מחקר בינלאומי חדש: כיצד יוצרים שמות חדשים למיני חיידקים שהתגלו לאחרונה, ואף לכאלה שיתגלו בעתיד?

דצמבר 30, 2020
Bacterial colonies grown. Adrian Lange, unsplash.com

חיידקים התיישבו על פני כדור הארץ לאורך השנים בסביבות שונות ומשונות, מהאטמוספרה העליונה ועד לקרקע העמוקה. ההערכות משתנות לגבי מספר מיני החיידקים הקיימים כיום על הפלנטה שלנו - ממיליונים למיליארדים, ומיטב החוקרים חלוקים לגבי המספר המדויק, אם בכלל ניתן להגיע אליו. רק במעיים שלנו קיימים על פי ההערכות אלפי מינים של חיידקים, שוו בנפשכם כמה מינים קיימים בכל גוף האדם. במאה ה-18 ניסה החוקר השוודי לינאוס ליצור רשימת שמות של יצורים חיים, שכללה שם לטיני בן שתי מילים לכל מין. כך, לדוגמה, התפתחו השמות המדעיים לאדם - Homo sapiens, לאריה -  Felis leo, ולתאנה - Ficus carica. השם Escherichia coli, המקוצר לרוב ל-E. coli, נוצר בדרך דומה על ידי הבקטריולוג ד"ר אלדו קסטלני והחוקר הרפואי ד"ר אלברט ג'ון צ'למרס, ומתייחס לקבוצת החיידקים החיוניים לתפקוד מערכת העיכול האנושית.

The Next Million Names for Archaea and Bacteria

מתוך הפרסום בכתב העת

המאמצים לקודד את שמות החיידקים הגיעו לשיאם ביצירת קוד המינוח הבינלאומי לפרוקריוטים, הנקרא ICNP, הקובע את הכללים למתן שמות למינים של חיידקים או מיני ארכאונים (Archaea, "חיידקים קדמונים"). המורשת המתמשכת של לינאוס במיקרוביולוגיה ניכרת בהצלחה המדהימה של ה- ICNP בפיקוח על פרסום שמות של למעלה מ-3,400 סוגים של חיידקים וארכיאלים, ומעל 20,000 מינים של חיידקים וארכיאלים. שמות אלה מתועדים בצורה נהדרת ברשימת השמות הפרוקריוטים באתר https://www.bacterio.net.

Bacterial colonies grown. Adrian Lange, unsplash.com

 

קולוניות של בקטריות

לאחרונה נוצר מחסור בשמות חדשים לאור מספר הולך וגדל של מינים חדשים שהתגלו, אותם לא ניתן לשייך לקבוצות שמיות קיימות. החוקרים ציינו במאמרם קשיים רבים בדרך ליצירת שמות חדשים לחיידקים. המצב הנוכחי מייצר עבודה רבה לחוקרים ובעיקר קשיים מכיוון שכמעט לאף אחד מהבקטריולוגים אין מספיק ידע בשפות קלאסיות כמו לטינית ויוונית כדי להציע שמות חדשים שעומדים בדרישות הפורמליות והכללים המקובלים. אפילו המומחים הגדולים ביותר בתחום יצירת שמות לחיידקים התקשו להמציא שמות חדשים במהירות הנדרשת כדי להתמודד עם כמות התגליות. יתרה מכך, בקטריולוגים מחויבים להוראות ה-ICNP, הכוללות כללים נוקשים והמלצות מפורטות כיצד יש לנסח שמות חדשים. משמעות הדרישות המדוקדקות הללו היא ששמות חדשים חייבים לעבור בקרת איכות לשונית זמן רב לפני שהם מאושרים, זאת באמצעות מאגר מומחים שהולך ומצטמצם אשר נדרשים להכיר שפות קלאסיות ומיקרוביולוגיה עכשווית. בנוסף, "למרות פרסום של מספר מדריכים לביצוע, פערי המיומנויות בין החוקרים הביא להתפשטות של שגיאות קשות - דוגמה בולטת לכך הופיעה בשם Campylobacter pyloridis', שאף עבר אימות בכתב העת הבינלאומי לבקטריולוגיה שיטתית לפני שהיה צריך לתקן אותו על פי כללי הדקדוק הלטיני ל-Campylobacter pylori", מוסבר במאמר המדעי.

פרופ' מארק פאלן ממכון 'קוואדרם' הבריטי העלה פתרון לבעיה, תוך שימוש בגישה חדשה ומחשובית לשילוב קבוצה קטנה של שורשים לטיניים ויווניים ליצירת למעלה ממיליון שמות חדשים למיני חיידקים, שנמצאים "על המדף", מוכנים לשימוש בכל רגע נתון עבור המדענים. חמושים בשפת התכנות python יצרו פרופ' פאלן ושותפיו את תוכנת המחשב 'Great Automatic Nomenclator'" (או בקיצור GAN), המסוגלת לקלוט טבלאות של חלקי מילים בפורמט מסוים ולהוציא פלט על פי כללים מדעיים מדוקדקים. השמות שנוצרו בתהליך זה נבדקו בקפידה על ידי מומחה למינוח מיני חיידקים, פרופ' אהרון אורן מהמכון למדעי החיים באוניברסיטה העברית בירושלים, בעוד הביואינפורמטיקאי ד"ר אנדראה טלטין, אף הוא ממכון 'קוואדרם', כתב תוכנית מחשב לאוטומציה של התהליך. החוקרים בחנו שילובי קידומות וסיומות, שמות של מקומות יחודיים ושמות של מדענים בעלי-שם מהעבר, או תיאור בית הגידול או הביום שבו חי החיידק ("בעידן של מטאגנומיקה ומחקר נרחב של המיקרוביום, אנו זקוקים לשמות לסוגים חדשים עבור מאות מ'תושבי' המיקרוביום").

aharon oren

פרופ' אהרון אורן

לא לחינם שם המחקר הוא "The Next Million Names for Archaea and Bacteria". החוקרים ציינו כי "הראינו כיצד ניתן להשתמש בשימוש קומבינטורי בשורשים יווניים ולטיניים ליצירת יותר ממיליון שמות חדשים ויצירתיים לחיידקים חדשים למדע. למיטב ידיעתנו, המהלך שביצענו הוא למעשה היצירה הגדולה ביותר בתולדות המדע של שמות שניתן לתת לחיידקים".

"המיקרוביולוגיה נכנסה לאחרונה לתקופת זהב של גילויים חדשים, עם צמיחה מעריכית בזיהוי מינים חדשים בעקבות פיתוח שיטות גנומיות ומטה-גנומיות שונות. מצב זה יוצר צורך דחוף שלא נענה לקביעת שמות טקסונומיים חדשים עבור חיידקים.. האם עלינו להיות מרוצים אם נוצר מין חדש בשם UBA6965 או sp000063525? אנו מאמינים שהתשובה צריכה להיות 'לא!' מהדהד.. אנחנו טוענים שניתן לפתור את הבעיה בצורה הטובה ביותר על ידי יצירת אוטומציה של שמות חדשים ומעוצבים.. כדי לענות על הצורך הברור ליצירת מינוחים עבור מיליון חיידקים חדשים או מיני ארכאונים, אנו מציעים לזנוח את הגישה הנוכחית ובמקום זאת לכוון ליצירה אוטומטית והמונית של שמות חדשים, לצורך הקצאתם לגופים ביולוגיים שונים. האם זה בכלל אפשרי? תשובה לכך ניתן למצוא אם נחזור לתקופות הקלאסיות ליצירת צירופי שורשים של מילים בודדות מיוונית או לטינית שיתרמו לפיתוח מילים מורכבות בעלות משמעויות.. אנו מאמינים כי גישתנו משמשת כמעין מפת דרכים עבור כל מי שירצה ליצור שמות חדשים בעשרות השנים הבאות", נכתב במאמר המדעי.

עבודתם של החוקרים פורסמה לאחרונה בכתב העת "Trends in Microbiology". פרופ' פאלן, פרופ' אורן וד"ר טלטין יצרו מחסן דיגיטלי של שמות נכונים מבחינה דקדוקית, שניתן להשתמש בהם במאמרים מדעיים על פי הצורך של חבריהם הבקטריולוגים. הרשימה שיצרו כוללת שמות לחיידקים הקשורים לבעלי חיים מסוימים או מערכות חיים מסוימות - לדוגמה, ניתן להחיל שם כמו Equimonas על חיידק חדש שבודד מסוסים, ואת השם Intestinimicrobium שיכול להיות מיושם על חיידק חדש שבודד מהמעי. הם כללו גם סט שמות המכבד מדענים מפורסמים שהלכו לעולמם או שמות מהמיתולוגיה היוונית, דוגמת צ'ארלס דרווין, ווילי הניג, או שמות מהמיתולוגיה היוונית דוגמת Calypso – כדי ליצור שמות לסוגים חדשים כגון "Darwiniimicrobium", "Darwiniimonas", או "Calypsomicrobium". "ריכזנו רשימה מאוזנת רב-מגדרית של 80 מדענים ראויים והשתמשנו בתוכנה שלנו כדי ליצור 640 שמות חדשים מרשימה זו, כולל Darwiniibacterium ו- Hennigiimonas", נכתב במאמר המדעי.

"מדהים בעיניי לראות שהתוכנה שלנו, 'Great Automatic Nomenclator', מצטרפת לעולם הביג דאטה העולמי. גירסה 1.0 עדיין מצריכה איסוף מפורט של קבצי הקלט ומייצרת פלטים בסיסיים למדי שניתן לסיים על ידי עריכה ב-Excel. עם זאת, אנו צופים שהתוכנית תהפוך יותר ידידותית למשתמש ופרודוקטיבית בגרסאות הבאות", אמר פרופ' אורן וד"ר טלטין הוסיף: "מבחינתי, זו רק ההתחלה של התהליך. אנו צופים שיום אחד, הוספת שמות לחיידקים יהיה תהליך קל כמו ביצוע חיפוש בגוגל. לשמחתי, תוכנת המחשב שלנו זמינה לשימוש עבור כל מי שחפץ להשתמש בה".

לקריאת המאמר המדעי: https://www.cell.com/trends/microbiology/fulltext/S0966-842X(20)30271-7?rss=yes

לפרסומים בתקשורת

ynet: https://www.ynet.co.il/environment-science/article/rJqjP9KpD