מדע בדקה: איך חוקרים חיידקים עם "פק-מן"?

1. המדשדשים במבוך – גרסת מציאות למשחק מחשב

חוקרים מנורבגיה החליטו לשחזר את משחק המחשב הישן פק-מן – בעזרת יצורים חיים. הם בנו דגם של המבוך מהמשחק בקוטר של מילימטר אחד, ושיכנו בו יצורים חד-תאיים: ריסניות (Ciliophora), שוטוניות (flagellate) ואוגלינות (Euglena). לגן החיות המיניאטורי הזה הם הוסיפו רוטיפרים (Rotifera), רב תאיים ענקיים יחסית לשאר המיקרו-אורגניזמים במבוך (אורכם יותר מ-0.1 מ"מ!), שניזונים מיצורים חד תאיים אלו, ושימשו כ"רוחות הרפאים" במשחק. מלבד העובדה שהחוקרים נהנו מאוד מהעניין, היתה לניסוי גם מטרה רצינית יותר. מחקרים רבים נערכים בצלחות פטרי פשוטות, שאינן דומות כלל לסביבה הטבעית של יצורים אלה, המלאה בתעלות, חומות ומכשולים מכל הסוגים. המבוך של פק-מן אולי לא מחקה בדייקנות את הסביבה הזו, אך המכשולים הופכים את התנועה בו לייצוג קרוב יותר של חיי המיקרו-אורגניזמים בסביבה טבעית.  

(ד"ר יונת אשחר)

2. האמבה שאוכלת את המוח

ביוני השנה מתה נערה בת-18 שנדבקה בפארק מים בקרוליינה הצפונית ביצור קטלני המכונה "אָמֶבָּה טורפת מוחות" (Naegleria fowleri). המרכז האמריקאי לבקרת מחלות הודיעה בעקבות חקירה כי נמצא ריכוז גדול של אמבות אלה במי הפארק.

האמבה חיה באופן טבעי במקורות מים חמימים, וניזונה מחיידקים ומיקרואורגניזמים אחרים. לעתים נדירות היא עלולה להדביק בני אדם, כשמים נכנסים לאפם בשעת צלילה או שחיה. מהאף היא מגיעה למוח וגורמת לדלקת קטלנית. בין 1962 ל-2015 נדבקו באמבה 138 בני אדם בארה"ב – רק שלושה מהם שרדו. אחד השורדים סובל מנזק מוחי בלתי הפיך. 

הבשורה הטובה היא שאי אפשר להידבק באמבה משתיית מים שהיא נמצאת בהם. כמו כן, חיטוי מים בכלור ובקרינה אולטרה-סגולה יעיל נגד האמבות. במקרה של הפארק בקרוליינה הצפונית התברר כי המאמץ שלו להקנות מראה טבעי לבריכות, הכולל קרקעית חולית ועלים במים, פגע ביעילות החיטוי ואיפשר לאמבות להתרבות.

אפשר להפחית מאוד את הסיכון להדבקה בעזרת תחזוקה נכונה של מערכות חיטוי, קירור המים בעיקר - הימנעות מטבילת הראש במקורות מים חמימים ומשאיפה המים דרך האף.

(ד"ר נעם לויתן)

3.   המגן החי של הכוורת

אקרית הוורואה (Varoa) היא טפיל של דבורי דבש, המוצץ את ההֶמוֹלִימְפַה שלהם (הנוזל המקביל לדם אצל חרקים) ועלול לגרום להכחדת מושבות שלמות של דבורים. האקרית התפשטה מאסיה והיא פוגעת קשות במושבות של דבורת הדבש האירופית (Apis Mellifera). לעומת זאת, דבורת הדבש האסייתית (Apis cerana) – המאכסנת המקורית של האקרית –  מצליחות לשרוד ולהתגבר עליה. חוקרים משוויץ, מתאילנד ומסין מדווחים בכתב העת Scientific Reports, כי המושבות של דבורת הדבש האסייתית  מתגברות על אקרית הוורואה דווקא משום שהפרטים רגישים יותר לטפיל.

האקרית מתרבה על גבי הגלמים של הדבורים, המתפתחים בכוורת בתאים אטומים. כאשר הגולם הופך לדבורה בוגרת והיא יוצאת מהתא, האקריות יוצאות יחד איתה ומדביקות דבורים נוספות. הגלמים של דבורת הדבש האסייתית פגיעים מאוד לאקרית.הגלמים המודבקים מתפתחים לאט מאוד, ורבים מהם מתים. נוסף על כך, במקרים רבים דבורים במושבה מזהות את הגלמים המודבקים ומשליכות אותם מהכוורת, וההתפתחות האיטית של הגולם מעניקה להן חלון הזדמנויות ארוך יותר לעשות זאת.  כשהגולם מת, בתא בכוורת או לאחר שהושלך החוצה, האקריות המטפילות אותו מתות גם הן וכך ניצלת הכוורת בזכות רגישות הגלמים.  

(ד"ר נעם לויתן)

תמונה: Vincent Dietemann, Agroscope

4. לנקות את האוויר בעזרת פסולת

פחמן דו חמצני הוא אחד מגזי החממה, הגורמים להתחממות כדור הארץ. מפעלי תעשיה וכלי רכב פולטים כמויות גדולות של פחמן דו חמצני, ובשנים האחרונות מנסים מדענים ויזמים רבים, לפתח שיטות ללכידתו מהאטמוספירה, לאגור אותו ביעילות ואף להפוך אותו לדלק. חוקרים מאוניברסיטת יורק בבריטניה דיווחו לאחרונה על דרך חדשה ללכידת פחמן דו חמצני, המבוססת על פחמילנים, חומרים המורכבים משילוב של פחמן ועמילנים (starbons) ואפשר להפיקם מפסולת אורגנית. הפחמילנים הם בעלי מבנה ספוגי והחללים שבהם סופחים פחמן דו חמצני בלי צורך בחימום לטמפרטורות גבוהות, וכך לוכדות פחמן דו חמצני בצורה יעילה, מהירה וזולה יותר משיטות אחרות. לשיטה יש יתרונות רבים, אך עדיין לא ברור אם היא כדאית מבחינה כלכלית ואכן תזכה ליישום רחב.

(לביא ביגמן)

5. התקווה לחולי סוכרת: לבלב מלאכותי 

סוכרת מסוג 1 היא מחלה שבה הגוף תוקף את תאי הבטא בלבלב, התאים האחראים על ייצור אינסולין, המפרק את הסוכר בדם. החולים נעזרים כיום בשני מכשירים, אחד שעוקב אחר רמות הסוכר בדמם ושני שמחשב את כמות האינסולין שעליהם להזריק. חוקרים מאוניברסיטת קיימברידג' באנגליה שוקדים על פיתוח לבלב מלאכותי, שיכיל את שתי הפונקציות הללו במכשיר אחד. המכשיר מורכב מחיישן הצמוד לעור, ומשולב בהתקן אחד עם משאבה המזריקה אינסולין. החיישן מחדיר מחט לעור, מודד את רמת הגלוקוז ומשדר את הנתונים ליחידת עיבוד (רסיבר). התוכנה משדרת למשאבה הוראות כמה אינסולין להזריק. ההתקן גם אמור לעבוד בשילוב עם תוכנה לניתוח הנתונים, למשל בטלפון החכם של החולה. המפתחים מקווים להתגבר על הבעיות והקשיים הטכניים, ובתוך שנתיים להוציא לשוק את המכשיר החדש.  

(יעל גרופר)