החוקרת שנכנסה לראשם של החיידקים

איך חיידקים מקבלים החלטות? האם יש להם "מוח", יכולת חשיבה? איך קורה שלפעמים הם מתאבדים למען החברים שלהם? ואיך הם מתפקדים בתנאים קשים? שאלות כאלה, שמזכירות שאלות באנתרופולוגיה של חברות אנושיות, נמצאו בלב העשייה המדעית של החוקרת פורצת הדרך חנה אנגלברג-קולקה מהאוניברסיטה העברית בירושלים, שהייתה מחלוצות המיקרוביולוגיה המולקולרית בישראל. בשבוע שעבר התבשרנו על פטירתה בגיל 92. היא הותירה אחריה ידע ייחודי ורב, שנצבר במשך למעלה משישים שנות מחקר.

מווינה לירושלים

שום דבר בירושלים של שלהי שנות ה-30 של המאה הקודמת, לא העיד על הנתיב שבו עתידה לצעוד בבגרותה הילדה תכולת העיניים חנה אנגלברג. כמו יהודים רבים בימים ההם, חנה ובני משפחתה נאלצו לברוח מווינה בירת אוסטריה סמוך לפרוץ מלחמת העולם השנייה. יחד עם חנה עלו ארצה אחיה משה, אביה נתן, שהיה דוקטור להנדסה כימית, ואימה ציפורה לבית וקסמן, מורה. 

בסרט "גלות ומצוינות: הכיתה של 38'", בבימויו של חתן פרס נובל לפיזיקה אנטון ציילינגר (Zeilinger), סיפרה אנגלברג-קולקה על הלך הרוח בביתה לפני העלייה ארצה. "רצינו לעלות עוד ב-1933", סיפרה. "אבי ראה את היטלר צועד ואמר, 'האיש הזה הולך להרוס את העולם'. אבל אימי אמרה, 'מדוע נעזוב ונלך לגור במדבר?'" בסופו של דבר הם עלו לארץ בספטמבר 1939, כשנה אחרי שגרמניה הנאצית סיפחה אליה את אוסטריה בלי כל ירייה.

חיי המשפחה בארץ ישראל לא היו קלים. "אבא שלי היה כימאי מלא דמיון", סיפרה לי אנגלברג-קולקה לפני כשנתיים. "במותו היו לו הרבה פטנטים, אבל איש לא עמד מאחוריהם.  אבי טען שהוא יודע את סודם של הכינורות של סטרדיווריוס וייחס את צלילם הייחודי ללכה שהוא למד להכין וציפה בה כינורות... זה באמת השביח את צליל הכינור.

"אבי היה מאוד מוזיקלי ומכאן בא הכישרון המוזיקלי שלי. כשהייתי בת 5, עוד בווינה, ידעתי בעל פה את כל הסימפוניות של בטהובן. לעומת זאת אימי לא הייתה מוזיקלית בכלל, אבל היה לה הרבה הומור. היא טענה שהיא לא יודעת להבחין בין פסנתר לכינור. כך שאף על פי שמצבנו הכלכלי היה קשה מאוד, אחי ואני גדלנו באווירה מאוד חיובית."

בשנות ה-40 עברה משפחת אנגלברג לתל אביב, וחנה למדה בתיכון עירוני א' והייתה חברה בתנועה המאוחדת, שממנה צמחה בהמשך תנועת "הנוער העובד והלומד". הכישרון המוזיקלי הביא אותה ללמוד נגינה בכינור באקדמיה למוזיקה ומחול בירושלים, שם למדה אצל הכנר היהודי-הונגרי לורנד פניבש. אחת מחברותיה לספסל הלימודים הייתה נעמי שמר.

בשנות ה-40 עברה משפחת אנגלברג לתל אביב, וחנה למדה בתיכון עירוני א' והייתה חברה בתנועה המאוחדת. התיכון במבנה המקורי שלו, ברחוב מזא"ה | ויקימדיה, Kippi70

את תהיי חוקרת!

אחרי תום שירותה הצבאי בנח"ל, בגרעין שנשלח לקיבוץ הצעיר דאז מעיין ברוך, החלה אנגלברג-קולקה את לימודיה באוניברסיטה העברית. כעבור שנים רבות היא סיפרה, "רציתי ללמוד רפואה. אמא שלי אמרה, 'חנה – את תהיי חוקרת! למה לך ללכת בדרך הקשה וללמוד קודם רפואה, אם אחר כך בין כה וכה תהיי חוקרת?'". על בחירתה לקבל את עצת אימה פיצה בהמשך אחיה הצעיר, כשהלך ללמוד רפואה ועבד במשך שנים רבות כרופא מנתח.

היא למדה לתואר ראשון ושני בביוכימיה ובמיקרוביולוגיה, במסלול ישיר שהיה נהוג אז במוסד הירושלמי. ב-1958 החלה את הדוקטורט בתחום הבקטריולוגיה בקמפוס הדסה עין כרם של האוניברסיטה. מחקרה התמקד במנגנון פעולתה של האנטיביוטיקה סטרפטומיצין. הסטרפטומיצין נחשבה בין השאר לתרופה הראשונה נגד מחלת השחפת, אך המחקר של אנגלברג-קולקה התמקד דווקא בהשפעת הסטרפטומיצין על ייצור חלבונים אצל חיידקי E. coli.

אנגלברג-קולקה המשיכה לפוסט-דוקטורט בקולג' אלברט איינשטיין לרפואה בניו יורק, שנחשב גם כיום למוסד מחקרי מהשורה הראשונה. בשובה ארצה היא השתלבה כחוקרת באוניברסיטה העברית, וב-1968 התקבלה רשמית לסגל הפקולטה לרפואה. בכך היא הייתה לאחת הנשים הראשונות בסגל האקדמי של הפקולטה. ב-1985 מונתה לפרופסור מן המניין, ובמחצית השנייה של שנות ה-90 עמדה בראש המחלקה לביולוגיה מולקולרית.

מחקריה נעו במשך השנים בין כמה אפיקים. המשותף לכולם היה העיסוק שלהם בהתנהגות של חיידקים בקבוצה ובתהליכי קבלת ההחלטות שלהם, בדגש על מנגנוני מוות. ממחקריה התברר כי לחיידקים יש חיי חברה שוקקים. כשהם מגיעים למצבי קיצון – למשל מול אנטיביוטיקה שנועדה להשמיד אותם, הם מגיבים בדרכים קיצוניות הולמות.

בתוך התא של חיידקי E. coli מצויים שני חומרים שהיא כינתה MazE ו-MazF. המבנה של חלק מחלבון MazE | מתוך המאמר Zorzini et al., 2015

מנגנון ושמו "מה זה?"

בספרו "הגן האנוכיי" כתב האתולוג ריצ'רד דוקינס (Dawkins), "אנחנו מכונות שרידה ותו לא – כלים רובוטיים שתוכנתו בעיוורון כדי לשמר את המולקולות האנוכיות הקרויות גֵנים". באופן דומה להפליא, כשמושבת חיידקים פוגשת אנטיביוטיקה, חבריה מתמודדים עם לחץ הישרדותי עצום. ואז הם "חושבים" לעצמם, איך נשרוד? התשובה, כפי שגילתה אנגלברג-קולקה, היא ש-90 אחוז מחברי המושבה מתאבדים, כדי להציל את עשרת האחוזים הנותרים.

למנגנון המוות התאי המתוכנת הזה אצל חיידקים, ששונה מאוד במהותו ממנגנון המוות התאי הקודם שהיה מוכר למדע, העניקה אנגלברג-קולקה את השם המשעשע "מה זה?" – רמז להפתעה שחשה כשגילתה את קיומו. התברר לה כי בתוך התא של חיידקי E. coli מצויים שני חומרים שהיא כינתה MazE – כלומר "מה זה" בתרגום לאנגלית ובדרך הכתיבה המדעית המקובלת – ו-MazF, פשוט משום ש-F בא אחרי E באלפבית האנגלי. הצמד הזה כולל רעלן ואנטי-רעלן, שבתנאים רגילים נקשרים זה לזה ולא עושים דבר. אך כשהחיידק בא במגע עם אנטיביוטיקה, האיזון בין שני החומרים מופר, והרעלן משתחרר ומחסל את החיידק.

כשאנגלברג-קולקה ושותפה למחקר גד גלזר גילו את המנגנון הזה ב-1996, הם ייסדו בכך תחום מחקר חדש בשדה הביולוגיה המולקולרית. בשנים הבאות הם זיהו בדיוק רב מהם תנאי המצוקה שמפעילים את המנגנון הזה, כולל אנטיוביוטיקות, קבעו את המבנה התלת-ממדי של האנטי-רעלן MazE, חקרו את התכונות התרמודינמיות שלו ועוד.

כמו כן גילתה אנגלברג-קולקה שבתנאי מצוקה מופעלת אצל החיידקים מערכת תרגום גֵנים שונה לגמרי מהמערכת הרגילה שלהם, כלומר מנגנון חלופי שבורר אחרת את הגֵנים שיפעלו בתא, וכך מוביל את החיידק לייצר חלבונים אחרים – מעין קוד לשעת חירום. את המחקר הזה ערכה אנגלברג-קולקה יחד עם החוקרית האוסטרית איזבלה מול (Moll) מאוניברסיטת וינה. שנים אחדות אחרי פרסום ממצאיהן בכתב העת Cell זכתה החוקרת הישראלית לשוב לארץ הולדתה בכבוד של מנצחים, ולקבל מאוניברסיטת וינה תואר דוקטור לשם כבוד לרגל שנת ה-650 לייסודה.

החוקרת הישראלית זכתה לשוב לארץ הולדתה בכבוד של מנצחים, ולקבל מאוניברסיטת וינה תואר דוקטור לשם כבוד. אנגלברג-קולקה בטקס | © Universität Wien

ממניין למניין באותו עניין

חידוש נוסף הרשום על שמה של אנגלברג-קולקה היה זיהוי הפפטידים (שרשראות חלבוניות קצרות) הראשונים שמשמשים חיידקים בחישת מניין (Quorum Sensing). מדובר באופן הדרמטי שבו ההתנהגות של חיידק בודד משתנה כשהוא נמצא בקהילה לצד חיידקים אחרים. מושבות חיידקים מנהלות בתוכן תקשורת בלתי פוסקת באמצעות מולקולות קטנות שעוברות מחיידק לחיידק. הפעולה שלהן משולה להנפת דגלים לצורך העברת מסרים פשוטים כמו "צריך לעבור למצב רדום", או "הגיע הזמן להאט את קצב ההתרבות שלנו". במקרה שאותו חקרה, הפפטידים הודיעו כי "יש להפעיל את מנגנון המוות התאי המתוכנת", שיאפשר להציל חלק קטן מהאוכלוסייה לטובת שרידות הכלל. אנגלברג-קולקה אף זיהתה כי למולקולות הללו יש פוטנציאל להפוך לסוג חדש של אנטיביוטיקה, שתהיה יעילה נגד מחלת השחפת.

חנה אנגלברג-קולקה המשיכה לעבוד ללא לאות גם אחרי צאתה לגמלאות, דרוכה תמיד לקראת הגילוי המדעי הבא. בשנת 2018 הוענק לה פרס א.מ.ת. בגנטיקה. בריאיון לרגל זכייתה היא ציינה, "הדרייב שלי הוא [לחוות] הרגשה מיוחדת שגורמת הכי הרבה שמחה. אתה הראשון שרואה משהו בעולם... זה כמו שאתה שט בספינה ומגלה ארץ. זו תחושה שקשה לתאר, של חדווה".

אנגלברג-קולקה הייתה נשואה שנים אחדות לפסל יליד צ'כוסלובקיה דן קולקה, שנפטר ב-1979, ולא היו להם ילדים. בלכתה היא הותירה תלמידים רבים שעבדו במעבדתה, ובהם מספר ראשי קבוצות מחקר עצמאיות בארץ ובעולם. בנוסף, השאירה חנה אחריה דורות של סטודנטים באוניברסיטה העברית אותם לימדה בצורה מעוררת השראה את הבסיס המולקולרי להתנהגות של חיידקים. חנה פרצה דרך, יסדה תחום ובעיקר תרמה ידע מדעי ורפואי יקר ערך שעתיד להשפיע עוד רבות על בריאות בני האדם.

תודה לד"ר אילנה קולודקין-גל ולפרופ' איתי בנהר על ההערות לכתבה.