חיידקים נמצאים בכל מקום. חלקם מועילים לאדם ומסייעים בתהליכי העיכול, מייצרים ויטמינים חיוניים ואף מקנים לנו הגנה. חלקם עשויים לגרום למחלות חולפות וחלקם אף למחלות קטלניות. לא רבים יודעים זאת, אבל בדומה לאדם גם חייידקים הם יצורים חברתיים החיים כמושבות ונמצאים בתקשורת מתמדת עם סביבתם, מגיבים אליה ומשדרים מסרים. על מה חיידקים מדברים? אז גם כאן, בדומה לבני אדם, לחיידקים יש שפות "לאומיות" בין חיידקים דומים ושפות "בינלאומיות" לצורך תקשורת עם חיידקים ויצורים שונים מהם. הם מדברים בעיקר על מזון, סכנה מתקרבת, ומנהלים ביניהם "משא ומתן" על טריטוריה ומשאבים. מסרים אלו מועברים על ידי מולקולות כימיות מגוונות, שבריכוז ובעיתוי משתנים, מעבירות את המסרים השונים. מעניין לדמיין מה היה קורה אם לנו, בני האדם, הייתה היכולת להבין את שפת החיידקים? אם רק היינו מסוגלים להאזין ולהבין אותם, לבטח ידנו הייתה על העליונה במגוון תחומים - רפואה, ביוטכנולוגיה, חקלאות, מזון ועוד.
אבל רגע. למה "אם"? אנחנו בהחלט יכולים לצותת להם ולהבין אותם!
חיידקים מייצרים מגוון רחב של מולקולות בעלות פעילות כנגד וירוסים, פטריות וחיידקים אחרים. כדוגמה, אנטיביוטיקה (מיוונית: אנטי=נגד, ביוטי=חי) הינה מולקולה שבמקור מיוצרת על ידי חיידק, כאמצעי הגנה או התקפה, ופועלת כנגד חיידק אחר במנגנון מוגדר. בתהליכים ביוטכנולוגיים או כימיים, חברות התרופות מייצרות את אותה המולקולה, או דומה לה, וכך למעשה מפתחים תרופה נגישה וזמינה על פי הצורך לטיפול בכלל האוכלוסיה שחלתה עקב חדירה של חיידק מסוים.
אך אליה וקוץ בה - השימוש התדיר בתרופות אנטיביוטיות, שהורגות חיידקים, יוצר "לחץ סלקציה" - מצב שבו אוכלוסיות חיידקים הופכות לעמידות לאנטיביוטיקה בתהליך אבולוציוני. החיידקים מצליחים להתחזק ולהתבסס למרות הטיפול האנטיביוטי. התפשטות של עמידות מתרחשת גם באמצעות מולקולות תקשורת, שעוזרות לחיידקים להביע עניין בתכונה הקיימת בחיידק אחר, כגון עמידות, והעברה של חומר גנטי ש"מחסן" את החיידק מהאנטיביוטיקה במהלך שנקרא "סקס חיידקי", אשר מוביל להתפתחות עמידות רחבה כנגד תרופות. מדובר פה ממש בהעברת גנים אופקית המאפשרת לחיידקים מזן שונה לרכוש עמידות מחיידק אחר, בשונה מתהליך אבולוציוני.
ונוסף לשתי התכונות המדהימות האלה חיידקים גם יודעים לשתף פעולה יחד. בעוד היכולת של חיידק בודד לחולל מחלה ולהתמודד מול מערכת החיסון נמוכה מאוד, לאוכלוסיית חיידקים גדולה יש יכולת התקפה משמעותית בהרבה. רבים ממנגנוני ההתקפה של חיידקים מופעלים רק כאשר יש הרבה מהם, במנגנון המכונה "חישת מניין" (quorum sensing), אשר באמצעות תקשורת כימית מאפשר להם להעריך את מספרם לצורך מתקפה יעילה. אלה למעשה הסיבות לצורך התמידי לשכלל ולפתח אנטיביוטיקות חדשות, שאליהן החיידקים טרם פיתחו עמידות.
אז מה ניתן לעשות? תארו לעצמכם שבמקום להרוג את החיידקים, ניתן היה לשבש את התקשורת ביניהם, כך שהם בעצם חשים שהם לבד במערכה ולכן לא יסתכנו בתקיפה? כיום ישנן הוכחות מחקריות לכך שניתן להשפיע על האופן שבו חיידקים מפרשים את המידע המועבר אליהם ובכך להטות את התגובה שלהם כמעין "לוחמה אלקטרונית". ישנן שלוש מטרות עיקריות להפרעה בהעברת מידע בין חיידקים: פגיעה בייצור מולקולת הסיגנל, שינוי או לכידה של המולקולה, חסימה או פגיעה בקולטן המקבל את המסר (תהליך המכונה quorum quenching).
עוד ב-mako בריאות:
>> בן 31 הגיע למוקד בגלל הקאות – וזה מה שגילו
>> בלי ניתוחים ותרופות: "כך ירדתי מעל 40 ק"ג"
>> מגפת הקורונה: התעלומה הכי גדולה סביב המחלה
בשני העשורים האחרונים ניכר כי הים הינו מקור עשיר לתרופות חדשות. החומרים הראשונים (פוראנונים) שנמצאו כבעלי פוטנציאל לעיכוב חישת המניין מקורם מן הים, באצות אדומות. שם נמצא כי חומרים אלו, המופרשים מן האצה, מעכבים את המופע המופעל על ידי אותן מולקולות סיגנל כאשר חיידקים חשים שמספרם גדול דיו. כיום ישנם מגוון חומרים בעלי פוטנציאל שיבוש התקשורת עבור כמה מסלולים המעורבים ביצירת מחלה כגון: יכולת הצמדות, יצירת ביופילם (רובד חיידקים) ביטוי של מנגנוני תקיפה והפרשה של רעלנים. על כן, זאת נקודת פתיחה לפיתוח של הדור הבא של התרופות. במטרה לעכב את התפתחות המחלה, ועל מנת לאפשר למערכת החיסון להתמודד מול הפולשים על ידי כך, נחזק את מערכת החיסון, נשמר את אוכלוסיית החיידקים הטובים המגנים עלינו ונפחית את תופעת העמידות לאנטיביוטיקה שתשמור על יעילותה במקרים חמורים.
היכולת שלנו לצותת לשיחות בין חיידקים, להבין את שפתם ואפילו להתערב, הינה בחזית המדע. גישה זו מאפשרת לנו לגרום לחיידקים לבצע או להימנע מפעולות מסוימות על ידי דיבור בשפה שלהם ומגדילה את טווח הטיפול הקיים כנגד מחלות.
* ד"ר טל לוצאטו-כנען היא חוקרת במחלקה לביולוגיה ימית בבית הספר למדעי הים באוניברסיטת חיפה