קטנים וטובים

יחסי הגומלין ההדוקים בין המיקרוביום לפרות משפיעים על חיי האדם; המיקרוביום גורם לפירוק הסיבים במעי של הפרות ובכך תורם לייצור האנרגיה והחלב שלהן, מקור מרכזי ביותר לחלבון בתזונת האדם. כך, למעשה, באמצעות מיקרוביום שמגביר פירוק, ניתן להגביר את ייצור המזון לאנושות ולהיאבק במשבר המזון העולמי; אוכלוסיית העולם גדלה מאוד בעשור האחרון וצפויה להמשיך לגדול, וכדי להצליח לספק לה מזון נדרש מדע החקלאות להשתכלל כך שהייצור יעלה ואיכותו תשתפר. אלא שלצד הייתרון, קיים גם חיסרון:  המיקרוביום גורם להתססת הסיבים במעי של הפרות, וכך לייצור הגז מתאן שאותו הן פולטות לאטמוספרה, מה שתורם להתחממות האקלים. לכן, חיוני לחקור את המיקרוביום של הפרות וללמוד כיצד אפשר להפחית את ייצור המתאן (למשל לגלות מיהם המיקרואורגניזמים שמפחיתים את רמת פליטתו ולבחון את הגנים שלהם). זאת ועוד, הרכב המיקרואורגניזמים שבפרות דומה לזה של בני אדם, ולכן הוא יכול לשמש מודל ללמידת המיקרוביום האנושי.

“בניסויינו אנחנו מנסים להבין מהם הכוחות שמעצבים קהילות מיקרוביאליות במערכת העיכול של בעלי חיים”, אומר פרופ’ מזרחי. “אנו משנים את הקהילות המיקרוביאליות, מרכיבים אותן מחדש, ולומדים על התפקיד האינדיווידואלי של המיקרואורגניזמים השונים. כך אנחנו מקווים שנוכל להנדס קהילות מיקרוביאליות חדשות שיטיבו עם האדם והסביבה”.

במחקר שזכה במענק מהקרן הלאומית למדע, ביקשו החוקרים להבין מהי הקהילה המיקרוביאלית האידיאלית לפירוק מיטבי של סיבים – תהילך בעל תוצרים חיוניים. לשם כך הם השתמשו בדגימות צואה של פרות, בודדו מהן מיקרואורגניזמים שונים, הרכיבו מהם קהילות חדשות (למשל כאלה שמחסירות או מוסיפות חיידק מסוים) וגידלו אותן במבחנות שהוכנסו להן סיבים. בתהליך זה בחנו המדענים, בין השאר, את כמות פירוק הסיבים בכל מבחנה ואת תוצרי הפירוק – עשרות אלפי מטבוליטים (תרכובות שמיוצרות בעת חילוף חומרים), גם כאלו שמשפיעים ביותר על בריאות האדם והסביבה. למשל, מתאן, פחמן דו-חמצני (שגם הוא, כמו המתאן, תורם להתחממות הגלובלית), חומצה פרופנואית (שמפרקת סוכר ולכן חיונית לייצור חלב הפרה), חומצה בוטירית (בעלת תכונות אנטי-דלקתיות), ואתנול ובוטנול (כהלים שיכולים לשמש לייצור דלק “ירוק”, ולפיתוח שיטות להפקת אנרגיה מתחדשת).

ביצירת ההרכבים השונים של המיקרואורגניזמים, בחנו החוקרים מי מהם מפיק שילוב מיטבי של תוצרי פירוק. כך למשל, הם הוסיפו להרכב שכלל חיידק שמפרק סיבים למימן, שהופך בהמשך למתאן, חיידק ידידותי שמפרק את המימן והופך אותו לחומצה פרופנואית. במצב כזה אפשר להפיק יותר חלב פרה ופחות מימן ומתאן.