וריח הגופרית על המים

משרשרת המזון הימית ועד החמצן שאנו נושמים – חייהן ומותן של פריחות הענק בלב האוקיינוס משפיעים מאוד על החיים בכדור-הארץ. מדעני מכון ויצמן למדע גילו באחרונה כי היעלמותן המהירה של הפריחות המורכבות מטריליוני אצות חד-תאיות המכונות פיטופלנקטון, מתאפשרת הודות ל"שיתוף פעולה" קטלני בין נגיף לחיידק. כפי שדווח בכתב-העת המדעי Science Advances, המחקר מעלה אפשרות כי האצות עצמן תורמות לחיסולן באמצעות חומר גופריתי שהן מייצרות.

פרופ' אסף ורדי מהמחלקה למדעי הצמח והסביבה במכון וחברי קבוצתו אפיינו בעבר לעומק את מותן של האצות בעקבות הדבקה נגיפית. עם זאת, לאורך זמן, אפשר היה לצפות כי האצות יפתחו עמידות לנגיף. מכיוון שהיעלמות הפריחות מהירה וחדה, המדענים שיערו כי מעורבים כאן גורמים נוספים. פרופ' ורדי ותלמידת המחקר נעה ברק-גביש החליטו לחפש אחר אותם גורמים במיקרוביום של הזואופלנקטון, הניזונים באופן בלעדי מהפיטופלנקטון.

זנים שונים במקצת של פיטופלנקטון בתוך אותה פריחה יכולים להגיב בדרכים הפוכות לאותם מחוללי מחלות. לפיכך, מתקפה כפולה – נגיפית וחיידקית – עלולה לחסל את הפריחה ואף למנוע מזני האצות לפתח עמידות לאורך זמן"

ברק-גביש וד"ר מיגל פראדה, שהיה בשעתו חוקר בתר-דוקטוריאלי בקבוצתו של פרופ' ורדי, גילו כי המיקרוביום של הזואופלנקטון, הכיל, מלבד הנגיף, גם זן מסוים של חיידק. כאשר ברק-גביש גידלה את הפיטופלנקטון ואת החיידק ביחד במעבדה, היא ראתה שהשניים צמחו תחילה במהירות זה לצד זה, אך בשלב מסוים התרבות החיידק נסקה – בעוד תאי הפיטופלנקטון החלו למות. החוקרים שמו לב גם שפיטופלנקטון שהיה עמיד להדבקה נגיפית נכנע בקלות רבה יותר לחיידק ולהפך. מסביר פרופ' ורדי: "זנים שונים במקצת של פיטופלנקטון בתוך אותה פריחה יכולים להגיב בדרכים הפוכות לאותם מחוללי מחלות. לפיכך, מתקפה כפולה – נגיפית וחיידקית – עלולה לחסל את הפריחה ואף למנוע מזני האצות לפתח עמידות לאורך זמן".

החיידק שייך למשפחת הסולפיטובקטר (Sulfitobacter), שרבים מחבריה מתמחים במטבוליזם של גופרית. לגמרי לא במקרה, הפיטופלנקטון מייצרים את תרכובת הגופרית DMSP. פרופ' ורדי, יחד עם פרופ' דן תופיק מהמחלקה למדעים ביומולקולריים במכון ותלמיד המחקר המשותף שלהם, ד''ר אוריה אלקולומברי, בודדו וזיהו בעבר את האנזים שבעזרתו האצה משתמשת ב-DMSP לייצור התרכובת הנדיפה DMS אשר מקנה לים את ריחו האופייני ואף תורמת להיווצרות עננים באטמוספרה. שני החומרים, DMSP ו-DMS, אחראים לתפקודים רבים בתאי האצה, בין היתר כמעין "אינפו-כימיקלים" –  מולקולות כימיות אשר מעבירות מסרים בין תאים המצויים בסביבה הקרובה.

במחקר הנוכחי נמצא כי ל-DMSP תפקיד מרכזי ביחסים שבין החיידק לפיטופלנקטון. זני האצות שהפיקו את מרב ה-DMSP היו אלה הנתונים בסיכון הגבוה ביותר להיפגע מהדבקה חיידקית. החיידק אשר ניזון מ-DMSP, משחרר חומר אחר, מתאנתיול, בעל ריח חזק של גבינה בשלה. "במקום הריח האופייני של הים הופיע ניחוח חריף שמעיד על מותן הקרב של האצות", אומרת ברק-גביש. "אנו משערים כי ליחסי הגומלין הללו יש השלכות לא רק על גורל פריחות האצות, אלא גם על מחזורי גופרית ופחמן באוקיינוסים, ולכן אנו סקרנים להבין את התהליך – מהמנגנון התאי ועד להשפעות רחבות ההיקף על הסביבה הימית", אומרת ברק-גביש.

בימים אלו מאפיינים החוקרים את המנגנון שבאמצעותו הורג החיידק את האצה וכיצד DMSP מעורב בו. "הבנת המנגנון התאי והמולקולרי של האינטראקציה תאפשר לנו לגלות סמנים ביולוגיים, שלאחר מכן ישמשו אותנו על מנת לשפוך אור על ההשפעה האקולוגית של יחסי הגומלין הללו על פריחת האצות בסביבה הטבעית, שמעניינת אותנו יותר מכל", אומר פרופ' ורדי. לשם מטרה זו, יצאה משלחת מחקר בקיץ האחרון, שכללה מדענים מאירופה ומארה''ב בהובלתו של פרופ' ורדי, כדי לחקור את השפעת האינטראקציות עם חיידקים ונגיפים על הדינמיקה של פריחות האצות בפיורדים בנורווגיה, בית הגידול הטבעי של פריחות אלו.

במחקר השתתפו גם ד"ר צ'ואן קוּ, ד"ר סרגיי מליצקי ופרופ' אסף אהרוני, מהמחלקה למדעי הצמח והסביבה במכון, וד"ר סטפן גרין מאוניברסיטת אילינוי בשיקגו.