חדשות

צוות חוקרים בהובלת פרופ' רומן דוברובצקי מבית הספר לכימיה בפקולטה למדעים מדויקים ע"ש ריימונד ובברלי סאקלר באוניברסיטת תל אביב פיתח זרז חדשני המבוסס על יסודות נפוצים וידידותיים יותר לסביבה, שמאפשר לזרז תגובות כימיות חיוניות בתעשייה– כגון ייצור תרופות, דלקים נקיים וחומרים אחרים. המחקר, שפורסם ב-Nature Chemistry מציע חלופה ברת-קיימא לתעשייה הכימית, שעשויה לצמצם משמעותית את התלות במתכות יקרות, מזהמות ורעילות כמו פלדיום ופלטינה.

פרופ' רומן דוברובצקי מסביר כי בתעשייה הכימית ישנו תהליך הנקרא "הידרוגנציה" – תהליך בו מחברים מימן למולקולות אורגניות שונות. הידרוגנציה היא תגובה כימית מרכזית בתעשייה, המשמשת לייצור מגוון רחב של מוצרים – מתרופות ודלקים נקיים ועד פלסטיק וגומי. כיום, כדי להאיץ את התהליך, נעשה שימוש בזרזים מבוססי מתכות מעבר נדירות, אשר יקרות, רעילות וכרייתן גורמת לנזק סביבתי חמור.

"הפיתוח עשוי להוות קפיצת מדרגה לקראת כימיה ידידותית יותר לסביבה ולכדור הארץ"

הפתרון שפיתחו החוקרים מתבסס על מולקולה ייחודית המכילה זרחן, יסוד נפוץ וזמין, שמסוגלת לזרז תגובות הידרוגנציה בדומה למתכות האצילות – אך ללא החסרונות הכרוכים בהן.

החוקרים מסבירים כי הפיתוח החדש עשוי לתרום להפחתת זיהום תעשייתי - המעבר לשימוש בזרזים מבוססי זרחן יאפשר ייצור תרופות, כימיקלים ודלקים נקיים בצורה בת-קיימא יותר, תוך הפחתת התלות בחומרים מזהמים.

פחות כרייה מזהמת – כיום, כריית מתכות אצילות כרוכה בהרס סביבתי משמעותי, בזיהום מים ובפגיעה באדמה. מעבר לשימוש בחומרים נפוצים יותר כמו זרחן יפחית את הצורך בכרייה מזהמת.

ותעשייה ירוקה יותר – אם חברות יאמצו את השיטה החדשה, ניתן יהיה לייצר תרופות, דלקים ירוקים ומוצרים כימיים נוספים בצורה בת-קיימא יותר, תוך הפחתת זיהום תעשייתי.

המחקר נערך בהובלת ד"ר עמרי ברונשטיין, מבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז ומוזיאון הטבע ע״ש שטיינהרדט. התגלית המטרידה התפרסמה בכתב העת היוקרתי  Ecology.

הגננים של הים בסכנת היעלמות

"זהו אסון אקולוגי מן המעלה הראשונה", מסביר ד"ר ברונשטיין. "קיפודי הים חיוניים לבריאות שונית האלמוגים. הם ה'גננים' של השונית – ניזונים מהאצות ומונעים מהן להשתלט ו'לחנוק' את האלמוגים שמתחרים איתן על אור השמש. ב-1983 מחלה מסתורית מחקה את רוב קיפודי הים מהסוג דיאדמה בקריביים. האצות שם התרבו ללא בקרה, הסתירו לאלמוגים את אור השמש והאזור כולו עבר שינוי מופע משונית אלמוגים לשדה אצות. למרות שחלפו 40 שנה, אוכלוסיית קיפודי הים – ואיתה השונית – לא חזרו למצבם הקודם".

ב-2022 שבה המחלה והתפרצה בקריביים, כשהיא פוגעת באוכלוסיות ובפרטים ששרדו. הפעם עמדו לרשות החוקרים הכלים המדעיים והטכנולוגיים לאסוף ולפענח את הראיות הפורנזיות, וחוקרים מאוניברסיטת קורנל זיהו בהצלחה את הפתוגן מחולל התמותה: טפיל מסוג ריסנית Scuticociliate. שנה אחר כך, בתחילת 2023, היה ד"ר ברונשטיין הראשון לזהות אירועי תמותה המוניים של קיפוד ים ממין נזרית ארוכת קוצים - קרוב משפחה של קיפוד הים הקריבי - בים האדום.

"עד לא מזמן זה היה אחד הקיפודים הנפוצים בשונית האלמוגים באילת. אלה הקיפודים השחורים עם הקוצים הארוכים שכולנו מכירים", מספר ד"ר ברונשטיין. "כיום קיפוד הים הזה כמעט שאינו קיים יותר במספרים משמעותיים בים האדום. מדובר באירוע אלים ביותר: תוך פחות מ 48 שעות, אוכלוסייה בריאה של קיפודי ים הופכת לשלדים מתפוררים. באתרים מסוימים באילת ובסיני, אחוזי התמותה הגיעו ל-100%. במחקר המשך הצלחנו להראות שהפתוגן הקריבי הוא למעשה אותו הפתוגן שתקף את האוכלוסיות בים האדום".

^{ה'גננים' של השונית. ארבעה מיני קיפודי ים בריאים באי ראוניון (צילום: Jean-Pascal Quod)}

"עכשיו מדובר באירוע גלובלי, בפנדמיה. הים האדום, הקריבי והאוקיינוס ההודי הם אזורי מפתח של שוניות אלמוגים בעולם, ואחוזי תמותת הקיפודים בכל האתרים הללו גבוהים מאוד, מעל ל-90%"

כעת, בעזרת כלים גנטיים הראו ד"ר ברונשטיין ועמיתיו מעבר לים שהריסנית מהקריביים ומהים האדום עומדת גם מאחורי אירועי תמותה דומים לחופי האי ראוניון שבאוקיינוס ההודי.

"זה בעצם אישור גנטי ראשון לכך שמדובר באותו פתוגן בכל הנקודות הללו", הוא אומר. "עכשיו מדובר באירוע גלובלי, בפנדמיה. הים האדום, הקריבי והאוקיינוס ההודי הם אזורי מפתח של שוניות אלמוגים בעולם, ואחוזי תמותת הקיפודים בכל האתרים הללו גבוהים מאוד, מעל ל-90%. עוד אין לנו הוכחות לנוכחות הפתוגן הזה בקיפודי ים באוקיינוס השקט, וזה בהחלט דבר שאנחנו עובדים עליו בימים אלו. אומנם פיתחנו כלים גנטיים לזיהוי ספציפי של הפתוגן, אבל צריך להבין שקשה לעקוב אחר אירועי הכחדה מהירים כל כך בסביבה התת-ימית. אנחנו יצורים יבשתיים, חלק מהשוניות נמצאות עמוק בים ומשתרעות על פני שטחים עצומים, ואם נפספס את אירוע התמותה אפילו ביומיים – יכול להיות שלא נמצא שם כלום, אף זכר לאוכלוסייה שנכחדה".

אין פייזר ומודרנה לקיפודי ים

כדי לעקוב אחר התקדמות המגפה, ד"ר ברונשטיין הקים רשת בינלאומית של שותפים, שהוא מספק להם התראות לגבי הסיכוי שאירוע תמותה עתיד להתרחש באזורם, וכן שולח להם את הציוד הנדרש כדי לדגום ולשמר את הקיפודים החולים באופן שמאפשר השוואה לדוגמיות מאתרים אחרים - ערכות שנשלחות חזרה למעבדה באוניברסיטת תל אביב.

"אוכלוסייה שכבר נדבקה וחלתה, אין לנו באמת כלים כדי לעזור להם", אומר בצער ד"ר ברונשטיין. "אין פייזר ומודרנה לקיפודי ים. לא כי אנחנו לא רוצים, אין כי אנחנו לא יכולים לטפל בהם מתחת למים. הפוקוס שלנו צריך להיות על שני צירים אחרים לגמרי. הראשון זה מניעה. כדי למנוע את המשך התפשטות המגפה, אנחנו צריכים להבין למה היא פרצה כאן ועכשיו. פיתחנו שתי היפותזות לכך. ההיפותזה הראשונה היא היפותזת ההסעה: הפתוגן מהקריביים עבר בעזרת האדם לאזורים חדשים ומרוחקים לאחר שנשאב למי הנטל של כלי שיט והדביק קיפודי ים בים האדום, לפני שעבר הלאה למזרח האוקיינוס ההודי. אגב, אם היפותזה זו נכונה, היינו מצפים לראות אירועי תמותה גם במערב אפריקה, היות ואוניות משא רבות מהקריביים עוצרות שם בדרך לים התיכון ומשם בתעלת סואץ, לים האדום. והנה, ממש בשבועות האחרונים, גילינו שאכן התרחשה תמותה נרחבת שכזו גם במערב אפריקה, כפי שצפינו, ואף הצלחנו לקבל מספר מצומצם של דגימות שנאספו במהלך התמותות, אותן אנחנו מנתחים כרגע במעבדה. אם אכן מדובר בספינות כמקור להפצה, אז ניתן יהיה לחשוב על דרכי טיפול. זה לא פשוט, ואף פעם לא יהיו ספינות סטריליות לגמרי, אבל יש מה לעשות. האפשרות השנייה מדאיגה עוד יותר, כיוון שהיא גורסת שהפתוגן היה פה תמיד, ושינויים אקלימיים הם שהפכו אותו לאלים ומתפרץ. זה כבר אתגר מסדר גודל אחר, שלנו כביולוגיים ימיים יש מעט דרכים להיענות לו".

במקביל למאמץ העולמי, ד"ר ברונשטיין הקים לאחרונה גרעין רבייה של קיפודי הים שנפגעו, באקווריום ישראל בירושלים בשיתוף פעולה עם גן החיות התנכי ורשות הטבע והגנים, כדי שיהוו עתודה לשיקום האוכלוסיות שנפגעו ויאפשרו את קידום המחקר על מנגנוני ההדבקה ואולי אף דרכי טיפול אפשריות.

"הפתוגן עובר במים, כך שאפילו קיפודים שגידלנו לצורכי מחקר באקווריומים של המכון הבין-אוניברסיטאי, כמו גם קיפודי הים שבמצפה התת-ימי באילת, חלו ומתו. לכן הקמנו יחד עם אקווריום ישראל ורשות הטבע והגנים גרעין רבייה בגן החיות התנ"כי בירושלים, שהאקווריומים שלהם מנותקים לגמרי ממי הים. אנחנו בודקים גנטית את הקיפודים שמועברים לגרעין, כדי לוודא שהם אינם נשאים של המחלה, ושייכים גנטית לאוכלוסיית הים האדום כך שתהיה לנו האפשרות לשקם את האוכלוסייה בעתיד. במקביל אנחנו משתמשים בהם כדי לפתח כלים גנטיים רגישים לזיהוי מוקדם של המחלה גם מדגימות מי ים, כמו בדיקות קורונה מתחת למים".