חיידקים הם פראיירים קטנים וחלקלקים. הם מתפתחים במהירות, מפתחים עמידות לאנטיביוטיקה ולכן קשה יותר ויותר להתמודד איתם. כעת, לראשונה, חוקרים תפסו בסרט את אחד המנגנונים שבהם משתמשים החיידקים לאבולוציה המהירה הזו.
דוּVibrio choleraeחיידקים - הפתוגן האחראי לכולרה - יושבים מתחת למיקרוסקופ, זוהרים בירוק עז. בזמן שאנו מתבוננים, קנוקנת מתפתלת מאחד החיידקים, כורכת פיסת DNA ונשאת אותה חזרה לגופו.
התוספת הזו נקראת פילי, והתהליך שבו החיידקים משלבים את החומר הגנטי החדש מאורגניזם אחר לתוך ה-DNA שלו כדי לזרז את התפתחותו נקרא העברת גנים אופקית.
וזו הפעם הראשונה שמדענים צפו ישירות בחיידק באמצעות פילוס כדי לבצע העברת גנים זו; זה מנגנון שהונח כבר עשרות שנים.
"העברת גנים אופקית היא דרך חשובה שעמידות לאנטיביוטיקה נעה בין מיני חיידקים, אבל התהליך מעולם לא נצפה בעבר, מכיוון שהמבנים המעורבים כל כך קטנים להפליא."אמר הביולוג אנקור דליהמאוניברסיטת אינדיאנה בלומינגטון.
"חשוב להבין את התהליך הזה, מכיוון שככל שנבין יותר כיצד חיידקים חולקים DNA, כך סיכויינו לסכל אותו טובים יותר".
האופן שבו בדיוק חיידקים השתמשו בפילי שלהם כדי ללכוד DNA נשאר חמקמק, חלקית בגלל הקשקשים הקטנים ביותר המעורבים. פילוס דק יותר פי 10,000 משערת אדם, מה שאומר שקשה מאוד לראות אותו.
מה שהצוות עשה - והסיבה שהחיידקים האלה זוהרים באור ירוק ומפחיד - הוא לפתח שיטה חדשה לצביעת הפילי וה-DNA עם צבע ניאון. כשהם תקעו את כל הערכה והקבודל מתחת למיקרוסקופ, הם יכלו לראות את התהליך במו עיניהם בפעם הראשונה.
בסרטון בראש עמוד זה תוכלו לראות זאת בצד ימין. התמונה משמאל היא איך נראית הסצנה ללא הצבע.
(אנקור דליה/אוניברסיטת אינדיאנה)
הפילי מטילים קו דרך נקבוביות בדופן התא כדי לתפוס פיסת DNA, שאותה הוא מחזיר פנימה בדיוק דק.
"זה כמו להשחיל מחט,"אמרה הביולוגית קורטני אליסון.
"גודל החור בקרום החיצוני הוא כמעט ברוחב המדויק של סליל דנ"א כפוף לשניים, וזה כנראה מה שנתקל בו. אם לא היה פילוס שינחה אותו, הסיכוי שהדנ"א יפגע בנקבוביות בדיוק בזווית הנכונה לעבור לתוך התא היא בעצם אפס."
עמידות לאנטיביוטיקה יכולה לעבור בין חיידקים בכמה דרכים - ויש גם כמה מנגנונים להעברת גנים אופקית. קליטת ה-DNA מהסביבה הסובבת נקראת טרנספורמציה.
כאשר חיידקים מתים, הם מתפצלים ומשחררים את ה-DNA שלהם, ואז חיידקים אחרים יכולים ללכוד ולשלב אותו. אם לחיידק המת הייתה עמידות לאנטיביוטיקה, החיידק שתפס את ה-DNA של הבחור המת מפתח גם עמידות זו - ומפיץ אותה לצאצאיו שלו.
בדרך זו, ההתנגדות יכולה להתפשט כמו אש בשדה קוצים דרך אוכלוסייה. וזו בעיה גדולה.על-פי ה-CDC, לפחות 23,000 מקרי מוות התרחשו בארה"ב בגלל עמידות לאנטיביוטיקה.
על ידי זיהוי המנגנונים המדויקים שבהם משתמשים חיידקים כדי להפיץ עמידות לאנטיביוטיקה, החוקרים מקווים להיות מסוגלים לתכנן דרכים למנוע זאת.
השלב הבא הוא לגלות כיצד ה-pili נצמד ל-DNA בדיוק במקום הנכון - במיוחד מכיוון שהחלבון המעורב בתהליך נראה יוצר אינטראקציה עם DNA בצורה שלא נראתה בעבר.
והם גם מקווים להשתמש בשיטה שלהם להחיל צבע פלואורסצנטי כדי לצפות בפונקציות האחרות של הפילי.
"אלה באמת נספחים מגוונים,"אמרה דליה. "שיטה זו שהומצאה ב-IU באמת פותחת את ההבנה הבסיסית שלנו לגבי מגוון שלם של תפקודים חיידקיים."
המחקר פורסם בכתב העתמיקרוביולוגיה של הטבע.
