check
מחקר חדש של ד"ר יונתן פרידמן מהפקולטה לחקלאות מזון וסביבה חושף איך אינטראקציות בין חיידקים יכולות לחזות שינויים אבולוציוניים במיקרוביום | האוניברסיטה העברית בירושלים

מחקר חדש של ד"ר יונתן פרידמן מהפקולטה לחקלאות מזון וסביבה חושף איך אינטראקציות בין חיידקים יכולות לחזות שינויים אבולוציוניים במיקרוביום

1 יוני, 2021
Image by RSunset from Pixabay

כל אורגניזם בכדור בארץ, חיה, צמח או סביבה, הוא בית לחברות חיידקים מורכבות, הידועות בכינוי המיקרוביום. לחברות חיידקים אלו יש השפעה מכרעת על בריאותם של המאחסנים שלהם, ועל תפקודן של מערכות אקולוגיות גלובליות מכיוון שהן מעורבות במגוון רחב של תהליכים חשובים, דוגמת דישון קרקעות ופירוק מזון במערכת העיכול של בני אדם ובעלי חיים. לכן, בשנים האחרונות, מושקעים מאמצים רבים בהנדסת חברות חיידקים סינטטיות, שלא נוצרות באופן אורגני, בעלות הרכב חיידקים שנבחר על מנת לבצע פעולות מועילות כמו נטרול מזהמים סביבתיים, פירוק פסולת, ועיכוב של מחוללי מחלות.

למרות הרכב המיקרוביום שנבחר בקפידה, חיידקים עוברים אבולוציה מהירה שעלולה לשנות באופן משמעותי את החברות שתכננו ולפגוע בפעילותן המיועדת. אף כי חשיבותם של תהליכים אבולוציוניים של חברות חיידקים להרכבן ידועה, התחום כמעט שאינו נחקר. לכן, למרות שידוע שהאבולוציה של החיידקים משפיעה, לא ברור עדיין איך וכמה השינוי לתפקוד של המיקרוביום משמעותי והאם הוא ניתן לחיזוי. ד"ר יונתן פרידמן יחד עם הדוקטורנט ניתאי מרוז מהמחלקה למחלות צמחים ומיקרוביולוגיה בפקולטה לחקלאות מזון וסביבה באוניברסיטה העברית, בדקו במחקר חדש שפורסם בכתב העת הנחשב Nature Communications  האם השינויים האבולוציוניים של חברות חיידקים הם מרחיקי לכת ועד כמה ניתן לחזות את השינויים הללו בכ-400 דורות של חיידקים.

יונתן פרידמן

המחקר נערך באמצעות אבולוציה ניסויית, בה לוקחים חיידקים ומגדלים אותם דורות על גבי דורות בתנאי מעבדה מבוקרים ולומדים כיצד הם משתנים לאורך זמן. "לרוב, ניסויים כאלו נעשים עם מין אחד של חיידקים, בבידוד ממינים אחרים שיכולים להשפיע על האבולוציה שלו", אומר ד"ר פרידמן. "במחקר שלנו ביצענו ניסויי אבולוציה על חברות שמורכבות ממספר מינים, ולא על מין אחד בבידוד. על מנת להבין עד כמה התצורות כלליות, ולא ספציפיות לחברה מסוימת, ביצענו ניסויי זהה על עשרות חברות חיידקים שונות". כל חברה עברה אבולוציה במשך כשלושה חודשים, שעבור החיידקים מייצגים כ-400 דורות.

החוקרים הראו שהרכב המינים של חברת חיידקים על פי רוב משתנה משמעותית בגלל אבולוציה תוך פחות משלושה חודשים, עובדה שצריכה להילקח בחשבון בתכנון חברות חיידקים לצרכים ביוטכנולוגיים. עם זאת, השינויים שהתרחשו חזרו על עצמם במקרי בוחן שונים וקרו בכל פעם שאותם מינים עברו אבולוציה יחד. בנוסף, הראו החוקרים ששינויים שמתרחשים בחברות פשוטות שמכילות צמדי מינים, יכולות לחזות את השינויים שקורים בחברות מורכבות יותר שכוללות את אותם מינים.

"מעבר להיותו מחקר בסיסי אשר עוזר לנו להבין את החוקיות של אבולוציה של חברות חיידקים, למחקר יש השלכות יישומיות רבות" מסביר ניתאי. "תוצאות המחקר שלנו רלוונטיות לכל תחום שמשתמש בהנדסת מיקרוביום ושימוש בחברות חיידקים, כמו רפואה, חקלאות וביוטכנולוגיה. חשוב להבין את השינוי של המיקרוביום בעקבות האבולוציה על מנת לתכנן חברות באופן רציונלי שיתאם את הצרכים של המפתחים. החדשות הטובות הן שהשינויים בדרך כלל עוקבים אחרי חוקיות פשוטה וניתנים לחיזוי".

 

למאמר המלא

לפרסום באתר הידען