יש חיים בים המוות
יש חיים בים המוות
בשנתיים האחרונות, אחד הנושאים המעסיקים אותי ביותר הנו חיים בים המוות. אל תחשבו שהמצאתי את הגלגל. חיים בים המלח העסיקו מדענים כבר בשנות ה-30 של המאה ה-20 ואולי אף קודם. לא מדובר בדולפינים, דגים ואף לא בסרטנים מהסוג אותו ניתן למצוא, בדרך-כלל, בגופי מים מלוחים. אני מיקרוביולוג ימי ובמיקרואורגניזמים עסקינן. אז איך קם בבוקר אדם שפוי, מדען, ומחליט שהוא הולך לצלול בים המלח לחפש חיידקים? הסיפור המלא לפניכם...
ים שהוא מדבר
|
את הגרעין לסיפור זרע חוקר תנ"ך אמריקאי בשם מייקל סנדרס (Michael Sanders), אשר החליט בשנת 2000 להוריד צוללת לים המלח. המטרה: למצוא את שרידי הערים סדום ועמורה. ד"ר מייקל לזר ופרופסור צבי בן אברהם, שני גיאולוגים מאוניברסיטת תל-אביב שהצטרפו לצלילות, חזרו עם תיאורים מרתקים על כתמים אדומים המרצפים את קרקעית ים המלח, החל מעומק 70 מטר ועד למעלה מ-200 מטר. |
||
|
האם אותם כתמים מסתוריים הינם מרבדי חיידקים הלופילים (אוהבי מלח), או שמא ריכוז תחמוצות ברזל, עניין זה נותר עדיין בגדר שאלה. במובן מסוים, זו שאלה המפרידה בין חיים ומוות... הרעיון לצלול ולאסוף דגימות מקרקעית ים המלח התבשל במוחי כבר משנת 2003 ועבר גלגולים רבים, כולל מחשבות פחות שפויות על צלילות טרימיקס אל מעמקי האגם המלוח. שיתוף פעולה עם חוקרים מאוניברסיטת בן גוריון, פרופסור יונתן לרון והסטודנט יניב מונבז, היווה את נקודת ההתחלה למסעות הצלילה האחרונים ולגילויים של "מעיינות חיים בים המוות". השניים, בשיתוף פעולה עם מדענים גרמנים, חוקרים מעיינות מים מתוקים הנובעים מקרקעית ים המלח, במטרה לפתח שיטה להעריך את ספיקתם של מעיינות אלו. לשם כך גילו השניים, אין ברירה, צריך להכניס את הראש למים, ומאחר שאף אחד מהם אינו צולל, נוצר הקשר והחלה העבודה. רגע לפני שאקח אתכם לצלילה וירטואלית בעולם של מעיינות וגבישים, אני חייב לכם עדיין משפט אחד על הקשר בין מעיינות לבין חיים. כפי שכבר רמזתי, חיידקים ואצות מים המלח מוכרים כבר למעלה מ-80 שנה אך עדיין – בהשוואה לכל ים אחר, הרי שים המלח כמוהו כמדבר. גם אם נתעלם מהיעדרם של יצורים רק לשם השוואה, אם נבחן מיליליטר אחד של מי ים תיכון, נמצא בו בערך מיליון חיידקים, פי אלף ממה שנמצא במיליליטר של מי ים המלח. אך כל הסיפור משתנה בזמן שיטפונות או עונות גשומות מאוד, כאשר המים המלוחים בפני ים המלח נמהלים. במצב זה ניתן לראות את פני המים נצבעים באדום עז, סימן לפריחת האצה דונליאלה (Dunaliella sp.) וכן חיידקים (ארכיאה בעיקר) הלופילים – אוהבי מלח. אם לוקחים את המעיינות מצד אחד ואת אירועי השיטפונות מנגד, עושים אחד ועוד אחד, אז נופל האסימון! |
 |
|
מה הסיכוי שבסביבת מעיינות מים מתוקים הנובעים מקרקעית ים המלח נמצא ריכוזי חיים? גדול, גדול מאוד!למרגלות צוקי דרגות |
||
|
כשאני חושב על הצלילה הראשונה אני דווקא לא נזכר בפעם הראשונה שירדתי אל מתחת לפני ים המלח, אלא בצלילה הראשונה באזור המעיינות אל מול צוקי דרגות. היה זה בספטמבר 2009, במהלך סבב הצלילות השלישי שלי בים המלח. מרק צ'רניחובסקי, חבר טוב וצולל מנוסה וכן צולל נוסף, שחר בן-גל, הצטרפו אלי לצלילות. בזמן ששאר הצוות עבד על הקמת המאהל החלטנו, שחר ואני, לצאת לסריקה תת-מימית קצרה באזור. תהליך ההתלבשות המגושם כבר הפך בשלב זה לשגרה. מדרגה באדמה, סימן לירידת מפלס הים, משמשת כאזור התארגנות. ראשית משקולות רגליים. לא שאי אפשר לצלול בלי, אך הרבה יותר נוח כשכל הגוף מאוזן ובשליטה. עכשיו מגיע החלק הכבד: המאזן. לוח גב מפלדה, עליו מחוברות שתי עשיריות, עוד שתי רביעיות על רתמות הכתפיים מקדימה ולקינוח מיכל 15 ליטר. כשהכל סגור ומהודק היטב מפנקים אותנו בעוד 12 פאונד בכל צד בכיס המשקולות. שטיפת התרעננות קצרה עם מים צוננים מהמעיין הגופריתי הקרוב, ומסכה על הפנים. מסכת פנים (full face mask) מעלה כמה זיכרונות מזמן מלחמת המפרץ אבל בסך הכל, זו אינה חוויה נוראית. אלא אם כן בחוץ 39 מעלות! משיכה קלה מקדימה ואנחנו על הרגליים. אנחנו ועוד בערך 60 קילו תוספות. כבד, אבל נחוץ אם רוצים לשקוע. סגירת שסתומי אוויר* ונשימה ראשונה מהמיכל, המרעננת את חלל המסכה. אנחנו רק עשרה מטרים מקו המים, אך עדיין רחוקים מאותו |
 |
|
|
אזור נפלא בו המשקל הרב עובר למים ואפשר להתחיל ליהנות. ומה שמפריד בינינו לבין אותו מקום חלומי הינם 50 מטרים של קרקעית מתעתעת, לעתים חול יציב, ולעתים בוץ טובעני... כמו הפעם. כאשר מדשדשים במים ללא ציוד הבוץ מרגיש מעט לא יציב, אבל בדרך לצלילה לא מפסיקים לשקוע, עד שהמיכל אינו פוגע בקרקעית. יש אנשים שמשלמים עבור טיפול בבוץ מים המלח והנה אנחנו מקבלים אותו חינם ועוד מתלוננים. הבעיה העיקרית אינה השקיעה אלא איך יוצאים מכאן. התשובה, שנמצאה בדרך הקשה, היא, ללא עזרה! משתחררים מהציוד ובתנועות שלא היו מביישות אף רקדנית בטן משתחררים מן הבוץ הטובעני. האלטרנטיבה של שליפה החוצה עם או בלי הציוד נגמרת תמיד בשריטות וחתכים, שכן הבוץ עמוס בגבישים חדים. שני חבר'ה תופסים את הציוד, וחזרה למדרגה. הפעם, בדרך למים, אנו מחפשים מסלול אחר. סוף סוף אנחנו מספיק עמוקים בכדי לשקוע ולהמשיך לתור אחר המעיינות מתחת למים. הראות סבירה. חמישה מטרים ירקרקים פרוסים לפנינו ואנו שוחים דרומה במקביל למדרון. לאחר 2-3 דקות מופיעה צללית שחורה על הקרקעית מלפנינו וככל שאנו מתקרבים מתבהרים שוליו של בור ענק בקרקעית. קוטרו עשרה מטרים ועומקו – לא ידוע. המים המתוקים הנובעים ממנו מתערבבים במי ים המלח ולא מאפשרים לראות שום דבר בבירור. מחליטים לשקוע פנימה. חוויה מרתקת! יש אור, המים צלולים אבל לא רואים כלום! כעבור מספר מטרים מתבהרת מערבולת המים וניתן לזהות שלושה זרמי מים מתוקים בקרקעית הלוע. זהו מעין רדוד יחסית, עומקו תשעה עד עשרה מטרים בלבד מפתח הכניסה. בסביבת הנביעה עצמה נסחפים חלקיקים שונים מעלה כלפי פני המים. מרבדי חרסית, דמויי כנפי מנטה, מונעים בתנועות גליות בזרם המים. לעתים עולות בועות גז עם זרם המים מתוך האדמה ונעלמות כהרף עין. את הדרך החוצה עשינו לאורך קיר הלוע. מראה מהפנט! שכבות עדינות בעובי של חצי סנטימטר מרצפות את הקיר, רמז לפרקי ההיסטוריה שדרכם אנו צוללים. שכבה לבנה פירושה קיץ, אידוי מים ושקיעת מלחים מוגברת. פס כהה, חורף. כל סנטימטר או שניים הם שנה! המים המתוקים של המעיינות פתחו לנו חלון בן אלף שנה אל עברו של ים המלח. מלאי התלהבות המשכנו מהמעיין הזה לעבר האופק, היכן שזיהינו צללית נוספת. הפתח הרבה יותר רחב, ו- 12 מטר מטה חיכתה לנו מדרגה רחבה ובצידה הדרומי חרוט בעומק ארבעה עד חמישה מטרים נוספים, מתוכו יוצאים מים מתוקים. עשרים דקות לפני כניסה לצלילת דקומפרסיה – החלטה קשה: ממשיכים לחקור או שוחים לעבר החוף? המעיין השני התגלה כחלק ממערכת לועות ארוכה. שחייה לאורך המדרגה ועלייה בקיר הצפון-מזרחי אפשרה לנו לעבור אל הלוע הבא מבלי לצאת מן המעיין לגמרי. פה ושם בלטו ענפים ושורשים החוצה מקירות המעיינות, זכר לשיטפונות ולסחופת המגיעה איתם לים. מצב השימור המצוין של העץ הנו רמז ברור לכך שפעילות מיקרוביאלית ענפה אין כאן. ככל שהמערכת העמיקה, נהיו הלועות רדודים יותר והתמזגו לאט לאט עם המדרון. המערכת נמשכה עד לעומק 30 מטר (36 מטר עומק מחשב**) ונגמרה במדרון ים המלח. בשלב הזה החלטנו לעלות לחניית בטיחות ולהמשיך לחוף בצלילת מים ירוקים. המים הקרירים שעטפו אותנו בעומק התחלפו שוב, בעומק 15 מטר, במרק המלח שבו שחינו קודם.
* שסתום האוויר במסכת פנים (Ocean reef, Neptune) מאפשר נשימת אוויר שלא מן המיכל אלא מן הסביבה. זהו פתח במסכה! אם לא ייסגר טרם הצלילה מים יחדרו ישירות לחלל הפנים. ** בגלל הצפיפות הגבוהה של המים בים המלח, הכיול של המחשב משתנה, וכשהוא מציג 36 מטר, למשל, העומק בפועל הוא למעשה 30 בקירוב. |
||
|
מרבדים של חיידקים אז איך בדיוק מזהים חיידקים מתחת למים? לא במיקרוסקופ, זה בטוח. למען האמת הרבה לפני שזיהינו אותם, הסתכלנו לחיידק או שניים ישר בעיניים מבלי לדעת זאת. אך בבוקר אחד, ביום הצלילות לפני האחרון, בבואנו לבדוק מערכת מעיינות 500 מטר דרומית למערכת המרכזית עליה עבדנו, השתנו הדברים. מעיין הנובע מתוך חצץ, פתחו מכוסה אבנים בגדלים שונים וכל אבן מכוסה במרבדים חלקלקים, ירוקים או לבנים. ללא ספק – מצאנו חיים! מצאנו את מה שחיפשנו ובגדול. מרבדים כאלה ניתן למצוא כמעט בכל מקווה מים אחר אך לא בים המלח. עד עתה. כשעלה הרעיון של חיים בסביבת המעיינות יכולנו לקוות לממצא כזה, אך לא ממש ציפינו לו. לכן, התבססה עיקר העבודה על שיטות מולקולריות ולא על ממצאים חזותיים בשטח. ראשית שאבנו מים מכל מעיין. זה מתבצע כך: צולל מחפש בתוך הקרקעית את נקודת הנביעה של המעיין ומחבר אליו צינור. הצוות על הסירה מתחיל לשאוב מים וכאשר נמדדת צפיפות מים הקרובה למים מתוקים (לדוגמה, 1.001 גרם לסנטימטר מעוקב בהשוואה ל-1.236 גרם לסנטימטר מעוקב מי ים המלח) מתחילים לדגום. חלק מהמים נשלחים לאנליזה כימית וחלק ממשיך לבדיקות מיקרוביאליות. הפקת החומר הגנטי מהחיידקים במים מאפשרת זיהוי של קבוצות החיידקים העיקריות. שימוש בסמנים פלואורסנטיים והתבוננות במיקרוסקופ מאפשרים כימות של אותם חיידקים. עיבוד דומה תוכנן ובוצע גם עבור דוגמאות חול מתוך המעיינות וסביבתם. כל זאת, כמובן, בהשוואה למים וחול מים המלח מאזור ללא מעיינות. |
 |
|
|
שתי שאלות עיקריות שאלנו את עצמנו עוד בטרם ידענו מה נמצא: 1. אם יש ריכוזי חיים בסביבת המעיינות – ממה הם חיים? 2. מהו מקור החיים הללו, ים המלח או המעיינות? צבעם של מרבדי החיידקים שגילינו סיפקו תשובה מהירה (הגם שחלקית) לשאלה הראשונה. ירוק פירושו פוטוסינתזה. ישנם יצורים על קרקעית ים המלח המצליחים לנצל את מעט האור המגיע לשם ולהפיק ממנו אנרגיה. זוהי תערובת מעניינת של אצות חד-תאיות (דיאטומאות), כחוליות (ציאנובקטריה) וחיידקי גופרית ירוקים. אחד הדברים המעניינים ביותר בשילוב הזה הנו, שגם האצות וגם הכחוליות מייצרות חמצן בתהליך הפוטוסינתזה ואילו חיידקי הגופרית רגישים לחמצן. חלק מן המחקר שלנו כרגע מתרכז בהבנת מערכת היחסים הזו. מרבדי חיידקים לבנים הנם בדרך-כלל סימן לחיידקי גופרית וזהו המקרה גם כאן. עושה רושם שגופרית מהווה מרכיב מרכזי במערך החיים סביב המעיינות, שכן מרבדים לבנים בגדלים שונים נצפו (חלק בדיעבד) בכל המעיינות בהם צללנו. בכדי לענות על השאלה השנייה היינו צריכים לעבוד קצת יותר, והתשובה עדיין לא לגמרי ברורה. אך מן הנתונים שנאספו עד עתה, ניתן ללמוד שיש בים המלח יותר חיים מאשר שחשבנו. אולם חיים מעט רדומים. כפי שגם אנחנו מתעוררים משינה עמוקה לריח המטעמים העולה מן המטבח ולפעמים אך מזה המגיע מן המאפיה בפינת הרחוב, גם החיידקים הלנים בקרקעית ים המלח מתעוררים עם בואם של מימי המעיין הצוננים. הממצאים שנאספו ב-2009 ו-2010 פתחו את התיאבון לעוד, ועל כל פיסת מידע שעלתה צפו להן עוד ועוד שאלות. השנה חזרנו לסבב צלילות נוסף, מלווים הפעם במכשירי מדידה תת-מימיים, המסוגלים "לרדת לסוף דעתו של חיידק" – מיקרוסנסורים. עולמו של חיידק אינו עולמנו אנו. מיקרואורגניזמים חיים בסביבות פרופורציונליות לגודלם ולכן, אם אנו רוצים לדעת מה מרגיש חיידק וכיצד הוא משפיע על סביבתו ועל-ידי כך להבין איך אותו יצור חי, צריך למדוד בקנה מידה רלוונטי. מיקרוסנסורים מסוגלים למדוד סביבה של מספר מיקרונים בודדים (תלוי בגודל החיישן) ועל-ידי כך לזהות בדיוק רב את הרמה והאזור בו יש אוכלוסיית חיידקים פעילה. הנתונים שאספנו הפעם: חמצן, גופרית ו-pH (חומציות), עתידים לספק מידע על רמת הפעילות של החיידקים הפוטוסינטטיים ושל חיידקי הגופרית למיניהם. אחת החידות הגדולות שנותרה בגדר תעלומה לעת עתה, הינה רמת המליחות אותה חשים החיידקים. מי המעיינות זורמים בסביבת החיידקים אך נמהלים במהרה במי ים המלח. האם החיידקים בסביבת המעיינות הנם חיידקים הלופילים (אוהבי מלח) קיצוניים, כצפוי בים המלח, או שמא חיידקים המסוגלים לסבול מליחות כזו או אחרת, אך מעדיפים מים מלוחים הרבה פחות ממה שבדרך-כלל אנו מוצאים בים המלח. זרימת המעיינות אינה רציפה וספיקתם משתנה לעתים קרובות. תופעה זו מורגשת היטב כאשר צוללים מעל המעיינות וזרם מים חזק ובלתי צפוי מעלה את הצולל מטרים רבים מעלה. משמעות התופעה לחיידק החי בסביבת המעיינות הינה סביבה המשתנה בפתאומיות ובאופן קיצוני ממים מליחים למים על-מלוחים. כיום לא מוכרים למדע אורגניזמים רבים שיכולים לשרוד ולתפקד בשתי קצוות סולם המליחויות. כיצד המיקרואורגניזמים בסביבת המעיינות מתמודדים עם המצב, זו שאלה שעליה ננסה לענות בשלבי המחקר הבאים.
את מי זה מעניין? זו אולי אחת השאלות הכי כואבות שיכול מדען להישאל אחרי שעות של הסברים נלהבים על מחקרו. לא אעמיק כאן על חשיבותו של מחקר בסיסי, למרות שאין ספק שלכל מדען יש איזה בן-דוד שזקוק לרענון בנושא. חיידקים החיים בתנאי קיצון (אקסטרמופילים) הנם בעלי פוטנציאל גדול לתעשיות ביוטכנולוגיות שונות. מפעלים שונים מייצרים - כחלק של תהליך ייצור זה או אחר, או כתופעת לוואי - תנאי קיצון כגון טמפרטורה ומליחות גבוהה, חומציות או בסיסיות קיצוניים, ריכוזים גבוהים של רעלנים ועוד. תהליכים שונים התלויים בפעילות מיקרוביאלית, החל מהייצור עצמו וכלה בטיפול בתוצרי פסולת, יפיקו תועלת מחיידקים המתפקדים במיטבם בתנאים הקיימים, מבלי צורך להשקיע אנרגיה נוספת בכדי להתאים את התהליך למיקרואורגניזם הקיים כיום. על-כן, חיידק שמסוגל להתמודד עם מגוון רחב של תנאים, יכול להיות בעל חשיבות רבה לתעשייה. המרדף האינסופי אחרי חומרים ביולוגיים בעלי פעילות, נמצא בחיפוש מתמיד אחרי סביבות חדשות בעלות פוטנציאל למגוון רחב של מיקרואורגניזמים חדשים. המיקרואורגניזמים שנמצאו בסביבת המעיינות בקרקעית ים המלח מספיק קרובים למינים המוכרים כיום כמייצרים חומרים פעילים, אך יחד עם זאת, מספיק רחוקים בכדי להכיל פוטנציאל למגוון חומרים חדשים ובלתי מוכרים. עתידו של ים המלח נמצא בלב החדשות ובלבנו אנו כבר זמן רב. העובדות הכואבות הן, שים המלח מאבד למעלה ממטר מים בכל שנה. אחת התוכניות העשויות להביא לשינוי המצב הינה תעלת הימים. אותה תעלה שאמורה לחבר בין ים סוף לבין ים המלח. המים שיוזרמו מים סוף יותפלו והתמלחת תוזרם לים המלח. מחקרים שונים עסקו ועוסקים בהשפעות התעלה. מבין התסריטים המובאים הנו ים מלח לבן כתוצאה משקיעה מאסיבית של גבס. הגבס הינו תוצר של ריכוז גבוה של יוני סולפט (SO4-2) ויוני סידן (Ca+2). הסולפט נמצא בריכוזים גבוהים בים סוף ואילו סידן בים המלח. |
||
 |
||
|
מחקר טרי ברוטב מלח המחקר על החיים במעיינות נמצא בראשית דרכו. ישנן הרבה שאלות פתוחות והרבה שאלות שטרם נשאלו. כיום אנו מכירים מספר מערכות מעיינות בחוף המערבי של ים המלח ומשיחות עם מדענים אחרים ישנן לא מעט מערכות בצד הירדני. המגוון העצום הקיים בתוך כל מערכת ובשלל המערכות עצמן, מבטיח המשך מחקר מרתק לעוד זמן רב. סביבות מלוחות נחקרות מסביב לעולם באופן מתמיד. מפתיע הוא הדבר שבאופן כמעט עקבי נמנעים החוקרים מלהכניס את הראש למים. ים המלח הנו דוגמה נפלאה לכך. החיים מסביב למעיינות לא הופיעו בשנתיים האחרונות, אך בכדי לגלותם צריך היה להרטיב את השיער. לא אלאה אתכם במחקר נוסף אך אשתף אתכם בדוגמה מצולמת נוספת. השנה לקחתי חלק במחקר מרתק באי כריסטמס (חג המולד) אשר באוקיינוס השקט (Kiritimati, Repulic of Kiribas). האי והאזור מוכרים כאתר צלילה בשל שוניות אלמוגים מרהיבות, עשירות בדגים בעלי מימדים מכובדים. האי עצמו מכיל למעלה מ-100 אגמים השונים זה מזה במליחות, בעומק וכן בהרכב הכימי של מימיהם. הביולוגיה של האגמים נחקרת מאז שנות ה-70 ואולי אף קודם, אך הצלילה הראשונה באגמים נעשתה במרץ 2011, על-ידי. האור החזק והמליחות המספיק גבוהה (פי שבע ממי האוקיינוס) בכדי להבריח טורפים (כגון זואופלמקטון) יוצרים גן עדן לחיידקים פוטוסינטטיים וליצירת אקוסיסטמות מיקרוביאליות מורכבות. המבנים שצולמו ותוארו ברובם לראשונה השנה, מדגימים מחדש את יכולתם המופלאה של חיידקים ובו בעת את הצורך שלנו כמדענים להעז ולהכניס את הראש אל מתחת למים. |
||
|
כמה עובדות על צלילה בים המלח: משקולות: אנשי הצוות השונים צללו עם 70-90 פאונד ללא חליפה. ניתן היה להוריד מספר פאונד בודדים אך זה הפך את העבודה מעל לזרם המעיין לבלתי אפשרית. טמפרטורה: מי ים המלח הגיעו בחודש ספטמבר 2009 ל-C°33 וירדו ל-C°31 כמטר מתחת לפני המים. בעומק, טמפרטורת המים ירדה ל-C°24 בצורה חדה. המעבר החד בין שני צדי התרמוקלינה גורר אחריו תחושת קור עזה. מים בעיניים: כניסה של מי ים המלח לעיניים אינה סוף העולם, אף שזו לא חוויה מומלצת. במידה של חדירת מים לעיניים דרך המסכה (תופעה שאכן ארעה מספר פעמים) הצולל עולה לפני המים בעזרת בן הזוג ושוטף מיד את עיניו באמצעות מים מתוקים מן הסירה. בליעת מים: בליעת מי ים המלח יכולה להיות מסוכנת מאוד ואף להיגמר במוות. למזלנו לא נאלצנו להתמודד עם בעיה כזו. פצעים וחתכים: פצעים וחתכים כמעט ולא שורפים כשנכנסים למים. אבל לאורך זמן, כל חתך, קטן ככל שיהיה, נפתח יותר ויותר. זמן ההחלמה גם לאחר סוף הצלילות ארוך במיוחד ותמיד נשארת צלקת. |
||
Acknowledgments:The Max Planck Society - financial Support
|
||
