הכירו את הצדפות שזוללות נפט

במעמקי מפרץ מקסיקו שוכנות צדפות שמעכלות נפט – בעזרתם הנדיבה של חיידקים שחיים בתוכם. הבנת שיתוף הפעולה הזה בין חיידק לצדפה יוכל בעתיד לסייע בניקוי דליפות נפט

פרסום

לפעמים נדמה שבכוכב הלכת שלנו החיים יכולים להתקיים כמעט בכל מקום: אם זה במדבר, מתחת לקרח או במעמקי הים, נראה שכמעט תמיד אפשר למצוא בעלי חיים, גדולים או מקרוסקופיים, שהסתגלו לסביבה הייחודית שבה הם חיים ומרגישים בה לגמרי בבית.

אחת הסביבות שנדמות בלתי אפשריות לקיום חיים נמצאת עמוק באוקיינוס, 3,000 מטר מתחת לפני הים, בעומק שאפילו קרני השמש לא מצליחות לחדור אליו. בדרום מפרץ מקסיקו, בחושך מוחלט ובלחץ אדיר הגדול פי 300 מהלחץ שעל פני השטח, מתקיים עולם שלם של בעלי חיים תת-ימיים שמצאו דרכים יצירתיות במיוחד כדי לשרוד.

אזור זה נחשב לעוין גם בהשוואה לקרקעית האוקיינוס, מכיוון שהוא רצוף בהרי געש תת-ימיים שפולטים אספלט. בניגוד להרי הגעש הרגילים שאנחנו מכירים, שפולטים לבה, מהרי הגעש הנדירים האלה נובעים נפט, אספלט וגז טבעי – חומרים שבדרך כלל נחשבים לרעילים מאוד לחי ולצומח. ואילו בסביבה הבלתי אפשרית הזו משגשג עולם שלם של צדפות, ספוגים, תולעי צינור, חבצלות ים ואלמוגים.

במחקר חדש שהתפרסם בכתב העת Nature Microbiology, גילו החוקר הישראלי ד"ר מקסים רובין-בלום ושותפיו ממכון מקס פלנק למיקרוביולוגיה ימית בגרמניה שההישרדות בתנאים הקשים מתאפשרת בזכות סימביוזה (צוותאות): מצב שבו אורגניזמים שונים חיים בשיתופיות, כשלפחות אחד מן הצדדים מפיק מכך תועלת.

הסימביוזה המיוחדת שהתגלתה במעמקי מפרץ מקסיקו היא בין צדפות וספוגים לבין חיידק מסוג ציקלוקלסטיקוס (Cycloclasticus) שחי בתוך גופם. החיידקים, שחיים בתוך תאי הזימים של הצדפות, מרוויחים גישה לגז טבעי שהצדפות מסננות בעזרת הזימים שלהן מתוך המים, אותו הם מפרקים והופכים לפחמן ולאנרגיה. הצד של הצדפות בסימביוזה עדיין פחות מובן לחוקרים, וייתכן שהן ניזונות מחומרים שיצרו החיידקים מהגז הטבעי וזולגים אליהן. כך או כך, הסימביוזה המיוחדת הזו מאפשרת גם לצדפות ולספוגים וגם לחיידקים לשרוד בסביבה העוינת.

החיידק שובר הטבעות

מעבר לתגלית יוצאת הדופן, הממצאים החדשים עשויים לקדם את המחקר בנושא הטיפול בדליפות נפט. בשנת 2010 התפוצצה אסדת קידוח הנפט Deepwater Horizon במפרץ מקסיקו, אירוע שגרם לדליפת נפט מתמשכת, אשר נחשבת לאסון הסביבתי הגדול ביותר בהיסטוריה. ניקוי דליפה כזו היא תהליך ארוך, ממושך ומורכב. דרך טיפול אחת, שבה נעשה שימוש בדליפה במפרץ מקסיקו, היא שימוש בדיספרסנטים – חומרים הגורמים לפירוק השמן לטיפות זעירות, מעלים את מסיסותו במים ומאפשרים לו להתפרק בקלות רבה יותר. דרך אחרת היא שריפת הנפט – דרך שנויה במחלוקת עקב כך שהיא גורמת לזיהום אוויר ומעלה את ריכוזם של חומרים רעילים בגופם של דגים. דרך נוספת היא ניקוי ביולוגי באמצעות מיקרואורגניזמים, שמפרקים את הנפט באופן טבעי. מיקרואורגניזמים שונים מכלים נפט, ומפרקים אותו לחומרים בלתי מזיקים כמו חומצות שומן.

בסביבת האזורים שנפגעו מהדליפה במפרץ מקסיקו התגלו חיידקי ציקלוקלסטיקוס רבים, מאותו מין כמו אלה שנמצאו במעמקי האוקיינוס, אך "חופשיים" – שאינם חיים בסימביוזה עם בעל חיים אחר. חיידקים אלה פירקו פחמימנים ארומטיים רב טבעתיים (Polycyclic aromatic hydrocarbons, או בקיצור PAH) – תרכובות כימיות מסרטנות שנמצאות בנפט ומעניקות לו, בין היתר, את ריחו החזק. היכולת הזו היא שהעניקה לציקלוקלסטיקוס את שמו, שמשמעותו "שובר טבעות".

לכן, רובין-בלום היה בטוח שגם החיידקים הסימביוטיים שחקר במעמקי האוקיינוס יפרקו את החומרים האלה. עם זאת, כשהוא חשף את הצדפות לנפטלין, חומר שאולי זכור לכם מארונות הבגדים של סבתא, שהוא סוג של פחמימן ארומטי, זה לא הזיז לחיידקים, שלא הגיבו בכלל לחומר שאחיהם שחיים בצורה חופשית היו חוגגים עליו. זה היה מייאש, כמובן. "נלחמנו ונלחמנו ובסוף לא יצא כלום", מספר רובין-בלום.

הסיבה לחוסר התגובה של החיידקים הסימביוטיים התגלתה כשהחוקרים החליטו לבדוק את הגנום שלהם, וגילו להפתעתם שלחיידקים בכלל אין את היכולת לפרק פחמימנים ארומטיים. לעומת זאת, הם כן יודעים לפרק חומר אחר שמלווה נפט: גז טבעי. בניגוד אליהם, החיידקים שחיים בצורה חופשית מסוגלים לפרק גם את הפחמימנים הארומטיים וגם גז טבעי: כשיש בסביבתם גז טבעי, שהפירוק שלו דורש פחות אנרגיה, הם מעדיפים לפרק אותו, וכשכל מה שזמין להם זה פחמימנים ארומטיים, הקשים יותר לפירוק, הם ניזונים מהם, כמו שביום קיץ חם תעדיפו ליהנות מאבטיח ללא גרעינים, אבל אם במקרר יהיה רק אבטיח עמוס גרעינים שחורים, כנראה שעדיין תאכלו אותו.

פרסום

במעמקי האוקיינוס, הצדפות והספוגים אשר באופן אקטיבי מזרימים מי ים אל תוך גופם ומסננים מהם מזון,  מספקים לחיידקים שפע של "אבטיח נטול גרעין", כי בזכות הרי הגעש עשויי האספלט, סביבת המחייה שלהם מלאה בגז טבעי רב שהחיידקים יכולים לזלול בהנאה. זוהי הסיבה שבגללה הם איבדו את היכולת לפרק פחמימנים ארומטיים, בה לא היה להם צורך יותר. אז אמנם, החיידקים מקרקעית הים לא יוכלו לסייע לנו לנקות דליפות נפט, אבל ההתקדמות בחקירת הגנום והבנת התפקוד של חיידקים שמפרקים נפט תוכל לעזור במציאת דרכים לטיפול בדליפות נפט עתידיות.

רלוונטי גם בים התיכון

רובין-בלום מבטיח להמשיך וללמוד את הנושא. "אנחנו רוצים להמשיך לחקור את הסביבות האלה ולהבין יותר לעומק את הסימביוזה ואת הרכב האוכלוסיות של החיידקים שחיים בתוך הצדפות והספוגים. מעבר לכך, אנחנו יודעים מעט מאוד על הציקלוקלסטיקוס הלא-סימביוטיים (שחיים באופן חופשי במים), אלה אוכלוסיות מורכבות יותר. כשיש דליפה מופיעים המון חיידקים, וחוקרים רבים עוסקים בהבנת דרך ההתמודדות של החיידקים האלה עם דליפות נפט.

"העבודה הזו נעשתה במפרץ מקסיקו, אבל גם בארץ יש לנו סביבות דומות", מדגיש רובין-בלום. "במסגרת הדוקטורט שלי באוניברסיטת חיפה מצאנו ממש כאן בים התיכון נביעות של גז טבעי מתוך קרקעית הים. גם שם ראינו בעלי חיים שחלקם הגדול חיים בסימביוזה עם חיידקים שונים שמפרקים גופרית וגז מתאן. ייתכן שבעומקים גדולים יותר נמצאות נביעות גדולות יותר, של גז טבעי ואולי גם של נפט. כך שבסך הכל זה רלוונטי גם לנו".

 מקור כתבה ב"זווית" 

מאת : רחלי ווקס