מחקר חדש מגלה כי היצורים המיקרוסקופיים יוצרים יחד מבנים תלת-ממדיים גדולים שיכולים לנוע, ואפילו לדלג משן לשן
למרות הנטייה לחשוב שחיידקי הפה פשוט נצמדים למשטחי השיניים, מחקר חדש חושף שהם פיתחו דרך מפתיעה לנוע ממקום למקום. מתברר שחיידקים ופטריות, שכל אחד מהם חסר תנועה בפני עצמו, משתפים פעולה ויוצרים מעין אורגניזם רב-תאי גדול, שמסוגל לעבור במהירות כברת דרך ארוכה על גבי השן, ואף להתקדם ממנה לשיניים סמוכות.
חיידקים אוהבים להיצמד למשטחים וליצור מבנים קהילתיים הקרויים ביופילם – שכבות על גבי שכבות של חיידקים עם שכבת הגנה שעוטפת את כולם יחד. דוגמה למבנה כזה היא רובד החיידקים המכונה "פלאק", שפוגע בבריאות השיניים והחניכיים. אם לא מסירים אותו בקפידה הוא הופך לאבנית ועלול להגדיל את הסיכון לחורים בשיניים ולמחלות חניכיים.
החיידקים שצמודים למשטחי השן ניזונים משאריות מזון שנותרו על השיניים, ובמיוחד סוכרים ומזון עתיר פחמימות אחר. במהלך פירוק המזון הם פולטים חומצות, שפוגעות בהדרגה בשכבת האמייל המבריקה שמצפה את השן ויוצרות בה חורים, העלולים להוביל לריקבון השן ולעששת. ארגון הבריאות העולמי מעריך כי כשלושה מיליארדי אנשים ברחבי העולם סובלים מעששת. סקירה שיטתית של מחקרים שפורסמו מ-1960 ועד 2019 מראה כי מחלת העששת פוגעת כמעט במחצית מהילדים בגיל הרך. כך שמדובר בבעיה בריאותית עולמית שחייבים להתמודד איתה.
מחלת העששת פוגעת בכשלושה מיליארד בני אדם ברחבי העולם. שיניים ועליהן מיקרואורגניזמים | איור: A Aleksii, Shutterstock
"אורגניזם-על" מתפשט
במחקר שפורסם בכתב העת PNAS גילו חוקרים מאוניברסיטת פנסילבניה בארצות הברית שיתוף פעולה מפתיע בין שני יצורים חד-תאיים שונים מאוד – חיידקים ופטריות – שעוזר להם להתפשט לשטחים חדשים ולהשתלט עליהם.
החוקרים אספו דגימות רוק מפעוטות שסבלו מעששת קשה והעבירו אותן למבנה שמדמה את מבנה השן. בניגוד למחקרים קודמים שבהם שימרו את הדגימות במצב שבו היו עם לקיחתן, הפעם החוקרים המשיכו לעקוב לאורך זמן אחרי היצורים החיים בדגימות בעזרת מיקרוסקופ שנותן תמונה תלת-ממדית. הם ראו שחיידקי סטרפטוקוקוס מוטנס (Streptococcus mutans) ופטריות קנדידה אלביקנס (Candida albicans) יוצרים יחד גושים גדולים דמויי אשכולות שנראו כמו אורגניזם רב תאי גדול.
מבנים כאלה לא נמצאו ברוק של ילדים עם שיניים בריאות יותר. לאשכולות היה מבנה תלת-ממדי ייחודי; החיידקים התרכזו סביב מרכז הגוש ויצרו מבנה כדורי ודביק, ותאי הפטרייה, שהם גדולים יותר וצורתם מוארכת ומזכירה מוט צר, נקשרו לאשכול מבחוץ. המבנה הרב-תאי הזה גדל בהתמדה ונע על פני השיניים במהירות ובצורה מתואמת. תאי הפטרייה הארוכים פעלו כמעין רגליים, שבאו במגע עם פני השטח והניעו את האשכול קדימה, והחיידקים שפגשו בדרכם "עלו טרמפ" על היחידה הניידת.
האשכול הרב-תאי כולו נע בתנועות מתואמות ולעיתים נראה כאילו הרגליים הקדמיות הלכו או אפילו קפצו קדימה על פני המשטח, בשעה שהאחוריות נשארו יציבות במקום. כששני אשכולות התקרבו זה לזה, הם כביכול הושיטו זה לזה יד בדרכם להתמזג לאשכול אחד גדול. בדיקה על מודל של שיניים אנושיות אמיתיות הראתה כי האורגניזם הרב-תאי הוביל את העששת להתפשט לאזורים נרחבים.
חיידקים ופטריות לבדם אינם יכולים לנוע על פני השיניים, אבל שיתוף הפעולה ההדדי הזה מועיל לשניהם ומאפשר להם לשגשג, לעבור משן לשן ולהתפשט במהירות על משטחים נרחבים של השיניים.
יחד יוצרים גוש גדול על משטח השן. פטריית קנדידה אלביקנס (שמאל) וחיידק סטרפטוקוקוס מוטנס (ימין) | Steve Gschmeissner, Kateryna Kon / Science Photo Library
חזקים יותר ביחד
מהירות התנועה של האשכולות הייתה מפתיעה. המדידות הראו כי הם נעו במהירות של עד 40 מיקרומטר (מיליונית המטר) לשעה במהלך שלוש השעות הראשונות ולאחר מכן האטו. בתוך שש שעות הם צלחו מרחק של כמאה מיקרומטר ואפילו "ניתרו" כך משן לשן. ז'י רן (Ren), ממחברי המאמר, ציין כי "מדובר במרחק גדול יותר מפי 200 מאורך הגוף שלהם, כך שהם קופצים אפילו טוב יותר מרוב בעלי החוליות, ביחס לגודלם. לדוגמה, צפרדעי עצים וחגבים מזנקים למרחק של בערך פי חמישים ופי עשרים מאורך גופם, בהתאמה".
למבנים התלת-ממדיים שנוצרו הייתה תכונה נוספת: הם היו עמידים יותר לשטיפה והיה קשה להסירם אפילו בשטיפה בלחץ. הם היו גם עמידים יותר לחומרי חיטוי שבדרך כלל פוגעים בחיידקים, בהשוואה לעמידות של החיידקים והפטריות בנפרד.
הגילוי שהרוק שלנו מכיל מבנים תלת-ממדיים שמזכירים אורגניזם-על, שזוחל, הולך ואפילו קופץ משן לשן, ויש לו מעין גוף וגפיים שיוצאות מתוך צבר דביק של תאים. נשמע קצת דמיוני, אך מדגיש את חשיבות הבנת יחסי הגומלין בין חיידקים ופטריות בפה ותרומתם לעששת. מחקרים נוספים שיתמקדו באשכולות הדביקים הללו עשויים לסייע בפיתוח אמצעים שיעכבו את התנועה וההתפשטות שלהם בחלל הפה, ויגנו עלינו מהתפתחות של עששת נרחבת.
בסרטון אפשר לראות צילומים ממיקרוסקופ העוקב אחר התקדמות המבנה שיוצרים החיידקים והפטריות. חיידק (בירוק), פטרייה (בכחול). בחלק העליון של התמונה - הפטריות והחיידקים יחד, למטה - מציגים את החיידק או הפטרייה בלבד בתוך הגוש (מתוך מאמר המחקר):
