האבולוציה הממתנת של חיידק הדֶבֶר

מגפת הדֶבֶר של המאה ה-14 הייתה אחת המגפות הקטלניות ביותר בהיסטוריה האנושית. מעריכים כי בתוך חמש שנים בלבד היא קטלה קרוב ל-25 מיליון בני אדם – כשליש מאוכלוסיית אירופה בימים ההם. האימה וההרס שחוללה הביאו את בני התקופה לכנות אותה “המוות השחור”. אך אף על פי שהחיידק מחולל המחלה עדיין חי וקיים, מגפות דֶבֶר גדולות לא מתרחשות כמעט לעולם. איך קרה שהחיידק הקטלני התמסד והתמתן? מחקר שפורסם לפני כמה חודשים מראה כי יותר מפעם אחת החיידק שרד ואף שגשג דווקא בזכות שינוי גנטי קטן שהחליש אותו.

המחקר, שפורסם בכתב העת Science, בדק את ההתפתחות הגנטית של החיידק ירסיניה פסטיס (Yersinia pestis), מחולל מחלת הדֶבֶר. החוקרים התמקדו בשלושה גלי מגפה מרכזיים: מגפת יוסטיניאנוס במאה השישית לספירה, המגפה השחורה במאה ה-14, והגל שהחל בסין במאה ה-19 ונמשך באזורים מסוימים גם היום, אם כי בשכיחות נמוכה מאוד.

המדענים אספו דגימות של החיידק משלדים של קורבנות המגפות והשוו את החומר התורשתי שלהם לזה של חיידקי דֶבֶר בני זמננו. בכל אחת מהמגפות הללו נמצא שבתוך שנים ספורות מתחילת ההתפרצות הופיעו זנים חדשים של החיידק שעברו שינוי גנטי חשוב: ירידה בכמות ההעתקים של גֵן בשם pla, שידוע בתרומתו גדולה למידת הקטלניות של החיידק.

מחיות לבני אדם

מגפות הדֶבֶר הגדולות אינן מחזוריות, אלא הן תקופות של התפשטות מוגברת שנובעת ממעבר של זן קטלני חדש מחיות לבני אדם. חיידק הדֶבֶר חי בדרך כלל במצב אֶנזוֹאוֹטי (Enzootic) – הוא קיים באופן קבוע ומתון באוכלוסיות של מכרסמי בר כגון סנאים או חולדות, ומפיץ את עצמו באמצעות פרעושים שחיים בפרוות המכרסמים ומוצצים את דמם. כל עוד זה המצב, תמותת החיות נשארת נמוכה והמחלה “רדומה”.

התפרצות פתאומית מתרחשת כשזן כלשהו של החיידק עובר שינוי גנטי אקראי (מוטציה) שבעקבותיו הוא נהיה אלים במיוחד ומתחיל להרוג את המכרסמים בהמוניהם. כתוצאה מכך אוכלוסיית המכרסמים מתכווצת במהירות. הפרעושים הנגועים מאבדים את הפונדקאים שלהם, שמתים במגפה, ונאלצים לחפש מקור דם חדש. זהו הרגע שבו הם עוברים לפונדקאים מזדמנים אחרים, כמו חולדות בית ובני אדם, ונוצרת מגפה בקרב בני אדם.

צפיפות אוכלוסין גבוהה ואקלים נוח למכרסמים ולפרעושים מזרזים את ההדבקה. בשיא המגפה, החיידקים עלולים להתרבות בכמויות אדירות עד כדי כך שייצרו קרום חיידקי (ביופילם) שיחסום את קיבת הפרעושים. החסימה מגבירה את הרעב של הפרעושים, ולכן גם את תדירות העקיצות שלהם – וכך קצב ההדבקה גובר.

pla הוא שמו של גֵן של חיידק הדֶבֶר שאחראי על ייצורו של אנזים שמפרק קרישי דם. קרישים נוצרים מחלבון בשם פיברין, שפועל כמעין רשת שסוגרת פצעים ובתוך כך גם לוכדת חיידקים. נוסף על פירוק המבנים הללו של הפיברין, האנזים מחליש את מערכת החיסון על ידי פירוק חלבונים בדם שמסמנים גופים זרים כמו חיידקים ונגיפים ומקילים על מערכת החיסון להשמיד אותם. כך החיידק פורץ את המחסומים שנועדו לשבש את התקדמותו ומתפשט בגוף כמעט באין מפריע.

כשהחיידק עובר שינוי שמפחית את כמות העותקים של הגֵן הזה, יכולתו להתפשט בגוף החולה נפגעת. בעקבות זאת החיידק נהיה פחות אלים וסיכויי ההחלמה של החולה משתפרים. כך קורה שגם החולה שנדבק בחיידק וגם החיידק שחי בתוכו שורדים זמן רב יותר. בעוד שאדם שנדבק בדֶבֶר בצורתו האלימה ימות בתוך ימים ספורים, חולים בחיידקי ירסיניה פסטיס שהוחלשו בעקבות השינוי הגנטי יישארו חולים זמן רב יותר עד שימותו או יחלימו, ולחיידקים יהיה יותר זמן לעבור הלאה.

כדי לבדוק אם השינוי ברמות האנזים אכן השפיע על מידת הקטלניות של המחלה שהחיידק מחולל, הדביקו החוקרים עכברים בכמה זנים של חיידקי ירסיניה פסטיס, שנבדלים זה זה בריכוזי החלבון שהגֵן pla מייצר. העכברים שהודבקו בזנים עם פחות עותקים של הגן שרדו יותר זמן, וסיכויי ההחלמה שלהם היו גבוהים יותר.

הישרדות דרך התאמה

שרשרת ההדבקה של בני אדם במחלת הדֶבֶר מתחילה בדרך כלל בהעברה מפרעוש שנדבק ממכרסם נגוע. נראה כי בשיאי המגפה לאורך ההיסטוריה היא דיללה את אוכלוסיית החולדות – הפונדקאיות העיקריות של החיידק – והקשתה על החיידקים למצוא פונדקאים חדשים להדביק. לחצי הברירה טבעית גרמו לכך שדווקא זנים קטלניים פחות הצליחו להמשיך להדביק חולדות וכך שרדו יותר מהחיידקים האלימים.

התופעה הזאת, שמכונה “כיבוי אפידמי”, מלמדת שמגפות לא תמיד נעלמות. לפעמים הן פשוט ממשיכות להתקיים בשקט. זאת אחת הסיבות לכך שמחלת הדֶבֶר עדיין קיימת כיום בכמה מקומות בעולם, ובכלל זה בארצות הברית. עם זאת, הדבקה של בני אדם במחלה מתרחשת רק לעיתים נדירות ונרפאת בעזרת טיפול אנטיביוטי.

הבנת הדרכים שבהן מחלות משתנות ועוברות התאמות עקב לחצים אבולוציוניים לשרוד עשויה לשפוך אור גם על מחלות עכשוויות כמו מחלת הקורונה (COVID-19), שממשיכה להתפתח גם אחרי שהמגפה דעכה. הבנת מנגנוני ההתאמה הללו יכולה לעזור לחזות תרחישים עתידיים, למשל התפתחות זנים או וריאנטים חדשים של קורונה, וכך להכין טוב יותר את מערכות הבריאות העולמיות למגפה הבאה.

בריאיון לרשת CNN סיכמה החוקרת רבניט סידהו (Sidhu), שעמדה בראש המחקר, “החיידק ‘הבין’ דרך לחצי ברירה טבעית, שעל מנת להפיץ את עצמו בהצלחה עדיף מבחינתו לשמור על הפונדקאים שלו בחיים כמה שיותר זמן, ולא להרוג אותם במהירות הבזק”.