איך חיידקים מקבלים החלטות?

פרופ' אשל בן יעקב (60) מאוניברסיטת תל אביב נחשב אחד החוקרים המובילים בעולם לחקר התקשורת הבין־חיידקית. הוא מדען רב־תחומי אמיתי, ולצד מחקריו בפיזיקה וביולוגיה היה מעורב לאורך השנים גם בעבודות בתחום חקר המוח ובכלכלה. בחיידקים התאהב רק לפני קצת יותר מעשור. "רציתי לדעת מה המקורות של אינטליגנציה וקוגניציה, מאיפה זה מתחיל", הוא מספר. "היה לי ברור שלא יכול להיות שהיכולת שלנו לחשוב הגיעה בבת אחת. הדברים הגדולים חייבים להתחיל בקטנים, וחיידקים הם הקטנים ביותר". האינטואיציה שלו הובילה למחקר פורה, וב־2004 הוא היה אחד המדענים הראשונים שדיברו בפומבי - על דפי כתב העת היוקרתי "נייצ'ר" - על כך שחיידקים הם צורת חיים מתוחכמת בהרבה מכפי שנהוג להעריך. "טעינו לגבי הסיפור שלהם", הוא מסביר, "חיידקים הם לא מכונות שכפול - הם מכונות מידע. כל חיידק בעצמו קולט רק שביבי אינפורמציה קטנים מהסביבה שלו, אבל משום שהמידע משותף בתוך הקהילה, הם למעשה יודעים הרבה מאוד.

"דמיין חיידק יחיד שאין לו פתאום מה לאכול", אומר בן יעקב. "הוא רוצה לדעת ממה זה נובע. בשלב הראשון הוא מתקשר עם חיידקים מהקהילה שלו, כדי לברר אם המצב דומה אצלם. אם כולם מתחילים לשלוח את אותם איתותים, כל הקהילה מתחילה לזוז בחיפוש אחר מקומות עם תנאים טובים יותר.

"אבל איך הם יודעים לאן לזוז? הם מתחילים לשלוח מסרים לקהילות של חיידקים אחרים ולבחון מה המצב אצלם. תחשוב על זה כמו טוויטר. אתה לא ישר קורא למהפכה חברתית. אתה קודם מתלונן על זה שמחיר הקוטג' מוגזם, ורואה מה אחרים אומרים בחזרה. אם החיידקים יקבלו מסר ידידותי מקהילות שכנות, הם ילכו לכיוון שממנו הוא הגיע. אם גם שם רעבים, הם ינסו את הצד השני".

תקשורת בין חיידקים

באחד ממחקריו מצא בן יעקב שגם הדרך שבה החיידקים מתארגנים בחלל - הם מתכנסים במושבות צפופות - קשורה ישירות לתקשורת ביניהם. "מדענים מגדלים חיידקים במעבדה כבר הרבה שנים, אבל כמעט אף אחד לא התייחס למבנים הגיאומטריים המרהיבים שהם יוצרים", הוא אומר. "כשאפשרנו למושבת חיידקים מזן מסוים להתרחב בחופשיות על צלחת פטרי היא יצרה מבנה דמוי צמח, שבקצה של כל ענף נמצאים ריכוזים גדולים של חיידקים. הריכוזים האלה ממשיכים להתחלק ולנוע כל הזמן, ויוצרים מעין עץ עם המון ענפים ותתי־ענפים. זה מבנה גאוני: העץ הוא הדרך היעילה ביותר לנוע במקומות שיש בהם מחסומים פיזיים, והוא גם דואג לכך שהמושבה לא תצמח עד שהיא תכלה את כל המשאבים שיש לה בשטח הנתון. החיידקים שנשארים מאחור עוזרים למידע לזרום במהירות בין הקצוות השונים של המושבה. הם קווי תקשורת".

האם כל חיידק מעבד בנפרד את המידע, או שכולם רק מגיבים אוטומטית ומעבירים הלאה?

"אני טוען שיש כאן סמנטיקה וסוג של עיבוד מקומי. החיידק לא מעביר רק עובדות, אלא גם משמעות, והחיידק שמקבל את המסר לא מגיב אוטומטית אלא בהתאם למידע קודם שיש לו. אנחנו מתחילים לראות במעבדה הוכחות לזה. למשל, אם הקהילה נדרשת להצטמצם כדי לשרוד אנחנו רואים שהמסר הכימי עובר לכולם, אבל רק חלק מהחיידקים מגיבים. אם לא מספיק חיידקים מגיבים בחזרה, התהליך לא יוצא לפועל. לפעמים אנחנו רואים שהתגובה הדרגתית, או מגיעה בגלים. זה נראה כאילו שחלק מהחיידקים פשוט מחכים לראות מה יעשו אחרים. אם יש רוב בדרך כלל כולם מתגייסים, כי הם לא רוצים להיתקע לבד. אפשר להשוות את זה לסוג של הצבעה דמוקרטית".

אחד המחקרים האחרונים של בן יעקב עוסק בדרך שבה חיידקים מעבירים ביניהם מידע גנטי. הוא מראה לי סרטון שצולם תחת מיקרוסקופ, ובו רואים שני חיידקים שנראים כשתי אליפסות מוארכות, גדולה וקטנה יותר, הנעים לאטם בתוך נוזל צמיגי. אלו שני זנים שונים לגמרי של חיידקים. "לחיידק הגדול יותר יש עמידות לאנטיביוטיקה", הוא מסביר בהתלהבות. "אתה לא יכול לראות את זה, אבל כרגע שניהם מדברים ביניהם באמצעות כימיקלים. אני מריץ את זה קדימה, כי הפורפליי הזה לוקח בערך רבע שעה שבמהלכה כל צד מנסה לבדוק עד כמה הצד השני רציני. עכשיו תסתכל טוב. עוד רגע אחד מהם יגרום לך להתכווץ בכיסא". לפתע האליפסה הקטנה יותר מתעוותת מעט, ושולחת באטיות צינור ארוך מאוד שעושה את כל הדרך עד לאליפסה הגדולה. "היתה חדירה!", בן יעקב אומר, מושך מבטים חשודים מהשולחנות הצמודים בבית הקפה. "מה שראית עכשיו, לדעתי, זה הבסיס לסקס בכל המינים. אצל חיידקים, בניגוד לחברה האנושית, האינטלקטואלים זוכים להרבה סקס. במקרה הזה, לחיידק אחד יש מידע מאוד יקר ערך על עמידות לאנטיביוטיקה. באמצעות מסרים כימיים, אצלנו קוראים לזה הורמונים, הוא מספר לחיידק השני שיש לו את היכולת הזאת. אם החיידק השני מחליט להאמין למסר הם מתקרבים, הוא שולח צינור ודרכו החיידק הגדול מעביר לו עותק של חתיכת המידע הספציפית שיודעת להילחם באנטיביוטיקה. זה ממש מקטע של מידע גנטי. עכשיו תשאל מה יוצא לו מזה. ובכן, מתברר שלסחוב איתך מידע גוזל הרבה מאוד אנרגיה. בתמורה למידע, החיידק מעביר לו מזון - חומצות אמינו. אתה רואה, מאז ומתמיד סקס היה עסקת חליפין".

בן יעקב מראה בהנאה רבה את הסרטון הזה לסטודנטים. "למדתי כבר שגברים ממש לא אוהבים לראות את זה. גודל הצינור הוא לא עניין קל לצפייה".