חיידקים פרוביוטיים למען הסביבה

קרקעות רבות, בעיקר באזורים מתועשים, עשירות בחומרים מזהמים שמצטברים בהדרגה, מחלחלים למי השתייה ואף מתנדפים לאטמוספרה. קיימות שיטות הנדסיות לטיהור קרקעות באמצעות חומרים סופחים או חומרים שמפרקים את המזהמים, אולם הן יקרות מאוד, פוגעות בסביבה ולא תמיד יעילות. מחקר חדש מציע פתרון אחר, בדמות צמחים המכילים חיידקים שמגינים עליהם מפני הרעלים ומאפשרים להם לטהר שטחים גדולים.

הפתרון לבעיה מגיע מתחום השיקום הביולוגי (Bioremediation) – שיטה שמשתמשת בבעלי חיים ובצמחים לטיהור מזהמים. בין השאר נעזרים כך בחיידקים מפרקי נפט לצמצום הנזקים של דליפות נפט, מפזרים חיידקים מפרקי חומר נפץ בשדות מוקשים וכו'.

שימוש בצמחים לטיהור (Phytoremediation) הוא שיטה שמנצלת את היכולת של הצמח לספוח מזהמים, כגון חומרים אורגניים או מתכות כבדות, מהמים והקרקע. הצמחים הללו אוגרים בדרך כלל את החומרים המזהמים ברקמותיהם, ולא פעם מתים בגלל זה תוך זמן לא רב אם לא מושיטים להם עזרה.

כך נכנסים החיידקים. אחד האמצעים שמקלים על צמחים להסתגל בהצלחה לסביבתם הוא מיקרואורגניזמים בשם אנדופיטים (תרגום: "בתוך הצמח") שחיים ברקמותיהם. האנדופיטים חיים בסימביוזה עם הצמח ומסייעים לו להתמודד עם מחלות, טורפים, מצבי מצוקה סביבתיים ואף לעודד את גדילתו. בתמורה הצמח מספק לאנדופיטים חומרי מזון ובית גידול. אפשר להקביל את זה למיקרוביוטה האנושית – חיידקים שחיים במעי האדם ובמקומות נוספות בגופנו ומשפיעים על תהליכים התפתחותיים, התמודדות עם מחלות וכו'.

קבוצת חוקרים מאוניברסיטת וושינגטון בארצות הברית המחישו לראשונה שאפשר ניתן לטהר באמצעות עצים קרקעות מזוהמות בטריכלורואתילן (TCE) – מסיר שומנים וממס אורגני שנמצא בשימוש בתעשיית ההייטק, הניקוי היבש ועוד. הסוכנות להגנת הסביבה בארצות הברית מגדירה אותו מזהם משום שהוא חודר למי השתייה ואף נפלט כגז ומסכן את בריאות הציבור.

במחקר, שפורסם בכתב העת Applied and Environmental Microbiology הצליחו החוקרים לבודד מעצי צפצפה חיידק בשם אנטרובקטר (Enterobacter), שמסוגל לפרק TCE ביעילות רבה בתנאי מעבדה. בשלב הבא הם ביצעו ניסוי שטח בעמק הסיליקון בקליפורניה, באזור שבו האדמה ומי התהום זוהמו ב-TCE. הם שתלו עצי צפצפה המכילים את האנדופיט וכאלו שאינם מכילים אותו ועקבו אחריהם במשך שלוש שנים.

כבר בשנה הראשונה, ולכל אורך הניסוי נצפה הבדל ניכר בגודלם של העצים, כך שאלה שהכילו את האנדופיט הגיעו לממדים גדולים יותר. בנוסף, ברקמות העצים שהכילו את האנדופיט היה פחות TCE ובקרקע סביב שורשיהם נמצאו יוני כלור – יסוד שכיח ובלתי מזיק שמעיד על פירוק ה-CE.

הממצא המשמעותי ביותר הוא שמי התהום במורד שטח הניסוי הכילו רק 5 מיקרוגרם לליטר TCE בניגוד למים במעלה השטח שהכילו 300 מיקרוגרם לליטר. החוקרים המחישו כך באופן מובהק שעצים שמכילים את האנדופיט החיידקי מסוגלים לטהר את הקרקע ואת מי התהום מ-TCE.

בניגוד לשיטות ההנדסיות היקרות והבזבזניות באנרגיה, שימוש בצמחים לטיהור וחיזוקם באנדופיטים המתאימים מסתמן ככלי יעיל מאוד מהרבה בחינות. זו שיטה זולה שבה הצמחים משתמשים באנרגיית השמש, כך שהיא ידידותית לסביבה ובת קיימא. בדומה להבנה שהרכב חיידקי המיקרוביוטה האנושית חשוב מאוד לבריאות האדם, נעשים כיום מאמצים להיעזר ביכולת הפרוביוטית של אנדופיטים מסוימים גם כדי לשפר את עמידות הצמחים ואת היבולים החקלאיים.