כאילו שלא היו לנו מספיק סיבות לדאגה: מחקר בריטי חדש מצא שדפוס הנשימה של החיידקים בעולם משתנה

כמעט בלתי אפשרי לדמיין את חיינו בלי חיידקים. ליצורים המיקרוסקופיים הללו יש תפקיד קריטי בכמה מהתהליכים הבסיסיים ביותר שמניעים את החיים בפלנטה שלנו, והם מהווים בין השאר את הבסיס לכלל מארג המזון ומסייעים בתהליך העיכול בגופנו. עם זאת, לחיידקים עלולה להיות השפעה שלילית על אקלים כדור הארץ. במחקר בריטי שפורסם בכתב העת Nature Communications נמצא שחיידקים וארכאונים (Archaea, על-ממלכה של יצורים חסרי גרעין תא ששונים במאפייניהם מהחיידקים) צפויים לפלוט פחמן דו-חמצני בקצב גבוה יותר מאשר בעבר, זאת בגלל עליית הטמפרטורות העולמית – עובדה שעלולה להחריף עוד יותר את משבר האקלים.

החיידקים והארכאונים, שנקראים יחד פרוקריוטים (Prokaryote), הם עולם גדול ומגוון. הם שונים מאוד במאפייניהם מהאיקריוטים – העל-ממלכה שבה נכללים כל שאר היצורים, מצמחים ופטריות ועד לכל בעלי החיים ולאדם, שבתאיהם יש גרעין. במחקר מ-2018 הוערך כי חיידקים וארכאונים מהווים כ-14 אחוז מהביומסה – המשקל הכולל של כל היצורים על פני כדור הארץ (12.7 ו-1.3 אחוז בהתאמה).

פרסום

בדומה לבני אדם ולבעלי חיים, גם חלק גדול מהפרוקריוטים נושמים חמצן ופולטים פחמן דו-חמצני (אחרים חיים בסביבה נטולת חמצן ומשתמשים במגוון תרכובות, גופרית, חנקן ואחרות, כמקור אנרגיה). קצב הנשימה של הפרוקריוטים, ומכאן גם כמות הפחמן הדו-חמצני שהם פולטים, מושפעים מהטמפרטורה שבסביבתם.

מסתגלים מהר להתחממות

"עליית הטמפרטורה תאיץ את קצבי הפעולה של רוב החיידקים", מסביר ד"ר דרור מינץ מהמכון למדעי הקרקע, המים והסביבה במרכז וולקני למחקר חקלאי. "כשהאוויר חם יותר, המולקולות זזות מהר יותר. זה מאיץ תהליכים בתאים, מזון וחמצן נכנסים אליהם מהר יותר ופחמן דו-חמצני יוצא מהר יותר החוצה".

מעל טמפרטורה מסוימת (שמשתנה בהתאם לסוג החיידק או הארכאון), פרוקריוטים לא מסוגלים לתפקד ביעילות או אף לשרוד. עם זאת, בניגוד למיני איקריוטים (Eukaryota) רבים שלא מצליחים להסתגל להשפעותיו ההרסניות של משבר האקלים ולכן נמצאים כיום בסיכון, זמן הדור של הפרוקריוטים מהיר מאוד יחסית לאיקריוטים ואצל חיידקים מסוימים כגון אי-קולי (Escherichia coli) הגדלים בתנאים אופטימליים יכול להגיע אף ל-20 דקות, מה שמאפשר להם לעבור אבולוציה מהירה ולהתאים את עצמם לשינויים בסביבת המחיה שלהם בצורה טובה יותר (כאשר רק החיידיקים המותאמים ביותר לתנאים החדשים שורדים), כפי שניתן לראות בחיידקים שמפתחים עמידות למגוון סוגי אנטיביוטיקה. "ההתחממות מתרחשת בקצב שהוא מהיר עבורנו אבל אטי עבור החיידקים", אומר מינץ. "לכן, תהיה אבולוציה של חיידקים, וכאלה שהטמפרטורה הגבוהה מתאימה להם יותר ישתלטו. אז, קצבי הפעולה שלהם יאיצו אפילו יותר".

לא לוקחים את הנשימה בחשבון

במחקר החדש נבדקו פרוקריוטים שחיים בסביבות מכל הסוגים בכל רחבי העולם, מאגמים מלוחים באנטארקטיקה שבהם הטמפרטורה נמוכה מאפס ועד למעיינות חמים שבהם היא מגיעה אל מעל 120 מעלות צלזיוס. החוקרים מצאו שפרוקריוטים שחיים בטמפרטורה שנמוכה מ-45 מעלות מגיבים בצורה חזקה יותר להתחממות: קצב הנשימה שלהם עולה משמעותית, הן בטווח של ימים עד שבועות, והן בטווח של חודשים ושנים.

על פי ממצאי המחקר, האצת הנשימה אצל הפרוקריוטים בעקבות העלייה בטמפרטורות משמעותית יותר מזו שצפויה להתרחש בגופם של איקריוטים. ייתכן שהדבר קשור למורכבות הגדולה יותר בהרבה של היצורים האיקריוטים מרובי התאים. כמו כן, האצת הנשימה לא נצפתה בפרוקריוטים שחיים בטמפרטורות של מעל 45 מעלות, זאת מכיוון שעלייה של מספר מעלות בודדות כמו זו שנמדדת כבר כיום, וצפויה להמשיך ולהתגבר בעקבות משבר האקלים, משמעותית פחות אצל חיידיקים שמורגלים בטמפרטורות סביבה כה גבוהות.

פרסום

על פי ממצאי המחקר, העלייה בקצב הנשימה של אינספור החיידקים והארכאונים צפויה להגדיל באופן ניכר את כמות הפחמן הדו-חמצני שנפלט אל האטמוספרה, מה שיחמיר עוד יותר את קצב ההתחממות ואת השפעותיו ההרסניות של משבר האקלים.

תומס סמית' מהמחלקה למדעי החיים באוניברסיטת אימפריאל קולג' שבלונדון, שהוביל את המחקר, אמר עם הצגת המחקר שהמודלים שחוזים את נזקיו הצפויים של משבר האקלים נשענים לרוב על הנחה שגויה לפיה קצבי הנשימה של האיקריוטים ושל הפרוקריוטים יושפעו באותו אופן מהעלייה בטמפרטורות. "בהתחשב בכך שמיקרואורגניזמים כנראה יתרמו באופן משמעותי לכמות הנשימה הכוללת ולטביעת הרגל הפחמנית במערכות אקולוגיות רבות, חשוב שמודלים אקלימיים ייקחו בחשבון את הרגישות הגבוהה יותר שלהם לשינויים בטמפרטורה, הן בטווח הארוך והן בקצר", הוא אומר.

על פי מינץ, לצד התרומה השלילית של הפרוקריוטים לפליטת גזי חממה, פעילות אחרת שלהם עשויה דווקא להפחית במידה מסוימת את השפעותיו של משבר האקלים: "יש במיקרוביולוגיה גם תהליכים הפוכים, למשל פוטוסינתזה: חיידקים פוטוסינתטיים (ציאנובקטריות) מקבעים את הפחמן הדו-חמצני וכך מורידים את רמתו. המצב לא שטחי כמו שהוא עשוי להיראות לנו".