בלדה לעוזב קיבוץ

החזון האוטופי של חיים בקומונה התקשה להתקיים בחברה הקיבוצית, אך במצבים רבים בעולם החיידקים משגשגות קומונות ענקיות הקרויות ביו-פילמים (biofilms). כל קומונה שכזו מוגנת על-ידי מטריצה חיצונית, כך שהחיידקים מוגנים הרבה יותר טוב מפני מפגעי הסביבה, לעומת אלה החיים בצורה חופשית בחוץ.

עוד בהיותה סטודנטית, הוקסמה ד"ר אילנה קולודקין-גל מיכולתם של חיידקים ליצור קהילות וקומונות מובנות, לא רק מפני שהאדריכלות שלהן הדהימה אותה, אלא גם בזכות השאלות שעלו במוחה בעקבות המגבלות הנכפות בתוכן על חיידקים בודדים: מה קורה לחופש הבחירה במצב זה? האם יכול חיידק בודד לעזוב את ה"קיבוץ"?

אלה אינן רק שאלות פילוסופיות. הידיעה איך לפרק, או להפך, לשמר את הקומונות החיידקיות, עשויה להיות עניין בעל חשיבות מעשית ממדרגה ראשונה. קומונות כאלה נוצרות, לדוגמה, בשסתומי לב מלאכותיים, בקתטרים, במפרקים סינתטיים, וכמעט על כל פרוטזה אחרת המושתלת בגוף האדם. הטיפול בזיהומים אלה מאתגר במיוחד, מפני שהחיידקים בביו-פילם עמידים לאנטיביוטיקות רבות, אך טבעה של עמידות זו עדיין איננו מובן היטב. ביו-פילמים הנוצרים על פצעים של חולי סוכרת עמידים גם הם לאנטיביוטיקות רבות, דבר שלפעמים מוביל למות רקמות, אותן נאלצים להסיר בניתוח. הריאות של אנשים החולים בסיסטיק פיברוזיס מכוסות בביו-פילמים אשר פוגעים ברקמת הריאה וגורמים קשיי נשימה חמורים. לעומת זאת, ביו-פילמים המכסים שורשים של צמחים מועילים באופן יוצא מן הכלל, כי הם מגינים על הצמחים מפני מזיקים.

בזמן לימודי הבתר-דוקטורט שלה באוניברסיטת הרווארד החלה ד"ר קולודקין-גל לחקור את הפירוק הטבעי של קומונות חיידקיות, המתרחש לעיתים כאשר הן נעשות עבות מכדי לאפשר כניסה של חומרי מזון, וצוברות יותר מדי פסולת חיידקית. היא הצליחה לזהות מולקולות קטנות הקרויות חומצות D-אמינו, המופרשות על-ידי החיידקים עצמם כדי להימלט מהמטריצה. יתר על כן, היא הראתה, כי אפשר להשתמש במולקולות אלה לא רק על-מנת לפרק ביו-פילמים קיימים, אלא גם כדי למנוע את היווצרותם. בהמשך גילתה מספר מולקולות נוספות, בעלות מטען חיובי, הממיסות את הביו-פילמים, ומצאה שחלקן מסוגלות לפרק ביו-פילמים העשויים מזנים רבים של חיידקים, בעוד מולקולות אחרות יעילות נגד זנים בודדים בלבד.

במעבדתה במחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון ויצמן למדע ממשיכה ד"ר קולודקין-גל במחקרים אלה. היא שואפת לברר כיצד בנויים הפיגומים הפנימיים המחזיקים את הביו-פילמים ביחד, וכיצד משפיעים שינויים מבניים במעטפת החיצונית של החיידקים על התנהגותם בתוך קהילת הביו-פילם.

מחקרים אלה פתחו כיוון חדש במיקרוביולוגיה, אשר עשוי להוביל לפיתוח שיטות לפירוק ביו-פילמים הגורמים בעיות רפואיות. בהקשר זה, חשוב ביותר המחקר של ד"ר קולודקין-גל על חיידק הסטפילוקוקוס, גורם שכיח לזיהומים בבני-אדם.

לעומת זאת, מחקריה על חיידקים מועילים עשויים להוביל לפיתוח שיטות שיחזקו את התארגנותם בקומונות, למשל כדי להגן טוב יותר על שורשי צמחים. גישה זו תהיה ידידותית יותר לסביבה מאשר הגנה על השורשים באמצעות קוטלי מזיקים. פרויקט נוסף הנוגע להגנה על הסביבה כרוך ברעיונות חדשים לטיפול בדו-תחמוצת הפחמן, הנחשבת לגורם חשוב בהתחממות כדור-הארץ. רעיונות כאלה ניתן לשאוב מקהילות חיידקיות "מתמחות", ההופכות גז זה למינרל מוצק.