הערך של מודיעין במלחמות בין מיקרו-אורגניזמים
אסטרטגיית הפעולה של פאג', נגיפים שמדביקים חיידקים, נחקרה ע"י יובל דהן ופרופ' יגאל מאיר מהמחלקה לפיזיקה באמצעות מודל המאפשר להבין את החשיבות של איסוף מודיעין בקביעת מהלכי ההגנה והתקיפה של חיידקים ופאג'ים. הבנת האסטרטגיה הייחודית הזו, עשויה לסייע בטיפול נגד חיידקים שעלולים לפתח עמידות נגד אנטיביוטיקה.
ממצאי המחקר פורסמו בכתב העת היוקרתי -PNAS nexus.
המלחמה בין חיידקים לפאג'ים (נגיפים שמדביקים חיידקים), האורגניזמים הנפוצים ביותר על כדור הארץ, מתחוללת כבר מיליארדי שנים ובמהלך תקופה זו שני הצדדים פיתחו אסטרטגיות התקפה והגנה מתוחכמות. הפאג' יכול אחרי הדבקה להשתמש במנגנוני החיידק בכדי לשכפל את עצמו מספר רב של פעמים. פעולה זו מתבצעת תוך הריגת החיידק וחיפוש קורבנות חדשים. לחילופין, שותל הפאג' את המידע הגנטי שלו ב-DNA של החיידק ובכך מעביר את העותקים שלו לדורות הבאים של החיידקים, במידה והתנאים הסביבתיים יבשילו לכדי שכפול והריגת החיידק הנושא.
המסטרנט יובל דהן, בהנחיית פרופ' יגאל מאיר, מהמחלקה לפיסיקה באוניברסיטת בן-גוריון בנגב, חקר את אסטרטגיית הפעולה של הפאג'ים. לאחרונה התגלה שחלק מהפאג'ים אוספים בשלב ראשוני מידע על הסביבה ובאמצעות מודיעין זה הם מקבלים החלטה לגבי אופן ההדבקה. החוקרים הצליחו לפתח מודל שלוקח בחשבון את האפשרויות השונות העומדות בפני הפאג', כולל התלות שלהן במידע שנאסף, ולהדגים את הערך הפוטנציאלי הגבוה של מידע כזה. הבנה עמוקה יותר של אסטרטגיות ההגנה והתקיפה של חיידקים ופאג'ים עשויה לעזור ברתימת פאג'ים למשימות רפואיות, בעיקר לטיפול נגד חיידקים שעלולים לפתח עמידות נגד אנטיביוטיקה.
מודל מערכת החיידקים-פאג'ים שפיתחו החוקרים בדק עד כמה מוכנים הנגיפים להשקיע בכדי לרכוש מידע על סביבתם המקומית. ברגע שפאג' חודר לחיידק, הוא יכול לבחור אחד משני מחזורי חיים. במחזור חיים אחד, הפאג' הופך את החיידק למפעל לפאג'ים נוספים, עד שהתא מלא בפאג'ים והחיידק מתפרץ ומת. במחזור החיים השני, הפאג' מחדיר את ה DNA-שלו לגנום החיידקי. אסטרטגיה זו שימושית למצבים בהם יש מעט חיידקים בקרבת מקום או משום שכל החיידקים הסמוכים כבר נגועים בפאג'ים קשורים. "ברגע שה-DNA של הפאג' מוחדר לחיידק, צאצאיו יישאו גם DNA של פאג'ים והם יכולים לייצר פאג'ים בעתיד", הסביר פרופ' מאיר.
ידיעת היקף הזדמנויות ההדבקה יכולה לקבוע איזה מחזור חיים יוביל ליותר צאצאים של הפאג' בטווח הארוך. לחלקם יש אמצעים לחוש את שפע החיידקים באזור מסוים, כמו גם את ריבוי חדירת הנגיף לחיידקים בקרבת מקום - אך יכולות חישה אלו גובים מחיר מהפאג', כמו צמיחה איטית יותר או מספר קטן יותר של פאג'ים שמתפרצים בכל מחזור. "ההפתעה היתה שהפאג'ים מעדיפים לשלם עלות צמיחה גבוהה ולו שיוכלו לגשת למידע סביבתי שיכול לעזור להם לבחור באיזה מחזור חיים להמשיך. הבחירה הזו בסופו של דבר יכולה להוביל לשימושים רפואיים חשובים בעתיד ועל כן הבנת אסטרטגיית הבחירה של הפאג', כפי שהוצגה במודל, היא קריטית", סיכם פרופ' מאיר.
קבוצת המחקר כללה את: יובל דהאן ויגאל מאיר מאוניברסיטת בן גוריון ואת נד ווינגרין מאוניברסיטת פרינסטון.
מחקר זה נתמך ע"י NIH ו-NSF.
