בלי ידיים או מערכת עצבים, גם יצורים חד-תאיים מסוימים יודעים מתי הם נוגעים במשהו. איך? בעזרת שוטון קטן
חיידקים יודיעם כאשר הם נוגעים בפני השטח – אולי דופן המעי או השכבה הפנימית של הריאה, ובתגובה הם מייצרים מעין דבק שמחבר אותם בחוזקה למשטח. זהו הצעד הראשון בהדבקה ובפיתוח של ביופילם, רובד חיידקים שעלול להיות עמיד לתרופות.
אבל איך החיידק מצליח "לחוש" שהוא בא במגע עם משטח מוצק? איך ליצור בעל תא אחד בלבד יכול להיות "חוש מישוש"? במחקר חדש מצאו חוקרים משווייץ שחיידקים אכן ניחנים ביכולת למשש, והם עושים את זה בעזרת השוטון שלהם.
השוטון הוא מבנה שמורכב מסיב ארוך המחובר למנוע מסתובב, ומאפשר לחיידקים מסוימים לשחות במים או בנוזלים אחרים. לחיידקים אין שרירים, והמנוע שלהם אינו בנוי מתאים אלא מחלבונים בודדים. הוא זז בעזרת הכניסה של יוני מימן מהנוזל שנמצא מחוץ לתא אל תוך החיידק פנימה. המנוע מסובב את הסיב הארוך, וכך גורם לחיידק כולו לנוע. אותו מנוע, מתברר, הוא גם זה שמאפשר את החישה של המשטח.
כדי למצוא את המנגנון שמאפשר לחיידקים לחוש בחנו החוקרים חיידקים מסוג קאולובקטר (Caulobacter crescentus). כשחיידקים כאלה מתחלקים, לאחד מהתאים שנוצרים יהיה שוטון. החיידק מאבד אותו כשהוא בא במגע עם משטח ומייצר חומרים אשר עוזרים לו להידבק למשטח הזה ולהישאר עליו.
החוקרים השתמשו בחיידקים בעלי מוטציות שונות: חסרי שוטון, בעלי שוטון לא מתפקד, שוטון שחלק מהמנוע שלו חסר ועוד. הם גילו שרק חיידק עם מנוע שוטון שלם ומתפקד מסוגל לחוש מתי הוא מגיע למשטח ולהגיב כראוי.
איך השוטון "יודע" כשהוא מתקרב למשטח? החוקרים סבורים שהוא פשוט נתקל בו, והכוח המכני שמופעל על קרום התא באזור השוטון גורם לחלבוני המנוע לשנות את צורתם. הם הראו ששינוי צורת החלבונים מונע את זרימת יוני המימן אל פנים התא, וכך מעביר מסר לחיידק: הגענו למשטח. חלבונים בתוך החיידק מקבלים את המסר הזה ומגבירים אותו, וכך מחוללים תהליכים שמביאים תוך שניות ספורות לאובדן השוטון וליצירת קשר חזק עם פני השטח.
חיידקים במים יכולים לחוש במשטח בעזרת השוטון שלהם | איור: University of Basel, Biozentrum
אורס ג'נאל (Jenal), שהוביל את המחקר, אמר בהודעה לעיתונות: "זו דוגמה מרשימה לצורה המהירה והמדויקת שבה חיידק יכול לשנות את התנהגותו כשהוא נתקל במשטח".
הכנסה של יונים לתא, או הפסקה של כניסתם, היא שיטה מקובלת להעברת מסרים גם בתאים שלנו, במיוחד בתאי עצב. החוקרים מציינים שהמנגנון שבאמצעותו החיידק חש את המשטח דומה למדי לזה של תאי מרקל – תאים בעורנו שמגיבים למגע.
הבנת המנגנון שבעזרתו החיידקים חשים עשוי לתרום רבות לפענוח מהלך התפתחותן של מחלות חיידקיות ולפיתוח כלים יעילים יותר להתמודד איתן. ג'נאל הוסיף ואמר: "אמנם הקלובקטר הוא חיידק לא מזיק שנמצא בסביבה באופן קבוע, אבל הממצאים שלנו רלוונטיים מאוד להבנת מחלות מידבקות. מה שגילינו בקלובקטר תקף גם לחיידקים מחוללי מחלות שפוגעים בבני אדם".
