מיקרובים נמצאים בכל מקום

בהרבה מקומות בעולם, אנשים מבלים את מרבית זמנם בתוך מבנים סגורים. אוסף הבניינים, הכבישים, הערים, ואפילו הפארקים שסביבנו הם סביבת המחיה שבנינו עבור עצמנו, והם נקראים סביבה בנויה. כשאנו בתוך בניינים, אי אפשר להימנע ממגע עם אבק שמצטבר שם. אבק מורכב מהרבה סוגי חומרים שונים, כולל אדמה, חתיכות זעירות של עור וסיבים מרהיטים ומבגדים. בתוך אבק ישנן חֲבָרוֹת חיות של מיקרובים שנקראות מיקרוֹבּיוֹם, שמורכבות מאורגניזמים קטנים כל כך שאתם יכולים לראות אותם רק באמצעות מיקרוסקופ. חברות האבק האלה יכולות להיות מורכבות ממאות מינים שונים של מיקרובים כולל חיידקים, פטריות ווירוסים.

אבק והמיקרובים שחיים באבק נמצאים בכל מקום סביבנו. מרבית השותפים המיקרובים האלה לא משפיעים עלינו. אולם חלקם מסייעים לנו, כמו למשל אלה שמסייעים לנו לעכל מזון, בעוד שאחרים יכולים להיות מזיקים, כמו החיידקים שגורמים לנו לחלות. חשוב שנדע יותר על המיקרובים האלה שחיים באבק, כדי להבין כיצד הגוף שלנו מגיב לאורח חיים שמבוסס על שהייה במקומות סגורים. הידע הזה יכול גם ללמד אותנו כיצד לעצב בניינים ולהשתמש בהם באופן שיסייע לווסת את סוגי המיקרובים שחיים בהם.

אלה סוגי חיידקים שורדים באור יום?

דבר אחד שיכול להשפיע על מיקרובים בתוך מבנים סגורים הוא חשיפה לאור. אור יכול לגרום לתגובות כימיות בתוך מיקרובים, שפוגעות בדנ“א או בחלבונים שהם צריכים כדי לשרוד ולתפקד. קבוצת מחקר במרכז לביולוגיה ולסביבה בנויה רצתה לבצע ניסוי במטרה לגלות כיצד חיידקים שחיים באבק מושפעים מחשיפה לאור [1]. אלה סוגי חיידקים יחיו ואלה ימותו? הֲבָנַת האופן שבו סוגי מיקרובים שונים מושפעים בסביבות שונות יכולה לסייע לנו ליצור בניינים שיעזרו לאנשים להישאר בריאים, או לפחות לחלות לעיתים רחוקות יותר.

ממה שכבר היה ידוע על האופן שבו אור משפיע על חיידקים, גיבשנו השׁערה לפני שהתחלנו את הניסוי. שׁיערנו כי: (1) אור יהרוג חלק מהחיידקים שחיים באבק; (2) סוגי אור שונים ישפיעו אחרת על מיני החיידקים; (3) מיני חיידקים קשורים יושפעו על-ידי אור בדרכים דומות.

בניית מודלי חדר קטנים לבחינת ההשׁערה

במטרה לבחון את השפעות האור על חיידקים שחיים באבק, ראשית היינו צריכים להשיג אבק! אספנו אבק מהרבה בניינים ובתים שונים, וערבבנו את כולו יחד. ערבוב האבק יצר חברה מיקרובית אחת גדולה. לאחר מכן שׂמנו כמויות קטנות של האבק הזה בשלוש קופסאות אטומות לאור, שייצגו מודל של חדרים בבניינים. לכל אחת מהקופסאות האלה היה חלון בצד אחד (איור 1). החלון בכל קופסה היה מורכב מסוגי זכוכית שונים, שכל אחד מהם אִפְשֵׁר לסוגי אור שונים להיכנס לקופסאות (איור 2). חלון אחד נתן רק לאור הנראה (האור שהעיניים יכולות לראות) להיכנס, כמו חלון רגיל בבניין. חלון אחר נתן רק לאור אולטרה-סגול להיכנס, שזה פחות או יותר ההיפך מחלון רגיל מאחר שהוא חוסם את האור הנראה מלהיכנס לקופסה. חלון אחד היה מתכתי, מה שלא אפשר לאף סוג אור להיכנס לקופסה, כמו חדר חשוך.

כדי למדוד את כמות האור בתוך מודלי החדרים האלה וסביב להם, מיקמנו חיישנים אוטומטיים בתוך כל קופסה. מיקמנו גם חיישן מחוץ לקופסאות כדי למדוד את אור השמש. בשביל לשמור על הקופסאות בתנאים דומים לאלה שנמצאים במשרד או בכיתה אמיתיים, מיקמנו את הקופסאות בתוך קופסאות עץ גדולות יותר, שבהן יכולנו לשלוט בטמפרטורה, בלחות ובכמות האור. זה אפשר לנו לשמור על תנאים זהים בכל הקופסאות, כך שהדבר היחיד שהשתנה היה כמות האור שהאבק נחשף אליה. היו לנו גם הרבה דגימות זהות (העתקים) עבור כל סוג תאורה, כדי לוודא שההשפעות שראינו אינן אקראיות. חדרי המודל נשארו בקופסה הגדולה הזו על גג בניין במשך 90 ימים. זוהי כמות הזמן הממוצעת שאבק מבלה בבתים שלכם לפני שהוא מתנקה. על הגג, הקופסאות חוו יום ולילה, ממש כמו חדרים בבניינים אמיתיים.

מדידת חיידקים אחרי הניסוי

אחרי שהדגימות בילו 90 ימים על הגג, אספנו אותן והכנו אותן לבדיקה. כל דגימת אבק נחצתה לשתיים: חצי אחד נשאר כמו שהוא, חצי אחר טופל באמצעות כימיקל שנקרא PMA. PMA נקשר לדנ”א שנשפך החוצה מתאים מתים שנפתחו. עשינו את זה כדי להסיר את הדנ“א מתאים מתים, כך שנוכל לוודא שאנו מסתכלים רק על דנ”א מתאים חיים שנמצאים בדגימה. על-ידי השוואת דגימת האבק שטופלה עם PMA עם הדגימה הלא מטופלת, יכולנו להשוות את הדנ“א שנמצא באבק כדי להבין אלה סוגי חיידקים מתו כשהם נחשפו לאור.

הסרנו את הדנ”א מהחיידקים באבק הרגיל ומהאבק שטופל ב-PMA על-ידי פתיחת תאי החיידקים ושטיפה של כל דבר שאינו דנ“א. לאחר מכן השתמשנו בשיטה מעבדתית שנקראת ריצוף דנ”א, כדי לקרוא את הדנ“א. השווינו את רצפי הדנ”א החיידקי מדגימות האבק שלנו עם מאגר נתונים של חיידקים מוכרים, כדי להבין אלה סוגי חיידקים נמצאים באבק. זה קצת כמו לחפש את השיר האהוב עליכם באינטרנט, באמצעות מספר מילים בלבד. השווינו את סוגי החיידקים באבק בכל אחד מטיפולי האור שלנו, במטרה לראות אלה סוגים שרדו באלו תנאי תאורה.

חשיפה לאור משנה חברות חיידקים באבק

מצאנו שאור אכן השפיע על סוגי החיידקים שנמצאים בקופסאות! הדגימה שבילתה 90 ימים בקופסה החשוכה הכילה יותר סוגי חיידקים שונים משתי הקופסאות שאפשרו לאור להיכנס דרך חלון (איור 2). משמעות הדבר היא שהחושך אפשר ליותר מיני חיידקים לשרוד, ואנו חושבים שהסיבה היא שמיני חיידקים שרגישים לאור לא נהרגו. החיידקים ששרדו בקופסאות החשוכות נטו להיות דומים לאותם מינים שאנו יכולים למצוא על עור אנושי, שעשויים שלא להיות מסוגלים לסבול הרבה אור שמש.

האבק מהקופסאות עם חלונות שנתנו לאור נראה או לאור אולטרה-סגול להיכנס הכיל פחות חיידקים חיים, מאחר שלא כל החיידקים יכולים לחיות באור השמש (איור 2). החיידקים ששרדו בטיפולי האור היו דומים לסוגים שאנו יכולים למצוא צפים באוויר במקומות פתוחים, שבהם מיקרובים צריכים להתמודד עם אור באופן יומיומי. אולם היו הבדלים מסוימים בין סוגי החיידקים המסוימים שנמצאו באבק מקופסאות שאפשרו לאור אולטרה-סגול להיכנס ומקופסאות שאפשרו לאור נראה להיכנס. זה מציע שאור אולטרה-סגול עשוי להרוג חלק מהחיידקים שאור נראה לא הורג, ולהיפך (איור 2).

מה יכול להיות אחראי לשינויים האלה?

איננו חושבים שכמויות גדולות של חיידקים נמצאו בקופסאות החשוכות מאחר שהחיידקים מתרבים בחושך, בגלל שלא היו מספיק מים בסביבת הקופסאות כדי לאפשר לחיידקים להתחלק. מצאנו שסוג החיידק השכיח ביותר בדגימה בקופסה החשוכה היה קבוצה שנקראת Saccharopolyspora, שבדרך כלל נמצאת באדמה ובבניינים במקומות כפריים שבאים במגע עם סביבות טבעיות. Saccharopolyspora עשוי לתרום למחלות נשימה שבני אדם מקבלים מהימצאות בפנים ומפגש עם החיידק הזה, אולם עדיין נדרש מחקר נוסף כדי להבין מתי ומדוע זה קורה.

מאחר ש-Saccharopolyspora וחיידקים אחרים לא נמצאו, או נמצאו בכמויות קטנות מאוד, בקופסאות שנחשפו לאחד מסוגי האור, זה מעלה אפשרות מעניינת שאור עשוי להיות מסוגל להגביל או לשנות גדילה של חיידקים שונים בבניינים שבהם אכפת לנו מאוד מנוכחות החיידקים, כמו למשל בתי חולים. ייתכן שאנו יכולים לעצב בניינים שיאפשרו ליותר אור טבעי, כולל אור נראה ואור אולטרה-סגול, להיכנס, ועל-ידי כך ישמרו על כמויות החיידקים בתוך המבנה בכמויות נמוכות. אולם המחקר הזה לא בחן אם אחד מסוגי החיידקים שהיו רגישים לאור גם היו מזיקים לבני אדם, כך שאיננו יכולים להסיק מסקנות על השאלה אם הכנסת אור נוסף לבניינים תשפר את בריאות האנשים. יכולתו של מיקרוב לשרוד בסביבה סגורה היא מורכבת ומושפעת מהרבה גורמים, כולל זמינוּת של לחות והתדירות שבּה בני אדם מוסיפים מיקרובים נוספים לסביבה הסגורה. נדרשים ניסויים נוספים כדי לקבוע את תכונות הֶרֶג המיקרובים שיש לאור בתנאים שונים, כמו למשל בתנאי לחות גבוהה, שינויים בטמפרטורה, שינויים במיקום השמש ועוד. ניסויים אחרים צריכים להתייחס לאופן שבו חיידקים שרגישים לאור יכולים לתקשר עם אורגניזמים אחרים שנמצאים בחוץ, כמו למשל וירוסים, פטריות ופרוטוזואה.

כיצד אנו יכולים ליישם את הידע הזה כדי לעזור לאנשים?

תוצאות הניסוי שלנו מציעות שאור משפיע על אלה חיידקים יכולים לחיות בתוך הבניינים שלנו. משמעות הדבר היא שארכיטקטים ומומחי תאורה שמעצבים בניינים וקובעים כמה אור ואיזה סוג אור חדר מקבל, יוכלו לסייע לשלוט על אלה חברות מיקרוביות נמצאות איתנו בבתים, במשרדים ובכיתות. בעתיד, גורמים כמו לחות, מיקום הבניין, כמות הצל, מספר האנשים בבניין ואוורור, בין השאר, צריכים להיחקר באותו הזמן כדי לקבוע את ההשפעה האמיתית של אור יום על חברות מיקרוביות בתוך הסביבה הבנויה.

מילון מונחים

סביבה בנויה (Built Environment): ↑ אוסף של בניינים, כבישים, ערים, ואפילו פארקים שמהווים את סביבת המחיה שבנינו לעצמנו.

מיקרוב (Microbe): ↑ מושג כללי שמשמש לתאר אורגניזמים קטנים מאוד כמו חיידקים, פטריות ווירוסים.

מיקרוביום (Microbiome): ↑ חברה של הרבה סוגים שונים של מיקרובים שחיים יחד.

PMA (Propidium Monoazide): ↑ צבע כימי שנדבק לדנ“א ומונע ממכונות ריצוף לראות את הדנ”א.

הצהרת ניגוד אינטרסים

המחברים מצהירים כי המחקר נערך בהעדר כל קשר מסחרי או פיננסי שיכול להתפרש כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.