תרומת מזון

כשחסר לנו בבית סוכר או ביצים אנו פונים לשכנים שלנו ולווים או מקבלים מהם את מה שאנו זקוקים לו. מתברר שגם חיידקים נוקטים בשיטה דומה אך את חדר המדרגות מחליפות צינוריות דקיקות וארוכות (Nanotubes).

במחקר שפורסם בפברואר 2015 בכתב העת Nature Communications מתברר שחיידקי אשריכיה קולי (Escherichia coli) רעבים מתַקשרים באמצעות צינורית דקיקה עם שכניהם,  מאותו מין ביולוגי או ממין אחר, והאחרונים מעבירים להם חומרי מזון דרך הצינוריות.

שיתוף חומרים בין חיידקים שונים הוא תופעה מוכרת אך עד כה היה ידוע שהשיתוף מתבטא בכך שחיידק אחד מפריש מטבוליט כלשהו לסביבה ואילו חיידק אחר קולט אותו מהסביבה. לעתים גם החיידק השני מפריש "בתמורה" מטבוליט אחר שנקלט על ידי החיידק הראשון. שיטה זו שבה החומרים נעים בדיפוזיה בין החיידקים אמנם עובדת אך יש לה שני חסרונות: החומר נמהל בסביבה וחלקו אובד, וכן היא פרוצה לאפשרות שחיידק שלישי שאינו "מעורב בעסקה" יגנוב את חלק המטבוליטים. אם כך העברת החומרים דרך צינוריות היא גם יעילה וגם מונעת את הגניבה. אמנם לא לכל החיידקים יש את האפשרות לייצר צינוריות כאלה, אך חיידקים אחרים, חסרי יכולת כזו, יכולים להיות בקשר עם חיידקים בעלי צינוריות.

המחקר בוצע במשותף על ידי שלוש קבוצות מחקר שונות בגרמניה, בראשות כריסטיאן קוסט (Kost) ממכון מקס פלנק. המחקר כלל שני מינים של חיידקים: החיידק המוכר אשריכיה קולי וקרובו, חיידק האדמה אצינטובקטר(Acinetobacter baylyi) .

החוקרים השתמשו בזנים של שני החיידקים שאינם יכולים לסנתז חומצת אמינו הכרחית אחת (בעגה המדעית הם מכונים אוֹקְסוֹטְרוֹפים – auxotrophs) – כאשר לכל אחד מהם חסרה היכולת לסנתז חומצת אמינו אחרת. כשגידלו כל חיידק בנפרד הוא לא גדל, אלא אם סיפקו לו את חומצת האמינו למצע הגידול. כשגידלו ביחד שני זנים אוקסוטרופים, כל אחד לחומצת אמינו אחרת, הם סיפקו אחד לשני את חומצות האמינו החסרות, אך ורק אם אחד הזנים היה אשריכיה קולי. אם שני הזנים היו של אצינטובקטר, הם לא גדלו.

כדי לשלול את האפשרות שהחיידקים מפרישים את חומצות האמינו למצע הגידול ושאלו נקלטות על ידי החיידקים האחרים, גידלו את שני החיידקים בשני מדורים של מתקן גידול שהופרדו על ידי קרומית החדירה לחומצות אמינו אך לא למַעבר חיידקים. החיידקים האוקסוטרופים לא גדלו במתקן הזה, והחוקרים הסיקו שחייב להיות מגע פיזי בין החיידקים.

כשבדקו החוקרים דגימות של החיידקים במיקרוסקופ אלקטרונים, הם גילו שהחיידקים מחוברים ביניהם על ידי צינוריות זעירות. צינוריות אלו נצפו רק אם היו במבחנה תאי אשריכיה קולי. מסקנת החוקרים הייתה שחיידקי אשריכיה קולי הם המייצרים את הצינוריות, אך הצינוריות יכולות להתחבר גם לחיידקי אצינטובקטר, והן יכולות לאפשר העברת חומצות אמינו (וחומרים אחרים) בשני הכיוונים. החוקרים בדקו ומצאו שהצינוריות מיוצרות רק בתנאֵי הרעבה; בתנאי גידול טובים, כשלחיידקים לא חסרים חומרי גידול, הם אינם מייצרים את הצינוריות.

חיידקי אשריכיה קולי, וכנראה גם חיידקים אחרים, מצאו את הדרך להחליף חומרי מזון עם שכנים רצויים, ללא חשש שהמזון המועבר יימהל בסביבה או ייגנב על ידי שכנים לא רצויים.