סמינר מחלקתי - הרצאת מחקר - תואר שני
הרצאתו של מארק פוליקובסקי תלמיד תואר שני
מארק פוליקובסקי ירצה בנושא: "יחסי הגומלין בין חיידקי Paenibacillus vortex לאצות חד-תאיות Chlorella vulgaris"
ההתעניינות באצות חד-תאיות הולכת וגדלה בעולם המדע והתעשייה בעשורים האחרונים. ניתן להשתמש בהן למגוון שימושים כמו: הפקת אנרגיה מתחדשת, הפחתת גזי חממה, טיהור שפכים, תרופות ועוד. יתרונותיהם הרבים של גידולי אצות, כגון: לא מהווים תחרות על שטחים חקלאיים ועל המים המתוקים, קבלת תוצרים במהירות והאפשרות להשתמש בהן למספר צרכים במקביל, גורם לרבים לכנות אותן כ"חקלאות של העתיד". עם זאת, נדרש עוד ידע רב על מנת שתהליכי הפקת התוצרים מהאצות יהיו יציבים ויעילים. בטבע ניתן למצוא את האצות החד-תאיות בסביבות בהן באים איתן במגע יצורים אחרים, במיוחד חיידקים. כיום מחקר על יחסי הגומלין בין החיידקים לאצות מתמקד בסביבות מימיות. מנגד, ידוע שחיידקים ואצות נמצאים בשפע גם בסביבות מוצקות כמו קרקע.
אצות חד-תאיות הן חסרות יכולת תנועה (על משטח מוצק). האצות עושות פוטוסינתזה, במהלכה הן מייצרות לעצמן אנרגיה ובונות תרכובות אורגאניות. בתהליך זה הן קולטות גלי אור ו- CO2 מהאטמוספרה, ופולטות חמצן. החיידקים שנמצאים בסביבתן יכולים לקבל אנרגיה מהתוצרים המופרשים ע"י האצות, או ע"י כך שיפרקו אותן. חיידקים מהמין Paenibacillus נמצאים במגוון סביבות, והם בעלי יכולות תנועה מפותחות מאוד. החיידקים נעזרים ביכולת התנועה שלהם כדי להגיע למקורות מזון חדשים ולברוח מאזורים המהווים להם סכנה. על מנת לנווט במרחב הם משתמשים בתקשורת מפותחת, בשוטונים ובהפרשת חומר סיכה (סורפקטאנט) המאפשר החלקה על משטח. בשנים האחרונות התברר כי חיידקי Paenibacillus vortex, יכולים לסחוב יצורים אחרים במהלך התפשטותם במרחב, בתנאי שאינטראקציה זו כדאית להם. לדוגמא, לאחרונה התגלתה מערכת דו-קיום מעניינת בין חיידקי P.vortex לנבגים של פטריות חוטיות ((Aspergillus fumigatus. הפטריות מסייעות לחיידקים להגיע לנישות חדשות, ובתמורה החיידקים עוזרים בהפצת הפטריות במרחב.
במחקר הנוכחי, שאלנו האם החיידקים יקחו את האצות Chlorella vulgaris לדרך, ואם כן, איך עושר המצע ותנאי התאורה ישפיעו על כך. ראינו כי החיידקים אכן לוקחים את האצות וגורמים לפיזור שלהן במרחב. ככל שמצע המזון לחיידקים עני יותר, כך יותר אצות נלקחות ומוסעות למרחק גדול יותר, ככל הנראה מכיוון שהן משמשות כמקור מזון נוסף עבור החיידקים. את חיידקי P.vortex ניתן לזרוע על צלחת הגידול בשני מצבים: נייד ונייח. למצב הניידות של החיידקים הייתה השפעה ניכרת על כמות האצות שהם לקחו: כשזרענו חיידקים במצב הנייד עם אצות כמעט כל האצות שנזרעו נלקחו ע"י החיידקים, ואילו כשזרענו במצב הנייח נלקחו פחות מ - 1%.
בנוסף, ראינו כי ישנה השפעה משמעותית של תנאי התאורה על אופי מערכת היחסים בין החיידקים לאצות. חיידקי P.vortex רגישים לאור ולכן פיזור מושבת החיידקים עשיר יותר בחושך. לעומת זאת, כאשר הם גדלים יחד עם האצות C.vulgaris, המצב מתהפך ופיזור המושבה עשיר יותר בתנאי אור. מצאנו שבתנאי חושך כשהאצות לא ביצעו פוטוסינתזה, החיידקים פירקו את האצות והשתמשו בהן כמזון. בתנאי אור כאשר האצות ביצעו פוטוסינתזה, החיידקים ככל הנראה השתמשו בתוצרי ההפרשה של האצות כמקור מזון. בחושך פירוק האצות הוגבר, ובאור הפירוק כמעט ולא התרחש (תהליכים אלה התרחשו גם על מצע מוצק וגם על מצע נוזלי). כאשר זרענו את האצות במרחק זהה מהחיידקים באור ובחושך, ראינו כי באור קצב התפשטותם של החיידקים לכיוון האצות היה גבוה יותר. כאשר זרענו את האצות יחד עם חיידקים ואפשרנו "בחירה" בין מצב של חושך ושל אור, קצב ההתפשטות של התרבית המשולבת היה גבוה יותר בכיוון האור. האצות כנראה גרמו לחיידקים לנוע לכיוון האור שהוא אופטימאלי בשבילן לביצוע הפוטוסינתזה. הסיבה לתופעה זו היא ככל הנראה היכולת של החיידקים להשתמש בחומרים המופרשים מהאצות בתהליך הפוטוסינתזה.
במחקר זה התגלתה לראשונה מערכת היחסים בין חיידקי P.vortex לאצות מהזן C.vulgaris. מחקר זה גילה שהחיידקים יכולים לחוש בהמצאות האצות על משטח מוצק, לקחת אותן לדרכם ולהשתמש בהם כמקור מזון בהתאם לתנאי הסביבה. הפעולות של החיידקים כמו: פירוק אצות, העדפה של אצות המבצעות פוטוסינתזה וחישה של חומרים שמופרשים מהאצות, עוזרים להבנת התהליכים ההדדיים בין שני היצורים. הבנת תהליכים אלו נחוצה להבנת האקולוגיה המיקרוביאלית, אשר מהווה חלק מהותי במחזורי החומרים הקיימים בטבע. בנוסף, הבנת תהליכים אלו יכולה לעזור להתייעלות בתהליכי הפקת החומרים החיוניים לאדם.
