האתגר של השגת מי שתייה, אגירתם ושמירה על נקיונם מלווה את האנושות כבר אלפי שנים, ומשלב אתגרים מתחומי ההנדסה, המדע ובריאות הציבור

כיום מים נקיים וזמינים הם דבר מובן מאליו בעבור תושבי העולם המערבי, אך השגת מי שתייה ושימורם הם משימה המעסיקה את האנושות זה אלפי שנים.

לפני כ-10,000 שנה החלה המהפכה החקלאית, תהליך שבו עברו בני האדם מחיי נדודים של ציד וליקוט להקמת יישובי קבע ועיסוק בחקלאות. רבים מיישובי הקבע האלה קמו ליד מקורות מים עיליים, כמו נחלים ואגמים, אך לעיתים לא היו די מקורות מים כאלו – למשל, כאשר האוכלוסייה גדלה, או כשיישובים התרחבו והתרחקו ממקורות המים. הפתרונות הנפוצים היו חפירת בארות שאפשרו גישה למי תהום, ובניית בורות מים שבהם היה אפשר לאגור כמות גדולה של מי גשם. הבארות ובורות המים הקלו את הגישה למים, אך נטו להזדהם בקלות אם לא טיפלו בהם בקפידה.

כתבים סיניים עתיקים מתארים את תהליך הטיפול בבארות, שכלל כיסוי של הבאר והתקנת אריחים קרמיים על דפנותיה כדי למנוע חדירת זיהומים מהאדמה והאוויר, וכן ניקוי תקופתי של המשקעים שהצטברו בקרקעית. למרות זאת, בארות נטו להזדהם מדי פעם, ולכן הסינים – וכן תרבויות אחרות, כגון בהודו ובמצרים – פיתחו שיטות שונות לטיהור מים. רוב השיטות היו מבוססות על חימום, הקוטל את רוב החיידקים שבמים ומנטרל את הרעלנים שלהם בכך שהוא הורס את המבנה המרחבי החיוני לפעילותם.

תהליכים רבים לשמירה על נקיון המים. באר מי שתייה באי קפלוניה שביוון | צילום: Shutterstock
תהליכים רבים לשמירה על נקיון המים. באר מי שתייה באי קפלוניה שביוון | צילום: Shutterstock

טיפוס וצרות אחרות

אחד הגורמים השכיחים לזיהום בארות הוא חדירת מי שפכים וביוב, העשויים להכיל חיידקים מחוללי מחלות קשות, כגון כולרה וטיפוס הבטן. החיידקים המחוללים את המחלות הללו חודרים לגוף דרך מזון או משקאות מזוהמים, ולאחר שעברו דרך מערכת העיכול, הם יוצאים מן הגוף בצואה ועלולים להדביק בני אדם נוספים.

כולרה היא מחלת מעיים מסוכנת שגורם חיידק בשם Vibrio cholerae. חיידק זה מייצר רעלן החודר לתאי האפיתל המצפים את המעי וגורם להפעלת-יתר של תעלות יוֹנֵי כלור (-Cl) בממברנה. תעלות יונים הן חלבונים מיוחדים המאפשרים למולקולות מסוימות להיכנס לתא ולצאת ממנו באופן מבוקר, בהתאם לצרכיו.

הרעלן גורם לתעלות היונים להישאר פתוחות במשך זמן רב, כך שיוני הכלור זורמים במהירות מהתאים אל החלל הפנימי של המעי. תאי האפיתל חשים בעלייה בריכוז המלחים בחלל המעי, ומתחילים להפריש כמות גדולה של מים כדי למהול את המלחים ולהוריד את ריכוזם. הפרשת המים המוגברת גורמת להקאות ולשלשולים, והיא עלולה להיות מסוכנת, כיוון שאיבוד כמות גדולה של נוזלים גורם להתייבשות. 

החיידק Salmonella typhi ממשפחת הסלמונלה הוא הגורם לטיפוס הבטן – מחלה המתחילה בשיעולים, כאב גרון ואף עצירות, אך מתפתחת במהרה לחום גבוה, פריחה, כאבי בטן קשים, דימום במעי ושלשולים. לאחר שהגיע למערכת העיכול, החיידק נכנס ל"לוחיות על שם פייר" (Peyer's patch) – אזורים מיוחדים במעי הדק האחראים לזיהוי ולהשמדה של חיידקים מסוכנים העלולים להיכנס לגוף עם המזון. תאים של מערכת החיסון הקרויים מקרופאגים בולעים ומפרקים את רוב החיידקים המזוהים כמזיקים, אך החיידק S. typhi מצויד במנגנון מיוחד המונע את פירוקו בתוך המקרופאג. כתוצאה מכך, המקרופאג "מסיע" את החיידק דרך הדם, וכך הוא מגיע לאיברים שבהם הוא יכול להתרבות: הכבד, הטחול ומח העצם.

לאחר שהחיידקים התרבו באיברי הגוף השונים, הם חוזרים דרך כיס המרה אל אזור המעי, אך המקרופאגים אינם מצליחים לבלוע את כל החיידקים, בשל כמותם הגדולה. החשיפה לחיידקים גורמת ל"הפעלת" המקרופאגים, והם מתחילים להפריש מולקולות מחוללות דלקת שנועדו לפגוע בחיידקים, אך גורמות נזק גם לתאי ה"לוחיות על שם פייר". נזק רחב לרקמה עלול להביא לניקוב דופן המעי וליציאת כמות גדולה של חיידקים דרך הדופן אל חלל המעי, ומשם אל מחוץ לגוף עם הצואה.

פיצח את הקשר בין המיקום למחלה. ג'ון סנואו ומפה של לונדון שעליה סימן את מוקדי הכולרה | מקור: Science Photo Library
פיצח את הקשר בין המיקום למחלה. ג'ון סנואו ומפה של לונדון שעליה סימן את מוקדי הכולרה | מקור: Science Photo Library

ג'ון סנואו ובלהות הכולרה

התפרצויות מחלות מסוג זה היו נפוצות במהלך כל ההיסטוריה, בעיקר משום שהגורם להן לא היה ידוע לציבור ולרופאים. התפתחות חשובה בהבנת מקור הזיהום התחוללה בעקבות מחקרו של ג'ון סנואו (John Snow), רופא בריטי שחקר כמה התפרצויות כולרה בלונדון בשנים 1849-1854. בזמן ההתפרצות הראשונה השווה סנואו את התפשטות המחלה בשתי שכונות סמוכות, שאחת מהן שאבה את מימיה ממעלה נהר התמזה (המרוחק מלב העיר) ואילו השכונה האחרת קיבלה את אספקת המים שלה ממקורות באזורים צפופים של לונדון. התחלואה הגבוהה יותר בקרב תושבי השכונה השנייה הובילה את סנואו להשערה, כי מקור הזיהום הוא מי השתייה, וזאת בניגוד ל"תיאוריית המיאזמה" שהייתה נפוצה באותה התקופה. על פי תיאוריית המיאזמה, מחלות נגרמות מנשימת אוויר בעל ריח רע הנוצר מריקבון, והתנגדותו של ג'ון סנואו לתיאוריה עוררה את התנגדותם של פוליטיקאים ומדענים שונים.

התפרצות הכולרה בשנת 1854 הכתה קשות בשכונת סוהו, שהייתה קרובה לביתו של סנואו. הוא החליט לחקור לעומק את מקור הזיהום, בחן נתונים שהתקבלו מבית החולים וראיין את תושבי השכונה ובעלי עסקים מקומיים על שגרת חייהם, בניסיון למצוא גורם משותף לכל הנדבקים. כך גילה שרבים מהחולים התגוררו באותו הרחוב, והשיגו את מי השתייה שלהם ממשאבת המים שבאותו הרחוב. סנואו בדק דגימת מים מן הבאר במיקרוסקופ וגילה בהם חיידק בלתי מוכר, אשר נחשד כגורם למחלת הכולרה.

מחקרו של סנואו הוביל את הרשויות לסגור את המשאבה וכך לבלום את התפרצות הכולרה. בד בבד, מחקרו קידם את התיאוריה שחיידקים עשויים להיות הגורמים למחלות שונות, ותרם רבות להתפתחות תחומי האפידמיולוגיה (חקר המחלות המידבקות) ובריאות הציבור.