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 |
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
אין תגובות:
הוסף רשומת תגובה