חוקרים באוניברסיטת תל אביב גילו חיידק האוגר כמויות עצומות של היסוד הכימי הרעיל ארסן

חוקרים במחלקה לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז גילו חיידק ייחודי, האוגר בתוכו כמויות עצומות של היסוד הכימי הרעיל ארסן, שנחשב כיום למזהם מספר אחת של מי תהום בעולם. החוקרים מקווים כי תגליתם תאפשר את פיתוחה של שיטה יעילה לניקוי המים מן היסוד העמיד, המזהם כיום את מי השתייה של עשרות מיליוני בני אדם ברחבי כדור הארץ.

בוב ספוג, מאחורייך

החיידק, השוכן בתוך הספוג הנפוץ תיאונלה סווינהוי (Theonella Swinhoei),  נחקר על ידי ד"ר רעי קרן וד״ר בועז מייזל, במעבדה לחקר ספוגים של פרופ' מיכה אילן. המחקר בוצע בשיתוף עם פרופ' בועז פוקרוי מהטכניון ועם ד"ר סירין פקרה מהמעבדה הלאומית לורנס שבברקלי, ארה"ב. המחקר פורץ הדרך, המעורר עניין רב בקהילה המדעית הבינלאומית, התפרסם בכתב העת Nature Communications.

"ספוגים הם בעלי החיים הקדומים ביותר הקיימים היום על פני כדור הארץ," מסביר פרופ'  אילן. "מדובר ביצורים ישיבים, שמסננים ללא הרף את המים שבתוכם הם חיים, ומלקטים מתוכם חומרים רבים. במחקר קודם, שערכנו לפני שנים אחדות, גילינו שהספוג 'תיאונלה סוויהוי', ובעיקר הזן שלו החי בים סוף, אוגר כמות אדירה של היסודות ארסן ובריום – עד פי מיליון מהריכוז בסביבתו הימית. במחקר הנוכחי ביקשנו לגלות מהו הגורם בתוך הספוג האחראי על אגירת הארסן."

ד"ר קרן מספר, כי מלכתחילה סבר כי מדובר בחיידק. כדי לבחון השערה זו, הפרידו החוקרים בין תאי הספוג עצמו לבין החיידקים הרבים החיים בתוכו, ומצאו כי אכן, הארסן נמצא בקהילת החיידקים. בדיקה במיקרוסקופ אלקטרונים סורק העלתה כי חיידק מסוים, הקרוי 'אנטו תיאונלה', הוא זה שאוגר בתוכו את היסוד, הרעיל לכל צורות החיים. כיצד הוא עושה זאת?

בדיקות קפדניות באמצעים מתקדמים לזיהוי חומרים, העלו ממצא מדהים, שטרם נצפה כמותו בעולם הביולוגי: "גילינו שהחיידק מבצע בתוך גופו תהליך כימי של קישור בין הארסן המומס במים לבין היסוד סידן," אומר ד"ר קרן. "התוצר, שנקרא פרמקוליט, הוא גביש מוצק, שאינו רעיל כלל. בצורה זו נשמר הארסן בתוך גופו של החיידק, ואין סכנה שהוא יזלוג החוצה, יתמוסס שוב במים, ויחזור להיות רעיל." חשוב לציין שאותו חיידק אוגר בצורה דומה גם את היסוד הכימי בריום - אף הוא מזהם נפוץ הפוגע בבריאותנו. למעשה, ניתן לומר שהחיידק מתפקד בתוך הספוג כאיבר לניקוי רעלים, מעין 'תחליף' לכבד של בעלי חיים מפותחים יותר.

ריכוז הארסן בגופו של החיידק - הגבוה ביותר שנמדד

עבור הקהילה המדעית, מציגה התגלית חידושים רבים: ראשית, ריכוז הארסן בגופו של החיידק הוא הגבוה ביותר שנמדד אי-פעם במקום כלשהו כל פני כדור הארץ – כולל במרבצים גיאולוגיים. כמו כן, המדע מכיר מעט מאוד חיידקים שמסוגלים לייצר מינרלים בתוך גופם, וזו הפעם הראשונה שמתגלה חיידק המייצר בתוכו ארסן גבישי בדמות פרמקוליט. יתרה מכך, הפרמקוליט עצמו הוא חומר המוכר כמשקע גיאולוגי, אך עד כה מעולם לא נצפה ייצור ביולוגי שלו. במילים אחרות, הפרמקוליט המיוצר על ידי החיידק אנטו תיאונלה הינו ביו-מינרל מסוג חדש לחלוטין.

בשלב הבא של עבודתו מבקש ד"ר קרן לחקור את הגנום של חיידק האנטו תיאונלה, במטרה לאתר את הגנים המעורבים בתהליך אגירת הארסן והבריום והפיכתם למוצקים בלתי מזיקים. כיוון מחקר עתידי נוסף הוא חיפוש אחר חיידקים דומים, שחיים בקרקע או במי תהום - דבר שעשוי לקצר משמעותית את תהליך פיתוחה של טכנולוגיה לניקוי מי שתייה.

"הארסן המומס הוא חומר עמיד ביותר, שנשאר בסביבה לעד,  ועד היום לא נמצאה כל דרך יעילה לסילוקו ממי התהום," מסכם פרופ' אילן. "אנו מקווים שהתגלית שלנו תסייע בעתיד לפיתוחו של אמצעי זול ואפקטיבי לניקוי מי התהום ומי השתייה מארסן. פיתוח כזה עשוי להציל את בריאותם ואף את חייהם של עשרות מיליוני בני אדם."