מאז שנות השישים מתחולל מאבק בין החיידקים לבין המדענים מפתחי האנטיביוטיקה: האחרונים מפתחים תרופות חזקות יותר, ואילו הראשונים מצליחים לפתח עמידות חזקה יותר ויותר. באופן מפתיע, החיידקים מסתמנים כמנצחים במאבק הזה, ועמידותם אל מול האנטיביוטיקה הפכה שוב לבעיה רפואית כלל עולמית. רופאים רבים טוענים כי זוהי אחת הבעיות הבריאותיות המרכזיות של המאה ה-21. כמות זני החיידקים העמידים לאנטיביוטיקה בבתי חולים בארה"ב גדלה פי עשרה בשני העשורים האחרונים, משני אחוזים ב-1990 לכעשרים אחוזים כיום.
אחד החיידקים העמידים ביותר זכה לכינוי "חיידק בתי החולים" והוא עמיד בפני כל סוגי האנטיביוטיקה הידועים ומאיים על כל המאושפזים. המדענים מצידם נאבקים כדי לשכלל את התרופות האנטיביוטיות, אבל כדי לפתח אנטיביוטיקה חדשה דרושים השקעה של מאות מיליוני דולרים וזמן פיתוח של חמש עד עשר שנים, ואילו החיידקים מסוגלים לפתח עמידות בתוך שנה בערך. יתרה מזאת, מרגע שפיתחו החיידקים עמידות מסוימת, הם מעבירים את הידע לחיידקים אחרים באמצעות מעין קלטות מידע גנטי ומפיצים את העמידות בתוך זמן קצר מקצה העולם ועד קצהו כשהם יוצרים מעין רשת תקשורת חיידקית עולמית. נראה שגם ברעיון האינטרנט הם הקדימו אותנו.
אבל לא כדאי להרים ידיים.
פרופ’ אשל בן-יעקב מבית הספר לפיזיקה ולאסטרונומיה באוניברסיטת תל אביב, מהמובילים בעולם בחקר התנהגות חברתית של חיידקים, טוען שהדברים ניתנים לשינוי. לטענתו, הבעיה העיקרית היא שאנו נגועים ביוהרה הגורמת לנו לראות את עצמנו כ"ילד המחונן של הטבע" ולזלזל ביכולות היריב. אומנם גודלו של החיידק היחיד הוא כמיקרון בלבד, אבל סוד שרידותם המופלאה של החיידקים הוא בשיתוף הפעולה. החיידקים חיים בדרך כלל במושבות, ומספרם בכל מושבה גדול ממספר האנשים בעולם כולו. ולא מדובר באוסף מקרי של חיידקים: אסטרטגיות של שיתוף פעולה ומנגנוני תקשורת (בעיקר בשפה כימית) הופכים את המושבה לקהילה לכל דבר, עם חלוקת תפקידים שקולטת מידע מהסביבה ומבצעת עיבוד מידע מבוזר, כמעין מוח-על בעל זיכרון קולקטיבי, לצד למידה מהניסיון, תכנון לעתיד ואף קבלת החלטות משותפות.
פרופ’ בן-יעקב ועמיתיו טוענים שכדי לנצח במאבק, על האדם ללמוד להעריך את תבונת החיידקים ולפעול בהתאם.
ראה קישורים לראיון עם פרופ' אשל בן יעקב על "חוכמת ההמון" בחיידקים:
חוכמת השבט - התנהגות שיתופית מרתקת
במחקר בכתב העת המדעי האמריקני "רשימות האקדמיה הלאומית למדעים" הציגו פרופ’ בן-יעקב ושותפיו את דרכי הפעולה החדשות למאבק בחיידקים. הטקטיקה מבוססת על הכרה ביכולות היריב, כשהרעיון הוא "להכיר בחוכמת השבט של החיידקים ולנצל אותה כדי "לגרום להם להרוג זה את זה".
"תן דעתך", אומר פרופ’ בן-יעקב, "שעד לפני כארבעה מיליארד שנים שרר על כדור הארץ אקלים דומה לזה שעל מאדים - אקלים שאינו מאפשר קיום של חיים בצורתם המוכרת לנו. הופעת החיידקים על כדור הארץ גרמה תהליכים שבהדרגה הביאו את האקלים למה שהוא היום. כך סללו החיידקים את הדרך להופעת יצורים מתקדמים יותר ויותר, עד לאדם, שקיומו עדיין תלוי באופן קריטי בפעילות חיידקים.
"על המשטחים החיצוניים והפנימיים של גופנו יש חיידקים בכמות הגדולה פי עשרה ממספר התאים שלנו; רובם מתרכזים במעיים, ובלעדיהם היינו מתקשים לעכל מזון ולפתח עמידות נגד מיקרואורגניזמים גורמי מחלות. חיידקים אחרים מפוזרים על פני העור ומגנים עלינו מפני פלישת חיידקים אחרים, אלימים. אנחנו גם נעזרים בחיידקים כדי לייצר מיני מזון שונים, תרופות וחומרים אחרים התורמים לאיכות חיינו, וכן כדי לפרק את הפסולת שאנו מייצרים".
ראו קישור להרצאה - פרופ' אשל בן יעקב - "חיידקים ואינטליגנציה".
במסגרת המחקר, שנעשה בשיתוף עם ד"ר אברהם באר (כיום באוניברסיטת בן-גוריון), התברר שהחיידקים סיגלו לעצמם התנהגות "קניבלית" המסייעת להם להתמודד עם מצבי מצוקה. לדברי פרופ‘ בן-יעקב, ברגע שנחשוף את המושבה כולה לכימיקלים שהחיידקים מפרישים כדי לגרום לשכניהם להרוג זה את זה, הם יעשו את העבודה בשבילנו. זו אסטרטגיה מבטיחה, כי לא סביר שהחיידקים יפתחו עמידות לחומר שהם עצמם מייצרים.
"הקניבליזם של החיידקים מתבטא בהתנהגות שיתופית מרתקת שהמושבה מפעילה במצבי מצוקה כגון מיעוט מזון, חום עז או כימיקלים מזיקים. בתגובה, המושבה מקטינה את אוכלוסייתה באמצעות מנגנון מתוחכם המשסה חיידק ברעהו וגורם לו לתקוף אותו בנשק כימי קטלני. החיידקים במושבה מקיימים ביניהם דיאלוג כימי דק משמעויות המבטיח שחלק מהתאים ייקטלו כדי להבטיח את המשך הקיום של המושבה".
אבל איך החיידקים מקיימים תקשורת ביניהם?
"כנראה באמצעות הפרשת כימיקלים שונים המשמשים כמעין הודעות אס-אם-אס כימיות. חיידק אחד יכול, למשל, לשדר אות מצוקה לשכנו, והחיידק השכן משדר אות דומה הלאה עד שהמסר עובר בין כל חברי המושבה. לחיידקים יש יכולת מסוימת של עיבוד מידע, מה שמאפשר לחברים בקהילה לקבל החלטות משותפות. למשל, הם יכולים להחליט להפוך לרדומים יותר אם הם נקלעים למצבי מצוקה כמו מזון מועט. תהליך קבלת ההחלטות נערך באמצעות סוג של משאל עם, וכשיש רוב בקהילת החיידקים, מתקבלת החלטה".
איך גיליתם את זה?
"בדקנו מה קורה כשמגדלים שתי מושבות חיידקים זו לצד זו, האחת על מצע עשיר במזון והאחרת על מצע דל. להפתעתנו, לא זו בלבד ששתי המושבות מנעו זו מזו לגדול אל תוך אזור הגבול שבין שתיהן, אלא שהן גם גרמו את מותם של כל התאים הסמוכים לגבול במושבה השכנה. מסקנה אחרונה זו עלתה מכך שהרג התאים מעבר לגבול פסק כשנחסמה העברת מסרים כימיים בין שתי המושבות. נראה שאות שמגיע ממושבה אחת מחולל באחרת התנהגות מצוקה והיא מתחילה לדלדל את האוכלוסייה שלה. כך, כל מושבה גדלה לכיוון אחר, והמפגש ביניהן נמנע".
מושבה של חיידקים - מערכת בעלת מודעות עצמית
לדברי החוקרים, במשך מאה שנים של מאבק בין המדע לחיידקים לא העריך המדע את האויב כיאות בתהליך פיתוח תרופות, שכן החוקרים לא היו מודעים לחשיבותן של ההתנהגות השיתופית והאינטליגנציה החברתית של החיידקים. הודות לאלה יכולה המושבה ללמוד מניסיון העבר כיצד לפתור בעיות בהווה ולהפיץ את הפתרונות החדשים בקרב חבריה ובמושבות אחרות.
"החיידקים יודעים להפיק מידע מהסביבה, לדבר זה עם זה, לחלק תפקידים ולייצר זיכרון קבוצתי", אומר בן-יעקב. "באמצעות שפה כימית רבת משמעויות הם יכולים להפוך את המושבה שלהם למוח ענקי, שבכוחו לעבד מידע ולהסיק מסקנות. זו אינטליגנציה חברתית".
לדבריו, כדי לנצח את החיידקים עלינו להכיר תחילה בכך שהם אינם יצורים פשוטים, חסרי בינה ודלי יכולת כפי שנתפסו עד לאחרונה. בהחלט לא. החיידקים אינטליגנטים עד כדי כך שבתנאי מצוקה מסוגל מוח-העל של מושבתם לשנות את פעילותם של החיידקים הבודדים. השינויים יכולים להיות הן בפעילות הרשת הגנומית (הפעלה וכיבוי של גנים) והן במבנה הרשת (הזזת גנים למקומות שונים). ההנחה בדבר יכולתו של הגנום לשנות את עצמו בהתאם לבעיות שמייצרת הסביבה, מניחה במובלע שמדובר במערכת בעלת מודעות עצמית.
פרופ’ בן-יעקב מתפעל גם מהמבנים שבונים החיידקים, שאינם נופלים ביופיים מיצירות אמנות. "אלה מבנים מרהיבים", הוא מתלהב, "שמזכירים מבנים שאפשר לראות בטקסי פתיחה של אולימפיאדות או במצעדים צבאיים. הם מתקשרים בינם לבין עצמם כדי לקבוע היכן ימוקם כל חיידק וכך ליצור את המבנה הטוב והמתאים ביותר לצורכי החיים שלהם. דוגמה אחרת לאינטליגנציה הגבוהה שלהם ראינו כשגידלנו מושבות חיידקים בתנאי מצוקה: כשדיללנו את המזון שלהם ראינו שכל מושבת החיידקים מתארגנת לייצור נוזל סיכה שמנוני המאפשר לחיידקים לנוע על משטחים קשים כדי לחפש מזון. החיידקים חשים את הסביבה, מבצעים עיבוד מידע ומשתמשים בתוצאות החישוב כדי להחליט כמה נוזל צריך להפריש ובאיזה כיוון לנוע.
אז מה עושים כשהאויב חכם כל כך? פרופ’ בן-יעקב אומר שבתחבולות תעשה לך מלחמה, ולכן ראוי לנקוט אסטרטגיה של שיבוש קווי הממסר של האויב.
אנחנו רואים כיצד החיידקים עצמם נלחמים ביניהם במלחמת סייבר, כשחיידקים מסוג אחד שולחים מסרים שמשבשים את התקשורת של חיידקים אחרים. אנחנו צריכים ללמוד להשתמש באותן השיטות כדי להילחם בחיידקים מזיקים.
במחקר עכשווי, פרופ' בן יעקב מנסה ליישם את אותו העיקרון במלחמה בסרטן, באמצעות זיהוי אמצעי התקשורת של תאי הסרטן ושיבוש התקשורת בין התאים לבין עצמם.
ראו קישור לשיר סטודנטים בסגנון ראפ המוקדש לפרופ' אשל בן יעקב ומחקריו
