureus הוא חיידק מפורסם ובעל שם, לא בהכרח טוב... החיידק נמצא אצל מרביתנו בין החיידקים הסימביוטיים, בחלל הפה והאף, בעור ובנרתיק. לרוב הוא נחשב כפתוגן משני, (סתגלן או אופורטוניסט), וככזה הוא מזהם פצעים (גם לאחר ניתוח), ובפגועי מערכת  החיסון הוא גורם לדלקות בריאות, בלב, ובאברים אחרים שחלקן קטלניות. במקרים נדירים הוא פתוגן ראשוני - כלומר מחולל מחלה באנשים בריאים (או שחשבנו שהם כאלה...).

בשנת 1980 הוא התפרסם כגורם הקטלני של תסמונת הלם הרעלן בנשים, שהשתמשו בטמפון של חברת רלי (Rely) שיועד לשימוש ממושך, שבדיעבד היה ממושך מדי, ואיפשר לחיידקים אלה להתרבות בנרתיק ולהגיע למסה קריטית שאפשרה להם את יצירת הרעלן. רעלן אחר שלו מעורב בזיהומי מזון.

תפקיד "חיובי" היה לו, ב-1929, בגילוי הפניצילין: הצלחת המזוהמת בפטריית הפניציליום (Penicillium) המקורית של פלמינג הכילה מושבות של Staphylococcus aureus שחלקן "הומסו" לחלוטין על-ידי הפרשות הפטרייה.

הצלחת המקורית של פלמינג בה גילה את פעילות הפניציליום. המושבות הן של חיידקי Staphylococcus aureus
המקור: Alexander Fleming, "On the Antibacterial Action of Cultures of a Penicillium,
with Special Reference to Their Use in the Isolation of B. Influenzas"
The British Journal of Experimental Pathology, (1929) x: p.226.

כיום זנים רבים שלו עמידים למספר רב של אנטיביוטים. הבעייתיים ביותר הם הזנים העמידים למתיצילין (MRSA) וונקומיצין (VRSA), הגורמים לתמותה של אלפי אנשים כל שנה.

כשדוגמים אוכלוסיות שונות לנשאות באף של Staphylococcus aureus מוצאים את החיידק רק בכ-30 אחוזים מהנבדקים. מדוע לא מוצאים את החיידק בכל האוכלוסייה? במחקר, שבוצע על ידי אנדריאס פשל (Peschel) ועמיתיו מאוניברסיטת טובינגן שבגרמניה, ניסה לחפש את התשובה על ידי בדיקה של מיני Staphylococcus אחרים שאותרו באף במחקר קודם שלהם. הם זרעו מרבד של Staphylococcus aureus ועליו גידלו מושבות של הסטפילוקוקים השונים. רק מושבה של Staphylococcus lugdunensis יצרה "אזור הריגה" מסביב למושבה. בהמשך הסתבר שקטילת חיידקי Staphylococcus aureus על ידי Staphylococcus lugdunensis התבצעה רק בריכוזים נמוכים של ברזל, ורק על מצע מוצק. 
שלוש מושבות של Staphylococcus lugdunensis, זן הבר (משמאל) מוטנט שאיבד את יכולתו לייצר לוגדונין (באמצע) ואותו מוטנט שהוחזרה לו יכולת הייצור על ידי החדרת הגן המוטנטי (מימין) , על מרבד של חיידקי  Staphylococcus aureus
המקור - המאמר מ-Nature

החומר הקטלני בודד מ-Staphylococcus lugdunensis וכונה לוגדונין (lugdunin), מעכב לא רק את גדילתם של חיידקי Staphylococcus aureus, על זניו השונים. אלא גם מעכב את גדילתם של חיידקים נוספים מהפירמיקוטים, גם במבחנה וגם בעכברים, שמשמשים כמודל למחלות עור הנגרמות על ידי Staphylococcus aureus

לוגדונין - אנטיביוט פפטידי מעגלי עם חמש חומצות אמיניות וטבעת תיאזולידינית. לא מוכרים אנטיביוטים דומים לו
המקור: 
Mykhal, wikimedia commons

מוטגנזה של חיידקי Staphylococcus lugdunensis באמצעות טרנספוזיציה הביאה ליצירת מוטנט שאינו מייצר לוגדונין. זיהוי המיקום של הטרנספוזון איפשרה לאתר את האופרון (רצף הגנים) המייצר את האנזימים המסנתזים את הלוגדונין. באופרון זוהו ארבעה גנים, שכונו lugA-D. בדיקת תכולת הנוקלאוטידים GC של אותו אופרון הראתה שוני מובהק יחסית לתכותת ה-GC בכלל הגנום של החיידק (26.9% לעומת 33.8%) מה שהוביל למחשבה שמקור האופרון הוא בחיידק אחר...

בגלל שהחיידק המקורי אינו מייצר לוגדונין במצע הנוזלי, "הינדסו" החוקרים את החיידק על ידי החלפת הקדם (promoter - אזור הבקרה בו נקבע אם תוצרי הגנים יווצרו) המקורי בקדם אחר שמאפשר זאת, וכך יכלו להפיק כמות משמעותית של הלוגדונין לאפיון ביוכימי ולבדיקת רעילות (הוא לא רעיל לתאי דם אנושיים).

מנגנון הפעולה המדוייק של הלוגדונין עדיין אינו ידוע, אך בנוכחותו נפסקות ארבע פעולות חיוניות לחיידק הרגיש: סינתזת DNA, החומר התורשתי, סינתזת RNA לסוגיו, סינתזת חלבונים וסינתזה של דופן התא (פפטידוגליקן). 
נסיונות ממושכים לאתר חיידקי Staphylococcus aureus עמידים ללוגדונין בגידול ממושך של 30 יום בנוכחות כמויות תת-קטלניות של לוגדונין , נכשלו. ניסוי ביקורת עם האנטיביוט ריפאמפיצין הניב חיידקים עמידים.

לאחר החדרה משותפת מכוונת של חיידקי Staphylococcus lugdunensis וחיידקי Staphylococcus aureus לאפים של חולדות, נותרו רק הראשונים, גם אם היו במיעוט בתחילת הניסוי. סקירת חיידקי האף של אנשים רבים מצאה לרוב רק אחד מהחיידקים ולא את שניהם.

האם נוכל להחדיר לדרכי הנשימה של בני אדם את Staphylococcus lugdunensis כאמצעי לסילוק Staphylococcus aureus? האם לוגדונין תדחה את סוף עידן האנטיביוטיקה?

נמשיך לעקוב בעניין.


לקריאה נוספת

המאמר המקורי - מכתב העת Nature


17.7.16

Bartonella quintana - מקדחת החפירות ועד להוביט (ושר הטבעות)


קדחת השוחות, או קדחת החפירות (trench fever), היא מחלה חיידקית המועברת על-ידי כיני גוף (Pediculus humanus corporis). המחלה הופיעה לראשונה ב-1915, במלחמת העולם הראשונה, בקרב החיילים שהיו מחופרים בעמדותיהם מול קווי האוייב. מחלה זו, אף שאיננה קטלנית, יצרה בעייה חמורה, לצבאות הלוחמים. מעריכים שרק בצבאות של צרפת בריטניה ובלגיה, עד סוף 1918, לקו במחלה כחצי מיליון חיילים, כל אחד מהם נוטרל לתקופה של כחמישה שבועות, בה גם תפס מיטה בבית החולים הצבאי.

כשבועיים לאחר ההדבקה, המחלה מתבטאת בעיקר בהתקפי חום חוזרים, המלווים בכאבי ראש, כאבי עיניים, כאבי שרירים בגב וברגליים - בעיקר בשוקיים. ההחלמה מתמשכת כחודש. במקרים מאד נדירים המחלה מתפתחת לכשל לבבי שעלול להיות קטלני. המחלה מאובחנת על-ידי זיהוי הנוגדנים כלפי החיידק כשבוע לאחר הופעת הסימנים. כיום, טיפול של כשבוע עד 10 ימים בטטרציקלינים מאפשר החלמה מהירה יותר.

יש למחלה שמות רבים נוספים ביניהם קדחת חמשת הימים (quintan fever) ואחרים.

שוחה אופיינית לחזית הצרפתית במלחמת העולם השנייה
המקור: המוזיאון הלאומי למלחמת העולם הראשונה, קנזס, מיסורי, ארצות הברית

בזמן המלחמה לא ידעו מה הגורם למחלה אך חשדו שכינת הגוף היא המעבירה את גורם המחלה הלא-ידוע. לאחר כשנתיים מונו במקביל וללא קשר ביניהם, שני צוותים כדי לחקור את המחלה. צוות אמריקני וצוות בריטי. שחקרו את המחלה על חיילים ועל מתנדבים אזרחיים. בחיילים ובמתנדבים. האמריקנים מצאו שנשיכת הכינים היא הגורם למחלה, ואילו האמריקאים מצאו שזיהום פצעי הגרוד על ידי צואת הכינה הוא הגורם למחלה. שני הצוותים צדקו. מאז הוקמו באזורים שבהם זה התאפשר, תחנות לטיהור החיילים מכינים, שם הפשיטו אותם לגמרי ועשו מאמצים רבים לסלק את הכינים מהם ומבגדיהם.

השלב הבא היה זיהוי החיידקים שבתוך הכינה. ואכן, נתגלו בכינים חיידקים דמויי Rickettsia, שכונו בהתחלה Rickettsia quintana. (לימים, לאחר שהסתבר שבניגוד לריקציות האחרות, שלא ניתנות לגידול במעבדה באמצעים מלאכותיים, ניתן לגדל את גורמי קדחת השוחות בתנאי במעבדה, הועברו החיידקים לסוג Rochalimaea, שאח"כ אוחד עם הסוג Bartonella, אליו הם משוייכים גם היום, כ-Bartonella quintana. חיידקים מוכרים אחרים בסוג הם חיידקי Bartonella henselae, הגורמים למחלת שריטת החתול.

כיום המחלה נדירה. בעיקר עקב הירידה בשכיחות של כיני הגוף. מוצאים אותה בעיקר בקרב חסרי הבית החיים בצפיפות, במחנות פליטים, ולעיתים נדירות יותר גם אצל אלכוהוליסטים ומכורים לסמים.

בשנת 2005 נמצאו שרידי DNA של חיידקי Bartonella quintana בשיניים משלד בן 4000 שנה, שנחפר ב-Roaix, בדרום מזרח צרפת.  

חיילים בתור אופייני לטיפול לסילוק כינים.
כינת הגוף היתה המעביר של גורמי המחלה.
המקור: המוזיאון הלאומי למלחמת העולם הראשונה, קנזס, מיסורי, ארצות הברית

חולים מפורסמים, שלחמו בצבא הבריטי במלחמת העולם הראשונה הם קלייב סטייפל לואיס (C.S. Lewis) שחיבר, בין היתר, את "דברי ימי נרניה", א. א. מילן (A. A. Milne), המחבר של פו הדב,  וג'ון רונלד רעואל טולקין (J.R.R. Tolkien), שכתב את ההוביט ושר הטבעות.

קדחת החפירות הצילה, כנראה, את חייו של טולקין.  עקב  מחלתו הוא הוא פונה מיחידתו לבית חולים בעורף. בזמן שהותו בבית החולים נכתשה יחידתו כמעט לגמרי ורק מעטים מהלוחמים בה שרדו. כבר בבית החולים הוא החל לכתוב.

טולקין כקצין  במלחמת העולם הראשונה, 1916
המקור - Wikimedia commons

לקריאה נוספת

על קדחת השוחות במלחמת העולם הראשונה - Frederick Holmes, באתר של אוניברסיטת טקסס

תקציר המאמר על גילוי החיידקים בשלדים בני 4000 שנה



חיידקי מעיים והשפעתם על פעילות המוח


חיידקי מעיים שצורכים GABA שמוכר לנו כמופרש מנוירונים במוח - האם זה יוביל לשיטות חדשות לטיפול בדכאון? 

פיליפ סטרנדוויץ' (Strandwitz) ועמיתיו מאוניברסיטת Northeastern שבבוסטון,  זיהו במעיים זן של חיידקים שחייבים לקיומם את המולקולה GABA (ר"ת של gamma-aminobutyric acid), מולקולה של נוירוטרנסמיטור מעכב שמופרשת במערכת העצבים המרכזית.

את החיידקים האלה, שכונו KLE1738, לא הצליחו לגדל במעבדה במצעי גידול שגרתיים. בשלב מסויים ניסו לגדל אותם בצוותא עם חיידקים אחרים, ואכן, עם שני מיני חיידקים אחרים, Bacteroides fragilis או Dorea longicatena הם הצליחו לגדל אותם.  בהמשך הם ניסו לגלות מהו גורם הגידול אותו מפרישים למצע החיידקים התורמים, ואז התברר שמדובר ב-GABA. 


דגם מולקולרי של GABA
המקור: Jynto, wikimedia connoms


החוקרים הנדסו זן של Escherichia coli (שכונה E. coli Nissle 1917) שייצר GABA. זן זה מאפשר את גידול החיידקים בנוכחותו. 

האם יש קשר בין חיידקים צורכי GABA במעיים וכמויות ה-GABA במערכת העצבים המרכזית? 


במחקר קודם, מ-2011, נמצא שחיידקי Lactobacillus rhamnosus שינוי את פעילות המוח בעכברים, ופעילות זו באה לידי ביטוי בירידת ריכוז ה-GABA במוח. עכברים עם כמות גבוהה של חיידקים תפקדו היטב במצב של עקה, בהשוואה לחבריהם נטולי אותם חיידקים. נטרול כירורגי של העצב התועה (vagus) - המחבר, בין היתר, את מערכת העיכול למוח, בטלה את השפעת החיידקים על המוח. 



החוקרים מקווים שיתאפשר להם בעתיד להשתמש בחיידקים כאמצעי לריפוי או הקלה של תסמינים נוירולוגיים, כחרדה או דכאון.


לקריאה נוספת

פוסטר בכנס שמציג את העבודה
הודעה לעיתונות של אוניברסיטת Northeastern


7.7.16

לבנים ביולוגיות, Bio-bricks - עם דבק פנימי של חיידקים במקום אפייה ממושכת


חיידקי Sporosarcina pasteurii שישולבו בתערובת ייצרו סידן פחמתי שילכד את תערובת הבנייה.


לבנים הם אחד המוצרים התעשייתיים הנפוצים ביותר והם משמשים לבניה בכל רחבי העולם. בכל שנה מיוצרים כ-1.23 טריליון לבנים בשיטה המסורתית, שכוללת אפיה בתנור של הלבנים, בטמפרטורה של כ-2000 מעלות צלסיוס, משך 5-3 ימים. צריכת האנרגיה של התהליך מאד גבוהה וכתוצאה משריפת דלק נפלטת כמות של כ-800 מיליון טון פחמן דו חמצני לאטמוספירה, ותורמת משמעותית לאפקט החממה.

חברת ביומייסון (Bio-Mason), מצפון קרוליינה, אותה ייסדו ומנהלים בני הזוג ג'ינגר ומיכאל דוסייר (Dosier) מצאה דרך מקורית להתמודד עם הנזקים של הסביבה על-ידי רתימה של חיידקי האדמה  מהמין  Sporosarcina pasteurii לתהליך היצור של הלבנים. החיידקים, שמוכנסים לתערובת ביחד עם מים וחומרי מזון המתאימים להם (שתנן -  urea, ויוני סידן), מפרישים לסביבתם לתערובת של הלבנים סידן פחמתי (CaCO3) אשר בארבעה ימי ההדגרה מלכד את חלקי התערובת ומייתר את הצורך באפייה. החברה רשמה פטנט על הכנת הלבנים וגייסה ממשקיעים 2.8 מיליון דולר. ואומרת שהיא תצא איתם לשוק הבנייה במחצית 2017, כשעלות הלבנים מתוצרתה תהיה דומה לעלות הלבנים המסורתיות, וכך גם חוזקם. בתחילה החברה תייצר 5000 לבנים כל יומיים, ובהתאם לביקוש יתרחב הייצור, ואף יועבר גם לשותפים פוטנציאלים באירופה.

הלבנה של ביו-מייסון
ג'ינג'ר דוסייר, ארכיטקטית במקצועה, חיפשה אלטרנטיבות ירוקות שניתן לשלב בתהליך הבנייה. היא החליטה להתמקד בתהליכי  הבנייה של שונית האלמוגים, שנוצרת בתנאים טבעיים במשך אלפי שנים, ולנסות לקצר אותם. 

התהליך הביולוגי של יצירת הלבנים מחקה במהותו את התהליך הטבעי, שבו נוצרת מחול שונית האלמוגים. הוא מתבסס על האנזים אוראז (Urease), המופרש על ידי חיידקי Sporosarcina pasteurii (אך גם על ידי חיידקים נוספים שיכולים גם הם להיות בשימוש כאן - Sporosarcina Ureae, Proteus Vulgaris, Bacillus Sphaericus, Myxococcus Xanthus, Proteus Mirabilis, Helicobacter Pylori). האנזים מפרק  את השתנן לאמוניה ולפחמן דו חמצני (וזה מקור האנרגיה של החיידקים). יוני הסידן מגיבים עם הפד"ח ליצירת הסידן הפחמתי. 


התהליך בינתיים הודגם בהצלחה על לבנים שמרכיב העיקרי שלהם הוא גרגרי חול, אך הוא יוכל לשמש בהמשך לבניית לבנים גם מחומרי גלם אחרים כאבני חצץ, אבני בזלת, גרגרי זכוכית וחומרים נוספים. 

נחכה בסבלנות שתתממש ההבטחה שעשויה להקטין משמעותית את תוצא החממה. 



לקריאה וצפייה נוספת

סרטון של חברת Biomason

עוד סרטון של חברת Biomason

הפטנט - במרשם הפטנטים האמריקאי

הודעה לעיתונות של חברת ביו-מייסון וכתבה המקושרת ממנה

http://www.inc.com/kevin-j-ryan/best-industries-2016-sustainable-building-materials.html


6.7.16

האם Vibrio natriegens ידיח את Escherichia coli, חיידק המעבדה הנחקר ביותר


זמן הדור של Escherichia coli בתנאי מעבדה מיטביים הוא 20 דקות. האם החיידק ההלופילי Vibrio natriegens, שזמן הדור שלו בתנאי מעבדה מיטביים הוא 10 דקות , יחליף אותו במעבדות המחקר, כדי לחסוך זמן המתנה?


חיידקי E. coli מבעד למיקרוסקופ 

היה זה רופא הילדים הגרמני תיאודור אשריך (Escherich) שב-1885 בודד ואפיין חיידק מצואה של ילדים בריאים, אותו כינה בשם Bacterium coli (colon בלטינית - מעי גס). ב-1919, שמונה שנים לאחר מותו, שונה שם החיידק לכבודו
ל-Escherichia coli.


חיידקי E. coli הם גראם-שליליים, אל-אווירניים פקולטטיביים (מבצעים נשימה אווירנית בנוכחות חמצן ונשימה אל-אווירנית ו/או תסיסה בתנאים חסרי חמצן). הם משתייכים למשפחת חיידקי המעיים, Enterobacteriaceae בתת החטיבה גמא פרוטאובקטריה. זמן הדור של E. coli בתנאים אווירניים במצע אופטימלי ובטמפרטורה האופטימלית (39-42°C) הוא 20 דקות.


זנים רבים של E. coli הם חלק מאוכלוסיית החיידקים התקינה של מערכת העיכול של היונקים והעופות, וצפיפותם ומספרם בגרם של תכולת במעי היא 1010 חיידקים. הם היצרנים העיקריים של ויטמין K - ויטמין חיוני לקרישת דם תקינה.

מלבד הזנים האנדוסימביונטיים (המכונים גם זני מעיים - intestinal), קיימים זנים ש"רכשו" אלמנטים גנטיים, לרוב פלסמידים אך לעתים גם בקטריופגים, הנושאים גנים האחראים ליכולת של חיידקים אלה לחולל מחלות (ואלה מכונים "חוץ מעִיִים" - extraintestinal). עליהם נוכל לקרוא כאן.

הקלות היחסית בגידולו הפכה את  E. coli לחיית המודל של החיידקים והוא נחשב כחיידק הנחקר ביותר ושהביולוגיה שלו מוכרת לפרטי פרטים. . 


בתחילת דרכה של הביולוגיה המולקולרית, היה E. coli האורגניזם הראשון שבו נעשו הניסיונות של החדרת גנים זרים. קל מאד לגדל אותו בתנאי מעבדה, זמן הדור שלו (הזמן בין שתי חלוקות עוקבות) במצע גידול מינימלי ("דל") הוא כ-60 דקות במצע גידול "עשיר" הוא כ-20 דקות, ולכן תוצאות הניסויים שנעשים בו מתקבלות מהר יחסית לעבודה עם חיידקים אחרים. בעקבות הצלחות אלה נעשה בתעשיית התרופות שימוש בתאי E. coli לייצור הורמונים של יונקים, כאינסולין לחולי סוכרת וסומטוטרופין (הורמון הגדילה), תרופות כאינטרפרון וחומרים רבים אחרים. כיום נמצאים במעבדות רבות ברחבי העולם צאצאיהם של ארבעה זני בר שלו שמשמשים "כלי עבודה" חשוב במחקרים בתחומים רבים של הביולוגיה והביוטכנולוגיה. צאצאים אלה השתנו לא מעט במהלך השנים ומרביתם כבר לא מסוגלים לגדול שוב בבעלי חיים. 

הגנטיקאים ג'ורג' צ'רץ' (Church) והנרי לי (Lee), מאוניברסיטת הרווארד, החליטו לקרוא תגר על השימוש ב-E. coli  ככלי במערכות ניסוייות רבות. לדעתם, זמן רב מתבזבז בהמתנה עד שהחיידקים גדלים, ולכן הם מציעים לחסוך כמחצית מהזמן על ידי החלפתו בחיידק ההלופילי Vibrio natriegens - שבודד מביצה מלוחה, שזמן הדור שלו בתנאי מעבדה אופטימליים הוא 10 דקות. כדי להקל על חוקרים אחרים את המעבר הם ריצפו את הגנום של החיידק - שני כרומוזומים אחד עם כ-2 מיליון זוגות נוקלאוטידים והשני עם למעלה משלושה מיליון זוגות. ופרסמו אותם.  

גם חיידקי Vibrio natriegens הם גראם-שליליים, אל-אווירניים פקולטטיביים (מבצעים נשימה אווירנית בנוכחות חמצן ונשימה אל-אווירנית ו/או תסיסה בתנאים חסרי חמצן). הם משתייכים למשפחה Vibrionaceae, גם היא בתת החטיבה גמא פרוטאובקטריה. זמן הדור של Vibrio natriegens בתנאים אווירניים במצע אופטימלי (3% מלח) ובטמפרטורה האופטימלית (37°C) הוא 10 דקות. 

בגלל השייכות לאותו סוג אליו משתייך גם החיידק הפתוגני Vibrio cholerae, הגורם למחלת הכולרה, וידאו צ'רץ ולי שנגיפי החיידקים (בקטריופגים) המקנים לחיידקי הכולרה את היכולת לייצור הרעלן, אינם יכולים להדביק את Vibrio natriegens, ולכן חיידקים אלה בטוחים לעבודה במעבדה. בנוסף, הם וידאו שביכולתם לבצע בחיידקים אלה טכניקות גנטיות כטרנספורמציה (לקליטת DNA) טרנספוזיציה (העברת גנים)  וקריספר (עריכת גנים). 

לא ברור עדיין איך יתפתחו חיידקי Vibrio natriegens לאחר דורות רבים בתנאי מעבדה. והאם יתפתחו זנים יציבים, כמו שקרה עם  E. coli. לא ברורות גם ההשלכות של הסביבה המלוחה על תהליכים מוכרים של הפקת DNA ובידוד חלבונים. 

האם יתפתו מיקרוביולוגים לנטוש את  E. coli ויעברו לעבוד עם החיידק החדש. מרבית הביולוגים שרגילים לעבוד עם  E. coli פתחו תרגולות של העמדת מערכת גידול חיידקים בסוף יום העבודה, ואז המשך עבודה עם החיידקים שגדלו במהלך הלילה, ביום העבודה הבא. החלפת החיידקים בחיידקי Vibrio natriegens המהירים יותר, תאפשר לזרוע חיידקים בבוקר ולקראת אחר הצהריים להמשיך את הניסוי או התהליך - אל תוך הלילה. האם זה יזרז את המחקר או שהיום למחרת ישמש להתאוששות? ימים יגידו. 

לסיום, אציין ש-Vibrio natriegens אינם החיידקים המהירים ביותר המוכרים לנו. המהירים ביותר הם חיידקי Clostridium perfringens, המכפילים את עצמם בתנאים אופטימליים כל 8 דקות. אך לחיידקים אלה יש לפחות שני חסרונות, וכל אחד מהם בנפרד מונע מהם לשמש כתחליף של E. coli: הראשון, הם אל-אווירניים הכרחיים, והשני, הם גורמי מחלה מוכרים בבני אדם (גנגרנת גז).  


לקריאה נוספת

22.6.16

כיצד נבדיל בין חיידק לנגיף

ההבדל הגדול בין יצור חד-תאי לישות ביולוגית טפילה

מחלות זיהומיות רבות נגרמות על-ידי מיקרואורגניזמים, רובם נגיפים או חיידקים. בתקשורת, ובאינטרנט בכלל, מרבים לבלבל ביניהם ואפשר למצוא דיווחים רבים על "נגיפי שחפת", או "חיידקי שפעת" (דיווחים שגויים כמובן). הבה נעשה קצת סדר, וגם נוכל להבין מדוע תרופות אנטיביוטיות מסייעות בהתגברות על שחפת, דלקת גרון סטרפטוקוקלית ושעלת, אך אינן משפיעות על מחלות כמו שפעת, כלבת וחצבת, שלהן גורמים נגיפים.


חיידקים הם תאים
היחידה הבסיסית של החיים, היא תא. כל היצורים המוכרים לנו, מהחיידק הקטן ביותר ועד ללווייתן הכחול או לעץ הסקוויה הענק - כולם מורכבים מתא אחד לפחות. חיידקים (וגם יצורים אחרים שאינם חיידקים, כארכאונים פטריות ופרוטיסטים) הם יצורים חד תאיים, המתרבים על-ידי גדילת התא וחלוקתו לשניים, כששני הצאצאים זהים במטענם הגנטי ובצורתם הכללית לתא ההורה. החיידקים נבדלים מהתאים האחרים בפרטים ביוכימיים רבים, שלא נפרטם כאן, אך מבחינה מורפולוגית בולטים החיידקים בהיעדר גרעין וברמת מידור קטנה יחסית לתאים האיקריוטיים (בעלי הגרעין).

כ-10,000 מיני חיידקים (כשני אחוזים ממה שקיים כנראה על פני הכוכב שלנו) מוכרים היום למדע. מתוכם, רק כ-100 יכולים לגרום למחלה באנשים בריאים (כלומר - הם פתוגנים, pathogens) ועוד לכ-200 אחרים יש יכולת לגרום למחלה משנית במאכסן שמצבו הבריאותי אינו תקין מסיבות אחרות (סתגלנים, opportunists).

החיידקים מאכלסים כל מקום ואתר בכוכב הכחול שלנו. הם נמצאים גם במקומות שבהם לא מתקיימים יצורים חיים אחרים. החיידקים מאפשרים את קיום החיים על פני כדור הארץ והם נמצאים בבסיסן של כל שרשרות המזון המוכרות לנו.

חיידקים רבים מאכלסים יצורים גדולים יותר ובלעדיהם לא יוכל אותו יצור להתקיים. מיעוט קטן מהם חייבים להתקיים בתוך תאים אחרים, גדולים יותר, כדי להתקיים ולהתרבות. חיידקים אלה הם טפילים תוך תאיים מחוייבים (obligatory). דוגמה לחיידקים טפילים כאלה הם חיידקי ה-Rickettsia, הגורמים בין היתר למחלות הטיפוס ולקדחת הכתמים (המכונה גם טיפוס הבהרות); חיידקי Mycobacterium leprae, הגורמים לצרעת, וסלילוני Treponema ממינים שונים, הגורמים בין היתר לעגבת (Syphilis) ולמחלת העור הטרופית פטלת (Yaws). "חובת הטפילות" נובעת מ"אובדן" של גנים המקודדים יכולות מטבוליות הכרחיות לקיום, והשלמת יכולות אלה נעשית באמצעות התא המאכסן.

טפילים מוחלטים: הנגיפים
בניגוד לרוב המוחלט של החיידקים, כל הנגיפים (viruses) הם טפילים תוך תאיים, והם זקוקים לתא מאכסן כדי שיוכלו להתרבות. נגיף אינו תא, אלא חומר תורשתי - DNA או RNA - שעטוף בקופסית חלבונית, איקוזהדרית (פאון משוכלל, שמתקרב לצורה כדורית - נגיפי HIV או פפילומה למשל) או גלילית (נגיפי האבולה או מוזאיקת הטבק). יש מהנגיפים שעטופים בממברנה נוספת, ליפידית, שמקורה בתא המאכסן ומשולבים בה חלבונים נגיפיים (למשל נגיפי ההרפס, השפעת ו-HIV) ולכן הם מכונים נגיפים עטופים, זאת בניגוד לנגיפים הערומים, חסרי מעטפת כזו (למשל נגיפי האָדֶנו, הפפילומה והפוליומה).

נגיפי חיידקים מתרבים בחיידקים, נגיפי ארכאונים בארכאונים ואילו את נגיפי התאים האיקריוטים מחלקים בהתאם למאכסניהם: נגיפי בעלי חיים, נגיפי צמחים, נגיפי חרקים וכדומה.

כשנגיף מדביק תא מַתאים חודר הנגיף בשלמותו, או ללא המעטפת הליפידית (המתערה בממברנת התא). בכמה מנגיפי החיידקים חודר רק החומר התורשתי לתוך התא המאכסן. אם ההדבקה "מצליחה", וסוג התא המאכסן מאפשר את התרבות הנגיף (תא מתירני - permissive), "זורם" המידע שבגנום הנגיפי לריבוזומים של התא המאכסן ושם מיוצרים החלבונים הנגיפיים. במקביל, ובהתאם לסוג הנגיף, מערכות אנזימתיות תאיות או נגיפיות משכפלות את הגנום הנגיפי במספר עותקים רב. לאחר הרכבת הקופסיות החלבוניות משתלבת בכל אחת מהן מולקולה של חומצת גרעין נגיפית חדשה. בשלב האחרון הנגיף משתחרר מהתא המאכסן, בין אם על-ידי התעטפות בחלקי הממברנה של המאכסן כשהתא נותר חי (כפי שעושים נגיפי השפעת) ובין אם על-ידי הריסתו (ליזיס, lysis) ופריצת הצאצאים החוצה (כפי שעושים מרבית נגיפי החיידקים). אם ההדבקה "מצליחה", אך התא המאכסן אינו מאפשר את התרבות הנגיף בתוכו (תא מגביל, restrictive), עלולה פעילות הנגיף לשנות את תכונות התא ובמקרים מסוימים אף להפוך אותו לסרטני (כמו במקרה של נגיף הפפילומה וסרטן צוואר הרחם).

מהו הנגיף - יצור חי או דומם?
כדי להחליט אם משהו חי, חייבת להיות הסכמה על הגדרת החיים. הפילוסופים של המדע, שלתחומם שייכת הגדרת החיים, לא הצליחו להגיע להסכמה אם הנגיף הוא חי או "חומר תורשתי עטוף". ההתייחסות הראשונית לנגיפים (בלטינית פירוש המלה virus הוא רעל) היתה כאל הצורה הפשוטה ביותר של החיים. התייחסות זו התבססה על יכולתם להתרבות במעבר ממאכסן למאכסן (וגם לגרום למחלה). שוללי חיותם של הנגיפים מסתמכים על הטענה שיכולת רבייה עצמאית היא אחת התכונות המגדירות יצור חי, טענה השנויה במחלוקת - הנגיף אינו יכול להתרבות עצמאית שכן הוא חייב מאכסן, שהוא כשלעצמו יצור חי. האם אפשר לייחס לידה ומוות, שני מושגים אחרים שמאפיינים חיים, לנגיפים? קשה לייחס אותם גם לחלק מהחיידקים, שאין חולק שהם יצורים חיים. גם הכימיה מסייעת לשוללים, שכן אפשר לגבש נגיפים כמו שמגבשים כימיקלים אחרים, ללא פגיעה בתפקודם. אי אפשר לגבש תאים ללא פגיעה בלתי הפיכה בהם.

כמעין פשרה, יש הטוענים שהנגיף הוא יצור חי רק כאשר הוא נמצא בתא המאכסן - ואז הנגיף כיצור חי הוא השילוב של התא המאכסן וההנגיף... 

ללא קשר לעמדתנו בנושא, הנגיפים הם ישויות ביולוגיות חשובות מאוד. מלבד היותם גורמי מחלות, יש להם תפקיד חשוב באבולוציה של כל היצורים החיים שאנו מכירים.

כיצד אפשר להבחין בין חיידקים לנגיפים?
כמובן שמחקר מעמיק על כל יצור (או ישות...) ייתן לנו תשובה מדויקת. אך האם יש בידינו כלים "פשוטים" יחסית להבחנה בין חיידק לנגיף?

האם גודל יכול להבדיל ביניהם? 0.5 מיקרומטר (500 ננומטר) עד 5 מיקרומטר - זהו גודלם של מרבית החיידקים. אך יש גם חיידקים קטנים (כ-300 ננומטר - ChlamydiaRickettsia ו-Mycoplasma) וגדולים (עד 700 מיקרומטר = 0.7 מילימטר, למשל חיידקי הגופרית הזוהרים, Thiomargarita namibiensis, שאותם אפשר לראות ללא אמצעי עזר).

עד לפני עשור היה מקובל לייחס לנגיפים  טווח גדלים של 350-20 ננומטרים. ואולם מאז התגלו נגיפי הענק (mimiviruses) שקוטרם מעל 800 ננומטרים. מכאן, שבין 300 ל-800 ננומטר ומעלה קיימת חפיפה בין שתי הקבוצות, והגודל אינו מכריע.

לכן, נשתמש לאבחנה בשני הבדלים ביוכימיים חשובים בין תאים בכלל (ביניהם החיידקים) ובין נגיפים:
  1. בנגיפים יש חומצת גרעין מסוג אחד בלבד, DNA או RNA. לעומתם, בכל התאים יש שני סוגים: DNA כחומר התורשתי ו-RNA, המשמש בין היתר כחומר מתווך בסינתזת החלבונים וכמרכיב של הריבוזומים.
  2. נגיפים אינם מסנתזים חלבונים - הריבוזומים של התא המאכסן הם המבצעים את הסינתזה.
אם קיימים DNA, RNA וריבוזומים - מדובר בחיידקים. אם קיימת חומצת גרעין מסוג אחד בלבד וחסרים ריבוזומים - מדובר בנגיף.

הבדלים בטיפול: אנטיביוטיקה ושאר תרופות
תאי חיידקים שונים מִתאים איקריוטיים. שוני זה מאפשר שימוש בחומרים אנטיביוטיים נוגדי חיידקים אם אתר המטרה של חומרים אלה בתא החיידקי, שונה מזה של התא האיקריוטי או לא קיים. במקרה כזה יפגע החומר האנטיביוטי רק בתאי החיידקים, ולא בתאים האיקריוטיים של התא המאכסן.
  • לחיידקים יש דופן הבנויה מחומר בשם פפטידוגליקן. פניצילינים (Penicillins), ונקומיצין (Vancomycin) וצפלוספורינים (Cephalosporins) מפריעים לסינתזת דופן החיידק. מרבית התאים האיקריוטיים חסרי דופן, וכשיש דופן תא (בפטריות ובצמחים), היא אינה בנויה מפפטידוגליקן.
  • ריפמיצין (Rifamycin) מפריע לפעילות אנזים חיידקי מסויים (פולימרז ה-RNA), אך לא למקבילו האיקריוטי.
  • טטרציקלינים (Tetracyclines), אריתרומיצין (Erythromycin), סטרפטומיצין (Streptomycin) וכלורמפניקול (Chloramphenicol), פוגעים בסינתזת חלבונים בתאי חיידקים בלבד. ריכוזים שגרתיים של האנטיביוטים מגיעים לחיידקים הנמצאים במחזור הדם ובחללים הבין-תאיים. מינון גבוה מדי של התרופות הנ"ל, אם יגרום לחדירתן לתוך התאים האיקריוטיים, יפגע גם בפעילות המיטוכונדריונים (אברונים בתא שמקורם האבולוציוני חיידקי...).
לעומת האפשרות לשבש את פעילות החיידקים, המטבוליזם הנגיפי מסתמך ברובו על המטבוליזם של התא המאכסן. מכיוון שכך, כמעט אין אפשרות להשתמש בתרופות נגד הנגיפים, כי תרופות כאלה בעצם ישבשו את המטבוליזם של התא המאכסן ושל התאים האחרים בגוף המאכסן שאינם מודבקים.

התרופות לרוב ייחודיות לנגיפים מסויימים, (כמו חדירה לתא והשלת המעטפת החלבונית) ועל פעילויות אנזימיתיות מסוימות בנגיפים מורכבים, שאמנם יש להן מקבילות בתא המאכסן אך הן אינן בשימוש הנגיף. התרופות לרוב ייחודיות לנגיפים מסוימים, או לקבוצה של נגיפים, בניגוד לתרופות האנטיביוטיות והאחרות שנוגדות חיידקים, שפוגעות בקבוצות גדולות של חיידקים (גם הטובים) ללא הבחנה.

התרופות אמנטדין (Amantadine) ורימנטדין (Rimantadine), מנטרלות את תפקוד חלבוני הקופסית החלבונית של נגיפי השפעת, ש"משחררים" מהקופסית את חומצת הגרעין (תהליך ה"השלה"). משתמשים בהם רק במקרים קשים. נגיפי שפעת החזירים, למשל, עמידים כלפיהן. Oseltamivir, (המוכרת כטמיפלו), ו-Zanamivir (הידועה בשם המסחרי Relenza) - הדומות במבנן לקולטנים של נגיפי השפעת בתא המאכסן, מעכבות את פעילות האנזים הנגיפי Neuraminidase, שנצמד אליהן, במקום לקולטנים התאיים ולא מתאפשרת יציאת נגיפי השפעת מהתא ונמנעים מחזורי הדבקה נוספים. חלק מנגיפי השפעת עמידים גם לתרופות אלה.

נגד נגיפים המשתמשים בפולימרז DNA משלהם ((אנזים בעל תפקיד חשוב בשכפול ה-DNA), המאפשר להם להתרבות מחוץ לגרעין, ולא בפולימרז תאי, משתמשים בחומרים בעל מבנה דומה (אנלוגים) לנוקלאוטידים. אנלוגים אלה הם בעלי זיקה גבוהה לפולימרז ה-DNA הנגיפי, וזיקה נמוכה לפולימרז התאי, ולכן הם מפריעים בעיקר להכפלת ה-DNA הנגיפי: Acyclovir, אנלוג של גואנין, מסייע בהפחתת התסמינים של נגיפי ההרפס; Zidovudine, אנלוג של תימידין המוכר גם כאזידותימידין (AZT), מעכב התרבות של נגיפי HIV (הגורמים לאיידס).  Lamivudine, אנלוג של ציטידין, אושר לטיפול נגד נגיפי צהבת (Hepatitis) מסוג B, ונגד נגיפי HIV, למרות זיקתם הנמוכה לפולימרז התאי, הכפלת ה-DNA בתאי המאכסן עלולה להיפגע במידת מה. פגיעה זו נסבלת בבני אדם בוגרים וניתן להתאושש ממנה. אך בנשים בהריון האנלוגים עלולים להגיע לעובר ולפגוע בהתפתחותו.

Fomivirsen, תרופה מסוג אחר, פותחה כנגד הנגיף CMV (Cytomegalovirus). זו מולקולת RNA חד גדילי, הנצמדת לאחת ממולקולות ה-RNA שליח של נגיף זה ובשל כך נמנע ייצור החלבון הנגיפי.

ובמעבדה - הבדלים מעשיים בעבודה עם חיידקים ונגיפים
אפשר לגדל חיידקים רבים מבין המוכרים לנו במעבדה על מצע גידול מלאכותי שמורכב מתמיסה המכילה מלחים ומקורות פחמן ואנרגיה. חיידקים אחרים, "מפונקים" יותר, צריכים שיהיו במצע המזון חומרים מורכבים יותר כחומצות אמינו, נוקליאוטידים, חומצות שומן וויטמינים. חיידקים אחרים צורכים תרכובות מיוחדות, המכונות גורמי גידול (growth factor), המגיעות ממקורות מסוימים ורק אם נדע לספק להם אותן, נוכל לגדלם במעבדה. חיידקים שהם טפילים תוך-תאיים נוכל לגדל רק בתוך התאים המאכסנים אותם: כך למשל מגדלים את החיידקים הגורמים לצרעת, Mycobacterium leprae בארמדילים או בכפות רגליהם של עכברים. את חיידקי העגבת,  Treponema pallidum, מגדלים בארנבות.

אפשר לגדל נגיפים - שכולם טפילים תוך תאיים, רק בנוכחות תאים מאכסנים: אפשר לגדל נגיפי חיידקים וארכאונים במצעי הגידול שבהם מגדלים את החיידקים או הארכאונים. לגבי נגיפים של תאים איקריוטיים, יש כאלה שמצליחים לגדלם במעבדה על תרבית רקמה שמקורה במאכסן המקורי, או ביצור אחר, דומה לו; ולפעמים מוצאים תחליפים, כמו תאי הקרומים של ביצי תרנגולת.

את החיידקים והנגיפים מגדלים במעבדות מחקר לצורך המחקר הבסיסי עליהם. כשמדובר בגורמי מחלות, מפיקים מהם תרכיבי חיסון לצורך התגברות על המחלה שהם גורמים לה או למניעתה.

חיידקים משמשים גם כמקורות לייצור חומרים המשמשים למטרות אחרות, בין אם חומרים שהם יוצרים באופן טבעי, ובין אם כאלה שהוחדרו אליהם בשיטות של הנדסה גנטית. גַבָּנים (יצרני גבינות) משתמשים בתהליכי הייצור שלהם בתרביות של חיידקים (ופטריות) לייצור תוצריהם. אינסולין והורמון גדילה אנושיים מיוצרים בחיידקים שהונדסו גנטית.

נגיפים מהונדסים משמשים גם כנשאים לגנים המיועדים לריפוי מחלות גנטיות.




לסיכום: חיידקים הם תאים בעלי מאפיינים ייחודיים השונים מהתאים "שלנו". נגיפים הם חומר תורשתי עטוף, שיש ויכוח לגבי הגדרתם כיצורים חיים. הנגיפים הם טפילים מוחלטים על תאים. הבדל עקרוני זה גורם לכך, שהטיפול ב"מזיקים" השונים מכל קבוצה הוא שונה. גם נגיפים וגם חיידקים משמשים כלים חשובים במחקר ביולוגי.

רשומה זו היא גרסה מקוצרת של הרשומה חיידק או נגיף.


לקריאה נוספת:

חיידק או נגיף,  דרור בר-ניר, "גליליאו" 134, אוקטובר 2009

Mimivirus: הרבה יותר מנגיף, דרור בר-ניר, "גליליאו" 120 (אוגוסט 2008);

אוכלי הצמחים - ממה הם באמת ניזונים?, דרור בר-ניר, "גליליאו" 117 (מאי 2008);

אם אין אני לי חיידקים לי, דרור בר-ניר, "גליליאו" 116 (אפריל 2008);

בקטריופגים: לקטול חיידקים זו ההתמחות שלהם, דרור בר-ניר, "גליליאו" 113 (ינואר 2008);

על חיידקים והחיים בנוכחות חמצן, דרור בר-ניר, "גליליאו" 103 (מרץ 2007);


פורסם ב"מדע גדול בקטנה" ב-21 ביוני 2016


מישויה פעמונית (Michauxia campanuloides) - משפחת הפעמוניתיים





מישויה פעמונית,Michauxia campanuloides ,  הוא צמח גבוה בעל מספר רב של פרחים גדולים, לבנים, שנטויים כלפי מטה. קוטרם כשמונה סנטימטר. עלי הכותרת מופשלים לאחור ומבליטים את שמונת האבקנים המאורגנים במבנה דמוי צינור, שדרכו בולט עמוד העלי עם שמונה צלקותיו. המישויה הוא צמח דו שנתי, בשנה הראשונה מתפתחים רק העלים, ובשנה השנייה עמוד התפרחת. הפריחה העיקרית היא בחודשים מאי ויוני.

המישויה גדלה בבתי גידול סלעיים (גם מעשה ידי אדם...), בגליל, במקורות הירדן ולמרגלות החרמון. ובמקומות נוספים בתורכיה, סוריה ולבנון.
נאספה והוגדרה לראשונה במאה ה-18 על-ידי הבוטנאי אנדרה מישו (Michaux), ועל שמו היא נקראת.

ההאבקה לרוב מתבצעת על-ידי חרקים. האבקנים מבשילים לפני עמוד העלי, ומשירים את האבקה על ה"מברשת" המקיפה את עמוד העלי. משם "אוספים" אותה החרקים. כך גם נמנעת בהתחלה ההאבקה העצמית. הצלקות הבשלות שלא הואבקו על-ידי חרקים, מתארכות ומסתלסלות עד שהן נוגעות במברשת - ואז מתבצעת האבקה עצמית.

המישויה הפעמונית בטבע נמצאת בסכנת הכחדה. המישויה תורבתה וניתן להשיגה גם במשתלות.



לקריאה נוספת

מייק ליבנה - מישויה פעמונית - צמח השדה

שיר ורד - חודש סיון – מישויה פעמונית - כלנית

מישויה פעמונית - אתר הצמחים בסכנת הכחדה בישראל