RESEARCH

מחקר המשך של אוניברסיטת תל אביב מגלה כי המגפה הקטלנית שנחשפה בשנה שעברה ואשר השמידה את קיפודי הים באילת, התפשטה לאורך הים האדום וגלשה גם לאוקיינוס ההודי. לטענת החוקרים מה שנדמה היה תחילה כמגפה חמורה אך מקומית, התפשט מהר מאוד למגפה אזורית ומסתמן כעת כמגפה גלובלית. קיפודי הים נחשבים ל"גננים" של שוניות האלמוגים, הם ניזונים על האצות שמתחרות עם האלמוגים ומאיימות עליהם, והשמדתם עלולה לגרום לפגיעה קשה בשוניות האלמוגים ברחבי העולם.

כיצד נעלמה אוכלוסיית קיפודי ים ממפרץ אילת?

המחקר נערך בהובלת ד"ר עמרי ברונשטיין מבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז ומוזיאון הטבע ע״ש שטיינהרדט, ותלמידות המחקר לחן רוט, גל אביתר, ליסה שמידט ומאי בונומו. בנוסף, צוות שותפים בינלאומי, בהם חוקרים ממדינות האזור ואירופה לקחו חלק במחקר שהקיף אלפי קילומטרים של שוניות אלמוגים. הממצאים המדאיגים פורסמו בכתב העת היוקרתי Current Biology.

החוקרים מעריכים כי מאז דצמבר 2022, המועד שבו התפרצה המגפה במפרץ אילת, חוסלו מרבית אוכלוסיות מיני קיפודי הים שנפגעים מהמחלה בים האדום ומספר לא ידוע, שמוערך במאות אלפים, של קיפודי ים בכל העולם. עוד הם מציינים כי מאז חשיפת המגפה בשונית האלמוגים באילת – שני המינים שהיו עד אז הנפוצים ביותר במפרץ נעלמו לחלוטין.

^{צוות המחקר בהובלת ד"ר עמרי ברונשטיין}

מי יגן על 'הגננים' של שונית האלמוגים?

במסגרת מחקר ההמשך, צוות החוקרים מאוניברסיטת תל אביב זיהה בעזרת כלים מולקולריים-גנטיים את הפתוגן שאחראי לתמותה ההמונית של קיפודי הים (מהמין Diadema setosum) בים האדום: פתוגן ריסנית מסוג Scuticociliate. החוקרים מסבירים כי זהו אותו טפיל חד-תאי שנמצא אחראי לתמותה ההמונית של אוכלוסיות קיפודי הים בקריביים לפני כשנתיים ואשר הובילה לקריסת שונית האלמוגים במקום.

כאמור בדצמבר 2022, ד"ר ברונשטיין היה החוקר הראשון שזיהה תמותה המונית של קיפודי ים מסוג נזרית ארוכת קוצים, אותם קיפודי ים שחורים בעלי הקוצים הארוכים שהיו נפוצים בצפון מפרץ אילת, ירדן וסיני. בנוסף, ד״ר ברונשטיין וצוותו גילו לראשונה שהמגפה קטלנית גם עבור מינים קרובים נוספים. בעקבות התפרצות המגפה מתו אז אלפי קיפודים מוות מהיר ואלים - בתוך יומיים קיפוד בריא הפך לשלד חסר רקמה. בעקבות כך מרבית הקיפודים נטרפו בעודם גוססים וחסרי יכולת להתגונן. על פי הערכות כיום נותרו בשונית האלמוגים באילת רק פרטים בודדים של קיפודים . 

^{ה'גננים' של השונית. ארבעה מיני קיפודי ים בריאים באי ראוניון (צילום: Jean-Pascal Quod)}

ד"ר ברונשטיין מסביר שקיפודי הים בכלל, ובפרט הנזרית ארוכת הקוצים, נחשבים למיני מפתח שחיוניים לתפקוד בריא של שונית האלמוגים. הם ה'גננים' של השונית – ניזונים מהאצות ומונעים מהן להשתלט ו'לחנוק' את האלמוגים שמתחרים איתן על אור השמש.

לדבריו של ד"ר ברונשטיין, התמותה ההמונית המשמעותית והנחקרת ביותר עד היום התרחשה בשנת 1983, כאשר מחלה מסתורית שהתפשטה בקריביים מחקה את רוב קיפודי הים מהמין Diadema antillarum – קרובי משפחה של הקיפודים מאילת. בעקבות כך, האצות התפשטו ללא בקרה, הסתירו לאלמוגים את אור השמש והשונית כולה עברה שינוי מופע משונית אלמוגים לשדות אצות. כמו כן, למרות שהתמותה הגדולה בקריביים התרחשה כבר לפני 40 שנים, אוכלוסיית קיפודי הים ואיתם שוניות האלמוגים שם לא חזרו למצבם הקודם ואף נצפו אירועי תמותה חוזרים ונשנים לאורך השנים.

ב-2022 שבה המחלה והתפרצה בקריביים, כשהיא פוגעת באוכלוסיות ובפרטים ששרדו, אולם הפעם עמדו לרשות החוקרים הכלים המדעים והטכנולוגיים לפענח את הראיות הפורנזיות, וקבוצת חוקרים מאוניברסיטת קורנל זיהתה בהצלחה את מחולל התמותה כטפיל פתוגני ממשפחת הריסניות.

ממגפה מקומית למגפה קטלנית גלובלית

"זהו אסון אקולוגי מן המעלה הראשונה שמאיים על אוכלוסיית קיפודי הים בכל העולם", אומר ד"ר ברונשטיין ומדגיש: "מתברר כי התמותה ההמונית שזיהינו באילת ב-2023 התפשטה לאורך הים האדום ואף מעבר לו, בעומאן, והיא אף מכה בימים אלה באי ראוניון שבאוקיינוס ההודי".

לדבריו, מדובר בפתוגן קטלני שנישא במים ויכול להדביק אזורים נרחבים בפרק זמן קצר ביותר. אפילו קיפודים שגודלו במערכות מי-ים לצורכי מחקר במכון הבין-אוניברסיטאי באילת, או במצפה התת-ימי, נדבקו ומתו, כיוון שהפתוגן הצליח להיכנס דרך מערכות השאיבה.

^{תמותה של קיפודי ים באי ריוניון (צילום: Jean-Pascal Quod)}

"המחזה מתחת למים כמעט סוריאליסטי: לראות מין שהיה כל כך דומיננטי בסביבה מסוימת פשוט נמחק בפרק זמן של שעות. אלפי השלדים שמתגלגלים על הקרקעית מתפוררים ונעלמים תוך פרק זמן קצר ביותר, כך שאפילו ראיות למה שהתרחש קשה מאוד למצוא"

"המוות, כאמור, הוא מהיר ואלים. צוות המחקר שלנו הצליח לתעד בפעם הראשונה את כל שלבי התחלואה, מרגע ההדבקה ועד למוות הצפוי, במערכות ייחודיות שהוקמו במכון הבין-אוניברסיטאי באילת. כמו כן, עד העבודה שלנו ידעו על מין אחד של קיפודי ים שנפגע מהפתוגן הזה - המין הקריבי, וניתן היה אולי לקוות שגם אם הפגיעה חמורה, הטבע ימצא מנגנוני פיצוי כמו למשל גידול באוכלוסיות של מיני קיפודים אחרים. לצערי, במחקר החדש אנחנו מראים שגם מינים קרובים, כמו המין שקיים אצלנו בים האדום, ואפילו מינים נוספים מאותה משפחה, חשופים ורגישים למחלה", מוסיף ד"ר ברונשטיין.

ממצא מעניין נוסף שעלה מהמחקר הנוכחי מראה שהתקדמות המגפה עוברת בצירי התנועה של האדם. "כבר בפרסום הדו"ח שלנו בשנה שעברה ידענו על תמותות שמתרחשות בעקבה, אבל עדיין לא זיהינו סימנים לתמותה בסיני. הנקודה הראשונה בה הופיעו התמותות בסיני הייתה בסמוך לנמל הקטן בנואיבה, שאליו מגיעות מעבורות מעקבה בירדן. שבועיים מאוחר יותר המגפה התפשטה כבר עד לדהב. המחזה מתחת למים כמעט סוריאליסטי: לראות מין שהיה כל כך דומיננטי בסביבה מסוימת פשוט נמחק בפרק זמן של שעות. אלפי השלדים שמתגלגלים על הקרקעית מתפוררים ונעלמים תוך פרק זמן קצר ביותר, כך שאפילו ראיות למה שהתרחש קשה מאוד למצוא".

לדברי ד"ר ברונשטיין, אין כיום דרך לסייע לקיפודי הים שנדבקו או לחסנם מפני המחלה, אך יש להקים במהרה גרעיני רבייה של מינים בסיכון במערכות גידול המנותקות לגמרי מהים, כדי שבעתיד נוכל להשיבם לטבע.

"לצערי אין לנו איך לתקן את הטבע, אבל אנחנו בהחלט יכולים לתקן את עצמנו. בראש ובראשונה אנחנו צריכים להבין מה גרם להתפרצות הזו עכשיו? האם מדובר בהעברה של הפתוגן בשוגג על ידי כלי שיט? או שמא הפתוגן היה כאן תמיד, ורק שינוי בתנאי הסביבה גרם לו להתפרץ? על השאלות הללו בדיוק אנחנו עובדים בימים אלו.״

המחקר נערך בהובלת צוות חוקרים בינלאומי, בהם פרופ' מיכאל אורבך ופרופ' עודד הוד מבית הספר לכימיה בפקולטה למדעים מדויקים ע"ש סאקלר, וכן מדענים מסין, דרום קוריאה ויפן. המחקר פורסם בכתב העת Nature.

פרופ' אורבך ופרופ' הוד מסבירים שגרפן הוא למעשה שכבה בודדת של גרפיט הבנויה ככוורת של אטומי פחמן. הגרפן מתאים מאוד לשימושים טכנולוגיים, שכן מלבד החוזק המכאני יוצא הדופן שלו, בשנים האחרונות התגלו תכונות מרתקות נוספות של מבנים העשויים ממספר קטן של שכבות גרפן מפותלות ובניהן הולכת-על, פולריזציה חשמלית ספונטאנית, הולכת חום נשלטת, ועל-סיכה מבנית - מצב שבו חומר מציג חיכוך ושחיקה זניחים.

אחת המגבלות של שימוש בגרפן לצרכים של תעשיית האלקטרוניקה היא העובדה שהוא חצי-מתכתי, כלומר מחד נשאי המטען יכולים לנוע בו בחופשיות אך מאידך כמות נשאי המטען הזמינים להולכה בו היא נמוכה מאוד. מכאן שלא ניתן להשתמש בגרפן לא כמתכת מוליכה וגם לא כחצי מוליך המשמש את תעשיית השבבים האלקטרוניים.

עם זאת, אם גוזרים מתוך יריעת גרפן רחבה רצועה דקה וארוכה של גרפן, נשאי המטען הקוונטיים מתוחמים במימד הצר של היריעה, דבר שהופך אותם לחצי מוליכים ומאפשר שימוש בהם בהתקני מיתוג קוונטיים. נכון להיום קיימים מספר חסמים העומדים בפני שימוש ברצועות גרפן להתקנים ובניהם היכולת לגדל יריעות צרות, ארוכות ובעלות מבנה הדיר המבודדות מן הסביבה.

במחקר החדש החוקרים הצליחו לפתח שיטה לגידול קטליטי של רצועות גרפן צרות, ארוכות והדירות היישר בין שכבות החומר המבודד בורון-ניטריד הקסגונאלי וכן להדגים התקני מיתוג קוונטיים בעלי ביצועי שיא המבוססים על הרצועות שגודלו. מנגנון הגידול הייחודי נחשף באמצעות חשבונות דינמיקה מולקולארית מתקדמים המפותחים בקבוצות החוקרים מישראל. חשבונות אלו הראו כי חיכוך אולטרא-נמוך בכיווני גדילה מסויימים בתוך גביש הבורון-ניטריד מכתיב את הדירות מבנה הרצועה, מאפשר את גידולה לאורכים גדולים ומהווה סביבה נקייה ומבודדת לרצועה שגדלה.

החוקרים סבורים שהפיתוח מהווה פריצת דרך מדעית וטכנולוגית בתחום גידול רצועות גרפן ארוכות ישירות במטריצות מבודדות, שצפויה לפתוח את הדלת בפני מחקר ענף שיוביל לשימוש ברצועות אלו בתעשיית הננו-אלקטרוניקה.

פרופ' אורבך ופרופ' הוד מסכמים: "החשיבות של הפיתוח החדש היא בכך שלראשונה ניתן יהיה לגדל ולייצר התקני מיתוג ננו-אלקטרוניים מבוססי פחמן ישירות בתוך מטריצה מבודדת. התקנים מסוג זה עתידים לשמש יישומים טכנולוגיים רבים בהם מערכות אלקטרוניות, ספינטרוניות ואף התקני מחשוב קוונטי".

^{מימין: פרופ' הוד ופרופ' אורבך}

המחקר הייחודי נערך על ידי הדוקטורנטית מאיה שדה, בהנחייתן של פרופ' רחלי דנקנר מהחוג לאפידמיולוגיה ורפואה מונעת בבית הספר לבריאות הציבור בפקולטה למדעי הרפואה והבריאות, ופרופ' אלכסנדרה צ'ודנובסקי מביה"ס לסביבה ולמדעי כדור הארץ ע"ש פורטר. כמו כן השתתפו במחקר ניר פולמן, נירית אגאי וארנונה זיו ממכון גרטנר לחקר האפידמיולוגיה במרכז הרפואי שיבא, אילן לוי מהמשרד להגנת הסביבה, ופרופ' מייקל בראואר מאוניברסיטת בריטיש קולומביה בקנדה. המחקר בוצע בתמיכת הקרן לבריאות וסביבה והקרן הישראלית למדע, ופורסם בכתב העת היוקרתי Epidemiology.

לדברי פרופ' דנקנר: "המחקר הנוכחי התבסס על מאגר נתונים שבנינו במכון גרטנר לפני כ-20 שנה עבור מחקר אחר: 3,128 חולי לב שעברו ניתוח מעקפים בשבעה מרכזיים רפואיים בישראל, מחיפה עד באר שבע, בין השנים 2007-2004. באמצעות נתונים ממשרד הפנים מצאנו ש-1,442 (46%) מהם נפטרו מסיבות מגוונות עד שנת 2021. כעת ביקשנו לבחון עד כמה (אם בכלל) קשורה תוחלת החיים של חולי הלב לאחר הניתוח לכמות הצמחייה הירוקה בסביבת מגוריהם."

מגורים בסביבה ירוקה מעלים במובהק את סיכויי ההישרדות של חולים

לצורך המחקר הצליבו החוקרות בין נתוני כתובת המגורים של חולי הלב לבין נתונים מלווייני לאנדסאט של נאס"א המצלמים את כדור הארץ ומסוגלים לאתר את הצבע הירוק ברזולוציה גבוהה מאוד ובטווח של עד 30X30 מטר מכתובת המגורים – מה שמאפשר זיהוי צמחייה גם בתוך אזורים עירוניים. 

החוקרות מדדו את נוכחות הצבע הירוק ברדיוס עד 300 מטר סביב כתובתו של כל אחד מהחולים, והצליבו נתון זה אל מול מועדי הפטירה או השרידות של החולים, וזאת לאורך 14 שנה ממועד ביצוע ניתוח המעקפים. בהמשך ביצעו החוקרות ניתוח סטטיסטי מפורט של הנתונים, תוך התאמה למגוון רחב של משתנים: גיל, מין, מוצא אתני, מצב סוציואקונומי, הסיבה לאשפוז (ניתוח אלקטיבי, אלקטיבי למחצה, או חירום) מגורים בפריפריה/מרכז, זיהום אוויר ומרחק מגורים מהים התיכון. מהנתונים עולה שכ-90% ממשתתפי המחקר התגוררו באזורים עירוניים, 80% במישור החוף מהמרכז עד חיפה, 15% באזור ירושלים, ו-5% באזור באר שבע. 

"ממצאי המחקר רלוונטיים במיוחד בתקופה הנוכחית בישראל: הם מרמזים כי חשיפה לסביבה ירוקה עשויה להוות גורם מסייע להחלמה מטראומה"  

מספרת הדוקטורנטית מאיה שדה: "חילקנו את כתובות המגורים של החולים לשלוש קבוצות, על פי כמות הצמחייה בסביבתן, ומצאנו קשר סטטיסטי מובהק בין סביבה ירוקה לבין ההישרדות של החולים – כלומר כמה שנים הם חיו לאחר הניתוח. התוצאות העלו כי במהלך 12 השנים שלאחר הניתוח, הסיכון לתמותה של מי שחי בסביבה ירוקה מאוד היה נמוך בממוצע ב-7% לעומת מי שחי בסביבה נטולת ירוק. עוד מצאנו כי הקשר המיטיב מובהק יותר בקרב נשים, שהיוו 23% מהמדגם, והיו מבוגרות יותר בעת הניתוח (בנות 69.5 בממוצע) בהשוואה לגברים (63.8 שנים)." 

החוקרות מסכמות: "במחקר זה בדקנו שרידות של חולי לב כליליים לאחר ניתוח מעקפים, ומצאנו שמגורים בסביבה ירוקה קשורים להישרדות טובה יותר. אנחנו משערים שיש לכך מגוון סיבות: בסביבה ירוקה אנשים נושמים אוויר נקי יותר ועוסקים יותר בפעילות גופנית, האווירה רגועה, ואיכות החיים טובה יותר. יתכן שממצאי המחקר רלוונטיים במיוחד בתקופה הנוכחית בישראל: הם מרמזים כי חשיפה לסביבה ירוקה עשויה להוות גורם מסייע להחלמה מטראומה."
 

ארכיאולוגים מאוניברסיטת תל אביב מצאו פתרון לתעלומה היסטורית: מדוע, לאורך מאות אלפי שנים, בתקופה הפרהיסטורית הפלאוליתית, ההומו ארקטוס חזר וביקר פעם אחר פעם באותם אתרי חציבה וסיתות צור? הפתרון התגלה לאחרונה במסגרת מחקר בהובלת ד"ר מאיר פינקל ופרופ' רן ברקאי מהחוג לארכיאולוגיה ותרבויות המזרח הקדום בפקולטה למדעי הרוח ע"ש לסטר וסאלי אנטין, אשר פורסם בכתב העת Archaeologies. באופן מפתיע, התשובה טמונה דווקא במסלולי הנדידה של הפילים, אותם בני האדם צדו באמצעות כלי צור שיוצרו באתרי החציבה והסיתות.

^{פרופסור רן ברקאי}

פרופ' רן ברקאי מסביר: "בני אדם קדומים נזקקו לשלושה דברים: מים, אוכל ואבן. את השניים הראשונים – כל יצור חי צריך, ולשלישי האדם נזקק עקב טפרים או ניבים חדים כמו לטורפים אחרים. כדי לצוד ולבתר את בעלי החיים. השאלה היא למה אנחנו מוצאים מחשופי סלע ששימשו להפקת צור שסביבם אלפי כלי אבן, ולצידם מחשופי סלע ובהם צור שלא נוצל לייצור כלי אבן. מחקר של קבוצות ילידיות שחיו עד לא מזמן, וחלקן חיות עד היום, מלמד שציידים-לקטים רואים חשיבות גדולה למקור של האבן, למחצבה עצמה, ומייחסים לאתר עוצמה וקדושה, ומכאן שגם פולחן דתי. לאתר כזה עולים לרגל ממש, במשך דורות על גבי דורות, ומשאירים מנחות למחשוף הסלע – כל זאת כאשר לצידו מוצאים לעיתים מחשוף סלע אחר, שגם ממנו אפשר להפיק כלי אבן, אבל בו אף אחד לא נגע. אנחנו ביקשנו להבין למה, מה מיוחד באתרים הללו".

כיצד נתיבי הנדידה של הפילים השפיעו על מיקום אתרי החציבה הפרהיסטוריים?

מזה קרוב ל-20 שנה, פרופ' ברקאי ועמיתיו חוקרים אתרי חציבה וסיתות צור בגליל העליון, שם פזורים גושי צור גדולים ונוחים לסיתות במרחק הליכה מהאתרים הפליאוליתיים של עמק החולה – גשר בנות יעקב ומעיין ברוך. אף שצור מופיע בתצורות גיאולוגיות אחרות במקומות רבים אחרים, דווקא באתרים אלו ישנם אלפי מוקדי חציבה וסיתות צור, שעד לפני חצי מיליון שנה, בתקופה הפליאוליתית התחתונה, האדם הקדמון ייצר בהם כלי צור ואף הותיר בהם תשורות לאדמה.

^{ערימות חציבה וסיתות בגליל (צילום: מאיר פינקל)}

לאחר שהחוקרים מאוניברסיטת תל אביב הצליבו את מסד הנתונים של פיזור אתרי החציבה עם מסד הנתונים על נתיבי התנועה של הפילים, התגלה שאתרי החציבה והסיתות של הצור מוקמו במחשופי סלע הקרובים לצירי התנועה של הפילים.

ד"ר פינקל מסביר: "פיל צורך 400 ליטר מים ביום בממוצע, לכן יש לו נתיבי תנועה קבועים. אלה חיות התלויות באספקת מים יום-יומית, ולכן במקורות מים – גדות אגמים, נהרות ונחלים. במקרים רבים אנחנו מוצאים אתרי ציד פילים ב'מעברים הכרחיים' – כאשר ערוץ נחל או נהר עובר במעבר הרים תלול, או כאשר נתיב תנועה לאורך גדת אגם מוגבל למרחב שבין גדת האגם לרכס הרים. בד בבד, בהיעדר אמצעי שימור זמינים ובהינתן כי היו באזור בעלי חיים טורפים, הזמן שעמד לרשות קבוצת ציידים לקטים למצות את הפיל הניצוד לא היה ארוך, ולכן היה צורך להכין מראש ובקרבת מקום כלי חיתוך מתאימים בכמויות גדולות. מסיבה זו אנחנו מוצאים בגליל העליון אתרי חציבה וסיתות במרחק קצר מאתרי ביתור פילים, שיושבים על מסלולי תנועת הפילים".

בשלב הסופי של המחקר, החוקרים השוו את ממצאי המחקר מישראל למספר אתרים מהתקופה הפליאוליתית התחתונה הממוקמים באסיה, באירופה ובאפריקה, בהם גם מתקיים ה"שילוש" בין מים, פילים ובני אדם. הבדיקה נעשתה הן באתרים בהם החיה הניצודה הייתה פיל או ממותה, וגם באתרים מאוחרים יותר, בהם החיה הניצודה הייתה שונה מפיל (היפופוטמים, גמלים וסוסים).

"נראה שהשילוש הקדוש הפליאוליתי נכון באופן אוניברסלי: בכל מקום שהיה בו מים היו בו פילים, ובכל מקום שהיו בו פילים – בני אדם היו צריכים למצוא מחשופי סלע מתאימים ובתוכם יצרו אתרי חציבה וסיתות של כלי אבן כדי לצוד ולבתר אותם", מוסיף פרופ' ברקאי. "זאת הייתה מסורת: במשך מאות אלפי שנים הפילים נדדו באותו מסלול ובני האדם סיתתו אבנים באותו אתר, לא רחוק משם. לבסוף נכחדו הפילים, והעולם השתנה לעד".

מחקר חדש של בית הספר שמוניס לביו-רפואה וחקר הסרטן בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז, פיענח את מנגנון קבלת ההחלטות המורכב שמאפשר לנגיף לבחור אם להפוך אלים או להישאר ידידותי לחיידק בו הוא נמצא. באופן מפתיע, מסתבר שהנגיפים נעזרים במערכת שנועדה להגן על החיידק מפניהם. במסגרת המחקר החוקרים מראים כיצד הנגיף רותם לעזרתו את מערכת החיסון של החיידק, זו שמיועדת להילחם בנגיפים כמוהו, במסגרת קבלת החלטות זו.

אל תנשך את המארח!

המחקר נערך בהובלת הדוקטורנטית פולינה גולר, מהמעבדה של פרופ' אביגדור אלדר, בבית הספר שמוניס, ובשיתוף חברי מעבדה נוספים. המחקר פורסם בכתב העת המדעי המוביל Nature Microbiology.

בקטריופאג'ים, או "פאג'ים", הם נגיפים שמתמחים בהתקפה של חיידקים לצורכי התרבות. משמעות השם "בקטריופאג’" היא "אוכל חיידקים" ביוונית עתיקה. אולם למרות שמם התוקפני, פאג’ים רבים יכולים לאמץ מצב פעולה "רגוע", שבו הנגיף נטמע בדנ"א של החיידק ונותר רדום בו. למעשה, במקרים רבים נראה שבמצב פעולה זה, הפאג’ים יכולים אפילו לנהל מערכת יחסים של תועלת הדדית עם החיידק המארח אותם.

לדברי פרופ' אלדר, פאג’ים דווקא נוטים להעדיף להישאר במצב הרדום, שבו החיידק דואג לצרכיהם ועוזר להם להשתכפל בשלווה. כפי שהראו במחקר קודם, הם מחליטים אם להפוך לאלימים בתגובה לשני סוגי מידע - המצב הבריאותי של המארח, ואותות שנקלטים מבחוץ שמעידים על נוכחות פאג'ים אחרים בסביבה.

"פאג’ לא יכול להדביק חיידק שכבר מכיל בתוכו פאג’ אחר מאותו סוג. לכן, במסגרת קבלת ההחלטות הנגיפית, אם פאג’ מזהה שהמארח שלו נפגע אבל קולט גם אותות המעידים על כך שיש פאג’ים אחרים בסביבה, הוא יבחר להישאר אצל המארח הנוכחי, בתקווה שזה יתאושש. אם הוא לא מזהה אות מבחוץ, הפאג’ 'מבין' שייתכן שיש מקום עבורו במארח אחר בסביבה ואז הוא יהפוך לאלים, יהרוג את המארח שלו ויעבור לקורבן הבא".

מירוץ החימוש בין החיידקים לנגיפים עולה שלב

במחקר החדש, אלדר ועמיתיו פענחו את המנגנון שמאפשר לנגיף לקבל את ההחלטות הללו. "גילינו שבתהליך זה, הפאג’ בעצם משתמש במערכת שהחיידק פיתח כדי להילחם בפאג’ים", מספרת הדוקטורנית פולינה גולר. כאשר אין אותות מבחוץ המעידים על נוכחות פאג’ים אחרים בחיידקים סמוכים – הפאג’ מפעיל אסטרטגיה אחת שמנטרלת את מערכת ההגנה החיידקית נגדו. "ואז, כשמערכת ההגנה מנוטרלת, הפאג’ נכנס למצב האלים, משתכפל והורג את המארח שלו", מתארת גולר את ההתרחשויות. "אולם אם הפאג’ קולט שיעור גבוה של אותות מבחוץ, הוא בוחר באסטרטגיה השנייה, ובמקום לנטרל את מערכת ההגנה נגדו, הוא משתמש במתקפה שלה בכדי להכנס למצב השינה שלו בגנום של החיידק, בו המערכת אינו פועלת עליו יותר".

"המחקר חושף רמה חדשה של תחכום במרוץ החימוש בין החיידקים לנגיפים", מוסיף פרופ' אלדר. "עד היום, מרבית המחקר של מערכת החיסון החיידקית התמקד בעיקר בהתמודדות של חיידקים עם פאג’ים אלימים בלבד, והמנגנונים שקשורים לאינטראקציה בין חיידקים ונגיפים במצב הרדום נותרו מוכרים הרבה פחות. "גם לחיידקים יש בעצם אינטרס לשמור את הנגיפים במצב רדום, קודם כל כדי לשרוד, אבל גם כי הגנים של הפאג’ים הרדומים עשויים לתרום לתפקוד של החיידק", הוא אומר.

"הממצאים הללו מעניינים ממגוון סיבות. סיבה אחת היא שיש חיידקים, כמו החיידק שגורם למחלת הכולרה, שהופכים להיות אלימים יותר אם הם מכילים פאג’ים רדומים. בחיידקים אלה, הרעלנים העיקריים שהחיידק מייצר וגורמים לנו נזק למעשה מקודדים בגנום של הפאג’, שמשולב בדנ"א של החיידק", מסביר פרופ' אלדר. "בנוסף, פאג’'ים יכולים לשמש גם ככלים למלחמה בחיידקים ולשם כך חשוב להבין את מנגנוני הפעולה שלהם. לבסוף, אנחנו חוקרים פאג’ים כדי להבין טוב יותר כיצד נגיפים פועלים באופן כללי. גם נגיפים רבים שגורמים למחלות בבני אדם יכולים לעבור בין מצב הפעולה האלים לרדום".