היום לפני: המדען הכי קרוב לצלחת

גידול מיקרואורגניזמים במעבדה הוא היום עניין של מה בכך. צריך לאבחן זיהום חיידקי? נוטלים דגימה קטנה מהחולה, משטח גרון למשל, מניחים על מצע גידול, וכשהחיידקים מתרבים אפשר לזהותם ולהתאים לחולה את האנטיביוטיקה היעילה ביותר. רוצים לבדוק אם תרופה יעילה? מטפטפים ממנה על תרבית חיידקים בצלוחית, ורואים היכן הם מתרבים והיכן לא. בודקים זיהום במים? כמה טיפות על מצע גידול יספקו את התשובה במהירות. אך מה שנעשה כיום מדי יום ביומו במאות אלפי מעבדות ברחבי העולם לא היה כה מובן מאליו לפני כ-120 שנה בלבד.

יוליוס ריכארד פטרי (Petri) נולד בברמן ב-31 במאי 1852. לאחר שסיים את לימודיו בתיכון, פנה ללימודי רפואה באקדמיה לרפואה צבאית. כשסיים את לימודיו ב-1876 החל לשרת כרופא צבאי. למזלו, שירותו לא היה קרבי במיוחד. הוא הוצב בבית חולים בברלין, שם מונה להיות עוזרו של המיקרוביולוג הנודע רוברט קוך (Koch). מעבדתו של קוך התמקדה בימים ההם במאמץ לבודד את חיידק השחפת, ופטרי הצטרף לניסיונות.

כדי לבודד חיידק מסוים, צריך לגדל אותו בתרבית. כשלא יודעים מה מחפשים, זורעים דגימות של חיידקים שנאספו מרקמות שונות ורואים אילו מושבות מתפתחות מהם. בכל מושבה יש מיליונים רבים של חיידקים, שקל לקחת מהם דגימה, להעביר למכל נקי, לגדל תרבית המכילה רק את החיידק הזה ואז לחקור אותו.

גידול החיידקים לא היה משימה פשוטה בתקופה ההיא. החוקרים גידלו אותם במבחנות או בבקבוקונים, בתוך מצע נוזלי. מושבות חיידקים יכולות להתפתח היטב בנוזל או על פניו, אבל טלטול קל של המבחנה יכול לערבב אותן עם חיידקים אחרים בנוזל, וגם בנטילת דגימות ממושבה מסוימת קשה מאוד שלא להזיז את פני הנוזל ולגרום לערבול.

הפתרון לבעיה היה לגדל את החיידקים על מצע מוצק שיכיל את חומרי המזון שלהם, במקום בתמיסה נוזלית. לשם כך היה נהוג להשתמש בג'לטין – חלבון לא-רעיל המשמש גם בבישול ומקנה לתמיסות מידה של מוצקות (מכאן הג'לי שאנו אוכלים, המקבל את מרקמו בזכות הג'לטין). אך השימוש בג'לטין כרוך בכמה קשיים: בראש ובראשונה, הוא מתמצק בטמפרטורות נמוכות, אבל אם רוצים לגדל חיידקים הפוגעים בגוף האדם יש לעשות זאת בטמפרטורת הגוף, 37 מעלות, ובטמפרטורות אלה הג'לטין מותך לנוזל. כמו כן, מכיוון שג'לטין הוא חלבון, חיידקים שונים מפרקים אותו ומשתמשים בו, והופכים את המצע לנוזל עכור.

ב-1881 נמצא פתרון גם לבעיה הזאת. פאני אנגלינה הסה (Hesse), רעייתו של עובד אחר במעבדתו של קוך, הציעה לגדל את החיידקים על מצע של חומר בשם אגר (Agar). זהו פולימר של סוכר המופק מדופן התא של שני סוגי אצות. האגר התגלה כבר במאה ה-17 במזרח אסיה, שם שימש להקרשת מזונות שונים ולשימורם (המילה "אגר" מקורה בשמה המָלָאִי של אחת האצות המשמשת להפקתו, אגר-אגר). במאה ה-19 הגיע החומר למערב. פאני, שגדלה בניו-יורק, נתקלה בו בילדותה במטבחו של שכן הולנדי שהגיע לארצות הברית מאינדונזיה.

פאני הייתה שותפה מלאה לעבודתו המדעית של בעלה, ולטר הסה. היא הייתה אמנית מוכשרת, ואחד מתפקידיה היה לצייר את מושבות החיידקים כפי שנראו במיקרוסקופ. הצעתה לגדל את החיידקים על מצע אגר נועדה להקל את מלאכתה ואת עבודתם של בעלה ועמיתיו, אבל בסופו של דבר שינתה את פני המיקרוביולוגיה בעולם כולו.

אבות רבים לצלוחית
שיטת הגידול שהנהיגה הסה חוללה מהפכה, אבל גם היא לא הייתה חפה מבעיות. השימוש באגר אִפשר לגדל את החיידקים על צלוחיות שטוחות ולקחת מהם דגימות בקלות ובנוחות. אך בשיטה זו התרביות הזדהמו בקלות רבה. כדי למנוע זאת, כיסו את הצלחת ב"פעמון" מזכוכית: מעין בקבוק בלי תחתית שהכיל מספיק אוויר לגידול החיידקים. הכיסויים האלה סרבלו את תהליך הגידול, תפסו מקום רב והכבידו על אנשי המעבדה. כאן נכנס לתמונה ד"ר פטרי.

הפתרון שפטרי הציע היה פשוט בתכלית: לכסות את צלוחיות הגידול בצלוחיות שקופות, מעט גדולות יותר. הוא גם יצר בצלוחית הכיסוי בליטות קטנות, שהבטיחו שהמכסה לא יאטום את צלוחית הגידול באופן הרמטי, וכך יאפשר זרימת אוויר אך יפחית מאוד את סכנת הזיהום. כיסוי זה גם אִפשר לחוקר לקרב מאוד את התרבית לעיניו (או למיקרוסקופ) בלי צורך להסיר את המכסה מהצלוחית ולחשוף אותה לזיהום אפשרי.

הצלוחיות שפיתח פטרי, יחד עם האגר שפיתחה הסה, הזניקו את תחום המיקרוביולוגיה. הן סייעו למעבדה של קוך להשלים את העבודה על חיידק השחפת ולנסות לבודד חיידקים נוספים, ועד מהרה הפכו לכלי בסיסי בכל מעבדה מיקרוביולוגית. ההמצאה הזאת הייתה כה פשוטה, עד שככל הנראה פטרי לא היה היחיד שחשב עליה.

עמנואל קליין (Klein), מיקרוביולוג קרואטי שעבד באנגליה במשך רוב חייו המקצועיים, כתב ספר לימוד למיקרוביולוגיה ותיאר בו צלוחית דומה מאוד שפיתח ב-1885, כשנתיים לפני הפיתוח של פטרי עצמו. באותה שנה פרסם חוקר אנגלי נוסף, פרסי פרנקלנד (Frankland), מאמר המתאר שימוש בצלוחית דומה. ההיסטוריה אמרה את דברה, הצלוחית זכתה לכינוי "צלחת פטרי", ושמם של שני הממציאים האחרים נשכח. נראה שהקרבה לקוך, שהיה אז האורים-ותומים של המיקרוביולוגיה בעולם כולו, תרמה את תרומתה להנצחת שמו של פטרי.

פטרי עצמו כלל לא התמקד בעניין הצלחת. אחרי שחרורו מהתפקיד הצבאי, המשיך לעבוד עם קוך בחקר חיידקים, ובהמשך רכש לו מעמד משל עצמו. הוא ניהל בית חולים לחולי שחפת, אחר כך מונה למנהל מוזיאון ההיגיינה בברלין ובסופו של דבר ניהל את מכון המחקר שבו עבד בתחילת דרכו. הוא פרסם כמה ספרים וכ-150 מאמרים מדעיים, שרבים מהם עסקו בפיתוחים ובטכנולוגיות מעבדה שונות, עד מותו ב-1921. אבל בסופו של דבר הוא זכור כיום לא בגלל הצלחותיו, אלא בגלל צלחותיו.