אנא סובבו את הטלפון שלכם.
3D medical background with DNA strands and virus cells
מחקר חדש, שבחן את האבולוציה של החיידקים מפרקי התאית במעיים, מצביע על מגמה מדאיגה: מספרם פוחת בהדרגה בעקבות תהליכי עיור ומעבר למזון תעשייתי.
בריאות האדם תלויה בין השאר ביחסי הגומלין שלנו עם המיקרוביום שלנו – אוכלוסייה עצומה של חיידקים, נגיפים, פטריות ויצורים זעירים נוספים שמתארחים בגופנו ובמיוחד במעיים שלנו ועל עורנו. מחקר חדש, בהובלת חוקרים מישראל, התחקה אחרי ההיסטוריה האבולוציונית של חיידקי המעיים שלנו ומצא שכמות החיידקים המותאמים לפירוק סיבים תזונתיים פוחתת בעקבות המעבר לתזונה מודרנית. את השפעת התהליך על בריאותנו אפשר כרגע רק לשער.
אחד המרכיבים החשובים בתזונה האנושית הוא פחמימות – סוכרים ומולקולות נוספות שגופנו משתמש בהם להפקת אנרגיה ולהנעת תהליכים חשובים לתפקוד התאים שלנו. פחמימות מצויות במגוון מזונות, למשל לחם, פירות וירקות, אך לא בכולן אנחנו מסוגלים להשתמש באותה קלות. חד-סוכרים כמו גלוקוז הם מולקולות קצרות שהגוף האנושי יודע לנצל בקלות. לעומת זאת, רב-סוכרים, כמו תאית או עמילן, מורכבים משרשראות ארוכות של חד-סוכרים, וכדי שנוכל להשתמש בהם עלינו לפרק אותם ליחידות הבסיסיות שלהם. ביניהם יש קבוצה של רב-סוכרים מהצומח, שאינם מתפרקים במערכת העיכול, שנקראים סיבים תזונתיים.
את הפחמימות הפשוטות, וביניהן אפילו רב-סוכר כגון עמילן, מערכת העיכול שלנו יודעת לפרק בעצמה באמצעות חלבונים שזה תפקידם. לעומת זאת, לעיכול פחמימות מורכבות יותר מעמילן, כמו תאית, אנו זקוקים לעזרתם של חיידקים החיים במעי הגס. מהירות הפירוק השונה של פחמימות שונות בגוף משפיעה מאוד על רמות הסוכר בדם ועל תהליכים רבים אחרים.
המערכת האקולוגית במעי הגס שלנו, לפיכך, תלויה מאוד ברב-סוכרים שאנו צורכים. החיידקים המועילים לנו זקוקים להם כדי לשגשג. אספקה תקינה שלהם חיונית לשמירה על מיקרוביום מאוזן, שלא יאפשר לחיידקים מזיקים להתרבות ולפגוע בבריאותנו.
צבא מפרקי הסיבים של המעיים
בעבר סברו שלבני אדם אין חיידקי מעיים שמסוגלים לפרק תאית – סיב תזונתי שהוא המרכיב העיקרי בדופנות התאים של צמחים. חיידקים מפרקי תאית, כמו אלה שחיים במעיים של פרות ומעלי גירה אחרים, מסוגלים לפרק את הסיבים בחומר הצמחי המכילים סוכרים מורכבים ולהפוך אותם למקור אנרגיה זמין.יחד איתם, גם הפונדקאי שלהם, שבמעיו הם שוהים, נהנה מתוצרי הפירוק.
צוות בינלאומי, בהובלת חוקרים ישראלים, ניתח במחקר מקיף את החומר התורשתי של החיידקים החיים במעי האדם. כדי לאתר ולזהות את החיידקים הרלוונטיים סרקו החוקרים בתחילה מאגרי מידע גנטי וחיפשו בהם רצף ספציפי שקשור לפירוק תאית אצל חיידקי רומינוקוקוס (Ruminococcus flavefaciens). המאגרים שבדקו כללו נתונים גנטיים מפורטים על צואת אדם מדגימות עכשוויות, וגם נתונים דומים שחולצו מדגימות מההיסטוריה הקרובה והרחוקה. בסך הכול נמצאו כך כ-6,000 קבוצות גֵנים שעשויים להיות קשורים לחיידקים מפרקי סיבים תזונתיים. לאחר מכן זיהו לאילו חיידקים שייכים הרצפים שאותרו, וניפו את אלו מהם שלא מפרקים תאית.
אחרי הניפוי נותרו 62 רצפים מבטיחים שעברו ניתוח מדוקדק לזיהוי היכולת שלהם לייצר חלבונים השותפים בתהליך פירוק התאית. מיני החיידקים שבהם אותרו הרצפים האלה אינם נפוצים אצל בני אדם מודרניים החיים בחברות עירוניות ומתועשות, אך שכיחים הרבה יותר אצל קופי אדם ופרימטים לא אנושיים אחרים, וגם בחברות אנושיות קדומות, קהילות ציידים-לקטים ואוכלוסיות כפריות. הממצאים מלמדים שלחיידקי מעיים של בני אדם וחיידקים של מעלי גירה יש היסטוריה משותפת. חיידקים מפרקי תאית, למשל חיידקי רומינוקוקוס (Ruminococcus), היו נפוצים במעיהם של בני אדם ושל בעלי חיים אחרים גם יחד, מה שמרמז כי החיידקים עברו ממעלי הגירה לאדם במהלך ביותן של הבהמות.
חיידק העיר וחיידק הכפר
החיידקים לא רק עברו אל בני האדם, אלא גם עברו הסתגלות אליהם. כלומר הם צרכו את התאית של צמחים שמאפיינים את התזונה האנושית, עיכלו אותה והפרישו את תוצרי הפירוק למעי הגס. החלבונים שמשמשים אותם לפירוק השתנו וייעלו את יכולותיהם לפרק את הסיבים הצמחיים האופייניים לתירס, אורז וחיטה – מרכיבים עיקריים בתזונה האנושית.
אך נראה כי מערכת היחסים בין חיידקים מפרקי תאית לאדם השתבשה בהדרגה עקב תהליכי העיור והתיעוש, שהובילו לצמצום בכמות הסיבים מהצומח בתזונת האדם. בתנאים כאלה קשה יותר לחיידקים הללו להתקיים. כתוצאה מכך, החיידקים מפרקי סיבים שהיו פעם בשפע במעי האדם הולכים ומתמעטים באוכלוסיות עירוניות שהתזונה שלהם מבוססת הרבה יותר על אוכל מעובד.
הצריכה של סיבים תזונתיים בימינו משתנה ופוחתת. ציידים-לקטים בוגרים היו צורכים בדרך כלל 80 עד 150 גרם ליום של סיבים, באוכלוסיות כפריות צריכתם המוערכת ירדה לכ-14 גרם ביממה, ואילו תזונה מודרנית עירונית מסתפקת בכ-8.4 גרם ליום. נראה שהתופעה לא ייחודית רק לאדם, השוואה של כמות חיידקים מפרקי סיבים תזונתיים בין קופי אדם בטבע לעומת אלה שחיים בשבי מראה דעיכה ניכרת של אוכלוסיית החיידקים הללו אצל קופים בשבי. גם הנתון הזה מחזק את ההנחה שההבדל נובע מאורח החיים ומהשפעתו על התזונה.
השפעה על הבריאות
את ההשלכות של התהליך הזה על בריאות מערכת העיכול יהיה צריך לחקור לעומק. פירוק הסיבים הוא תהליך שמחייב יכולות מיוחדות שהתפתחו אצל החיידקים הללו במשך שנות אבולוציה רבות. בזכות זה הם מפרקים ביעילות סיבים של תאית לסוכרים הניתנים לעיכול ומזינים כך קהילה מגוונת של חיידקים שעשויים להיות חשובים לבריאותנו. המעבר למזון מעובד נטול סיבים עלול לסכן את האיזון העדין הזה. באוכלוסיות שממעטות לצרוך מזון מהצומח, תהליך הירידה בכמות החיידקים מעכלי הסיבים מואץ וההשלכות עלולות להיות שליליות. בעבר כבר הומחש הקשר בין שיבושים בפעולת חיידקי המעיים להשמנה ועלו השערות על הקשר בינם לבין מחלות כרוניות. קיימות גם ראיות למעורבות שלהם בקלט החושי שלנו ובפעילות מוחנו.
פירוק תאית, וסיבים תזונתיים בכלל, הוא משימה קשה ומורכבת, הירידה בכמות החיידקים מפרקי התאית באוכלוסיות עירוניות מעידה על מגמה מדאיגה של פגיעה באיזון אוכלוסיית החיידקים במעיים. ייתכן שבסופו של דבר לא יהיה מנוס מהתערבות טיפולית למיתון הנזק, למשל באמצעות צריכת פרוביוטיקה או השתלת צואה כדי לחדש את מגוון חיידקי המעיים. שימורם של בעלי בריתנו הקטנים הכרחי להפחתת הפרעות בחילוף החומרים ומחלות מעיים.
דרושה עוד עבודה רבה כדי להבין את חשיבות הגילוי החדש. צריך מחקרי המשך מפורטים כדי להבין מהם ההרכבים של חיידקים מפרקי סיבים תזונתיים הנחוצים לבריאותנו ומה בדיוק תרומתם בתחומים שונים – אם אכן יש תרומה כזאת.
מאת: קסניה ז'ורבל
באדיבות מכון דוידסון לחינוך מדעי, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע
https://davidson.weizmann.ac.il/
