במאבק בינינו לבין החיידקים, האבולוציה מנצחת – יותר ויותר זנים מפתחים עמידות לאנטיביוטיקה ומאלצים אותנו לפתח תרופות חדשות. מה עושים כדי למנוע התפתחות של "חיידקי-על"? צפו בסרטון.
בזכות הרפואה המודרנית, מחלות חיידקיות רבות חדלו לאיים באופן משמעותי על חיינו. ניתן כיום לטפל בהן די בקלות באנטיביוטיקה ומגפות ענק ממקור חיידקי כמו שהכרנו בעבר חדלו לאיים עלינו. אך מה קורה כשתהליכי האבולוציה הטבעיים מאפשרים לחיידקים לגבור על האנטיביוטיקה?
כמקובל באבולוציה, הכל התחיל לפני מיליארדי שנים. בין היצורים הראשונים שהופיעו בכדור הארץ היו החיידקים–יצורים זערוריים שכל ישותם היא תא אחד בלבד. גודלם המוגבל לא מפריע להם להיות ביחד מסה כללית גדולה יותר מזו של כל הצמחים והחיות הרב-תאיות ביחד. למעשה, אם נסתכל על גוף האדם לבדו נגלה שכמות החיידקים שחיים בו גדולה פי עשרה ממספרם של כל תאי הגוף ה"רגילים".
מכאן ברור שלא כל החיידקים מסכנים אותנו או גורמים למחלות. למעשה חלקם מועילים לנו מאוד ומאפשרים לגוף לתפקד כהלכה, למשל בתהליכי עיכול ואפילו כחלק ממערכת החיסון. בכל זאת יצא ליצורים האלה שם רע בגלל קבוצות בתוכם שגורמות לזיהומים ומחלות מידבקות.
מה גורם ליצירת עמידות לאנטיביוטיקה | סרטון: TedEd
איך פועלת האנטיביוטיקה?
למזלנו, האדם כבר פיתח תרופות אנטיביוטיות נגד החיידקים המזיקים הללו, ומאז גילוי הפניצילין ב-1928 הן חסכו מאיתנו מחלות רבות שגרמו בעבר לאסונות קשים.איך הן הורגות את החיידקים? באמצעות התקפה על המאפיינים שמייחדים אותו לעומת התא האנושי.
בניגוד לתאי הגוף שלנו,שמוקפים בממברנה (קרום) בלבד, לתאים החיידקים יש גם דופן תא קשיחה יותר מעל לממברנה. האנטיביוטיקה יכולה לנצל את המבנה הזה כדי לנטרל את החיידק בארבע דרכים שונות: היא יכולה להפריע לבניית דופן התא, לשבש את בניית חלבוני התא או אבני הבניין של הגנים החיידקיים, לשנות את חדירות הממברנה של החיידק או לעכב תהליכים מטבוליים בתוך התא של החיידק. את כל אלה היא עושה בלי לפגוע בתאי הגוף שלנו.
אך לא לעולם חוסן: יותר ויותר סוגי חיידקים מצליחים בימינו לעקוף את האנטיביוטיקות שאנחנו מפעילים נגדם. גם כאן הסיבה היא אבולוציה. יצורים חיים עוברים שינויים גנטיים מקריים שנקראים מוטציות.רוב המוטציות האלה לא עושות דבר, אחרות מזיקות ליצור ובודדות מעניקות לו יתרון הישרדותי שמאפשר לו להעביר את המוטציה גם לצאצאיו. בדיוק כך קורה לחיידקים. חיידקים בודדים נושאים מוטציה שמאפשרת להם להתמודד בהצלחה נגד האנטיביוטיקה, וכשאנחנו משתמשים בה נגדם, חבריהם חסרי המוטציה מתים והם היחידים ששורדים. כך נוצרת עמידות לאנטיביוטיקה.
כך נוצרת העמידות
קיימים כמה מנגנוני של עמידות לאנטיביוטיקה: המוטציה יכולה לחסום את היכולת של האנטיביוטיקה לעבור את ממברנת התא של החיידק;היא יכולה לגרום לתא לפלוט מתוכו את האנטיביוטיקה אחרי שכבר חדרה פנימה, דרך תעלות בממברנה;ויכולים גם לחול שינויים באנזימים בתוך תא החיידק שמאפשרים להם לפרק אנטיביוטיקה שחדרה לתא או לנטרל חלקים ממנה; ולסיום, מאחר שלאנטיביוטיקה יש מטרה מוגדרת בתא, קיים גם מנגנון שגורם לשינוי של אתר המטרה שלה, כך שהאנטיביוטיקה לא מצליחה "לזהות" את האתר האמיתי שעליו היא צריכה לעבוד.
היווצרות של אוכלוסייה עמידה לאנטיביוטיקה | תרשים: ויקיפדיה
בקרבת החיידק העמיד חיים עוד מיליוני חיידקים לא עמידים שהאנטיביוטיקה מחסלת ולכן משאירה יותר מקום ומשאבים לשורדים העמידים. בהיעדר תחרות הם מתפתחים ומתרבים, וכך מעבירים הלאה לצאצאיהם את החומר הגנטי שלהם, כולל המוטציה היעילה.
גם העברת הגנים המוטנטים יכולה להתרחש בכמה דרכים. המוכרת והברורה ביותר היא באמצעות רבייה והולדת דורות של צאצאים שנושאים את הגנים העמידים, אך קיימת גם דרך אחרת. חיידקים עמידים עשויים לשחרר חומר גנטי מעצמם ולהעביר אותו לחיידקים שלא היה עמידים לפני כן, כלומר הם מעבירים את העמידות לא רק לדורות הבאים אלא גם לחיידקים "שכנים", באמצעות העברת חלק מהחומר הגנטי מהאחד לשני. מקטע גנטי שמסוגל לעבור בדרך הזאת נקרא פלסמיד. כך מתפשט הגן העמיד ויוצר זן חיידקים עמיד וחזק.
הבשורות הרעות הן שחיידקים רבים שמזיקים לאדם הצליחו לפתח את העמידות הזאת והזן העמיד הפך ל"שליט". הבשורות הטובות הן שמדענים ממשיכים לפתח תרופות ואנטיביוטיקות נוספות שיתגברו גם על הזנים החדשים העמידים, ומשאבים רבים מוקצים למחקרים כאלה. במקביל נעשים מאמצים לצמצם את התפתחות הזנים העמידים על ידי הפחתת השימוש העודף והבלתי הכרחי באנטיביוטיקות. כך נשמור על קיומם של יותר חיידקים לא עמידים והם יספקו תחרות חזקה לחיידקים העמידים המעטים מהם.
מטרת הניסיונות הללו היא להאט את ההתפתחות האבולוציונית של עולם החיידקים. אחת הסיבות המרכזיות להפצת עמידות היא כישלוננו במניעת הדבקות בבתי חולים ומחוצה להם. סיבה נוספת היא שימוש נרחב שנעשה באנטיביוטיקה לבעלי החיים שאנחנו אוכלים. כך עוברים גנים עמידים לחיידקים שבגופנו והעמידות לאנטיביוטיקה מופצת הלאה.
חגית ניסן משה
מכון דוידסון לחינוך מדעי
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בתגובה לכתבה זו ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.
