שורדת בחום של 80 מעלות: הכירו את אמבת האש

בפארק הלאומי הגעשי לאסן שבצפון קליפורניה, השופע מעיינות חמים ופליטות קיטור, נאספה דגימת מים מיובל קטן של נחל. במים האלה נמצא יצור זעיר שהמשיך לאכול, לנוע ולהתחלק בחום שנחשב מעבר לגבול המוכר של תאים מסוגו. החוקרים העניקו לו את השם "אמבת האש מהקסקיידים", על שם רכס ההרים שבו התגלה. אמבת האש מסוגלת להתרבות בטמפרטורה של 63 מעלות צלזיוס.

אמבת האש היא יצור מורכב יותר מאשר חיידקים, ולכן השיא שלה הינו בעל משמעות. ישנם חיידקים שיכולים לחיות בטמפרטורות גבוהות יותר: בשנת 1966 אספו המיקרוביולוג תומס ברוק ותלמידו הדסון פריז דגימות בפארק ילוסטון. באחת מהן, שנלקחה מסביבה שהטמפרטורה שלה כ-71.5 מעלות, נמצא חיידק שקיבל את השם "תרמוס אקויטקוס". המחקר גילה כי הוא יכול לגדול גם בטמפרטורה של 79 מעלות.

מה אכפת לנו כמה מעלות ישרוד חיידק מסוים, תשאלו? התשובה היא: החיידק הזה הביא תועלת עצומה להנדסה הגנטית. הנדסה גנטית משתמשת בטכניקת PCR להכפלת מקטעי דנ"א. ההכפלה נעשית באמצעות חום, אבל האנזימים האחראים על השכפול מתים בחום. האנזימים הם חלבונים. ראיתם מה קורה לביצה בחום? היא נהיית חביתה... כך נהרסים חלבונים בחום. מה עושים? מחפשים חיידק שיכול להפיק אנזימים גם בחום גבוה, ומבצעים את השכפול. הכפלת מקטעי דנ"א משמשת ברפואה המודרנית בבדיקות גנטיות ובאבחון מחלות.

שנה לאחר מכן, ב-1997, נמצא חיידק בשם "פירולודוס פמרי", שהתגורר בתוך ארובה הידרותרמית (מעיין רותח תת מימי) בקרקעית האוקיינוס האטלנטי. הוא מסוגל לחיות וליהנות בטמפרטורה של עד 113 מעלות, והטמפרטורה המיטבית שלו היא כ-106 מעלות. החוקרים אף דיווחו שתרביות שרדו חשיפה של שעה ל-121 מעלות.

אך אמבות שונות מאד מחיידקים. הן מורכבות יותר, ובנויות מתא שנקרא "תא איקריוטי". בתא איקריוטי יש לשמור על תפקודן של מערכות רבות בעת ובעונה אחת: קרום התא, מעטפת הגרעין, האברונים, החלבונים ומנגנוני העתקת החומר התורשתי. חימום עלול לשבש את המבנה המרחבי של חלבונים, ולפגוע בקרומים. גם אם חלק מהתא ממשיך לתפקד, די בפגיעה במערכת חיונית אחת כדי לעצור את חלוקתו.

לפני גילוי אמבת האש עמד גבול הגידול המוכר של איקריוטים בסביבות 60 מעלות, אצל מינים מסוימים של אצות אדומיות ופטריות. אך אמבת האש שברה את השיא. היא מתרחצת להנאתה במעיינות תרמיים של קרוב ל-80 מעלות. היא חלבון שאי אפשר לעשות ממנו חביתה. שימו אותה במחבת של 80 מעלות, והיא תישאר כמו שהייתה.

עצם הימצאותה של אמבה בתוך המים החמים אינה מוכיחה שהיא חיה. אולי היא רק נסחפה בזרם החם? כדי לדעת שהיא חיה, צריכים לראות אותה מתחלקת ויוצרת אמבות חדשות. לשם כך החוקרים בדקו גידול של אוכלוסיות בתנאי מעבדה ובטמפרטורות מבוקרות. הם גם עקבו אחר התאים במיקרוסקופ המאפשר צילום בחום גבוה, וכך התברר כי האמבה חיה ובועטת, ואף מתחלקת, בחום גבוה. לאחר חשיפה של חמש דקות ל-70 מעלות יכלו תאים להתאושש כאשר הוחזרו לתנאים נוחים יותר. רק בחום של 80 מעלות לא נמצאה התאוששות, האמבה נפחה את נשמתה.

הגילויים האלו חשובים מאד לרפואה המודרנית, המשתמשת בייצור חלבונים על ידי שכפול תאים שדורש גם חום וגם שכפול. מנגנוני ההתמודדות של האמבה עם חום נחקרים, ובעזרת ה' יהיו בסיס לתרופות גנטיות שיטפלו בסרטן ובעוד מחלות שונות וקשות.

חשיבותה של התגלית חורגת מרישום שיא גרידא. חקר גבולות החיים נשען על שני דברים: מה שהכימיה מאפשרת, ומה שהחוקרים הצליחו למצוא ולגדל. במקרה הזה, ההבדל בין 60 ל-63 מעלות אינו גדול במדחום, אך הוא משמעותי לבדיקת ההסברים שנתנו החוקרים למגבלות התא.

למחקר יש גם עניין ביוטכנולוגי ואסטרוביולוגי. מערכות עמידות בחום עשויות לספק כלים למחקר ולתעשייה, כפי שכבר קרה עם החיידק מילוסטון. הבנת התנאים שבהם תאים מורכבים יכולים לפעול מסייעת גם להגדרת סביבות אפשריות לחיים מחוץ לכדור הארץ. "אמבת האש" הצטרפה להיסטוריה של יצורים זעירים ששינו את הידוע על יכולות החיים.