החיידקים ישמרו על המים

אחד מסיוטיו המבעיתים ביותר של כל מי שעוסק במגננה מפני טרור הוא הרעלה של מקורות המים, של מאגרי המים ושל האמצעים להולכתם. ההגנות הקיימות אינן מספיקות, וכאשר אלה כושלות - מסיבה זו או אחרת - דרכו של הטרוריסט לביצוע זממו פתוחה לרווחה.
סתימת הפירצה הזאת, בדרך שתאפשר התרעה אמינה על מים מורעלים, במינימום זמן ועלָות, מעסיקה כיום צוותים ישראליים של חוקרים מאוניברסיטאות ירושלים ותל-אביב, ממשרד הבריאות ומחיל הרפואה של צה"ל. את המחקר, הנמצא בעיצומו והמסתמן כפריצת-דרך טכנולוגית ומדעית, מממן משרד ההגנה של ארצות הברית, באמצעות זרוע בשם דארפ"א (DARPA) התומכת במחקרים ארוכי טווח, שנשמעים לעיתים כמדע בדיוני. גם המחקר הזה, שעלותו כמיליון דולר לשנה, נשמע כמו מדע בדיוני.
מדובר בזיהוי נוכחות רעלים במים באמצעות שבבים ביולוגיים (ביוצ'יפים) - שילוב בין תאים חיים, מהונדסים-גנטית, לרכיבים אלקטרוניים. פרופ' שמשון בלקין, ראש היחידה למדעי הסביבה באוניברסיטה העברית בירושלים, משוכנע כי בעוד כשנה וחצי יהיה בידי החוקרים אב-טיפוס של המכשור המהפכני. "בסופו של דבר זו תהיה בסוף מערכת מאוד ייחודית", אומר פרופ' בלקין. "למיטב ידיעתי, אנחנו היחידים כרגע שהולכים לכיוון של אמצעי קל, מהיר, נייד ונוח לזיהוי רעלים במים. כל המערכות האחרות הן גדולות ומסורבלות יחסית. אבל תידרש עוד השקעה לא קטנה להפיכת האב-טיפוס למכשיר מבצעי הניתן לשימוש בשטח".

היתרון של החיידקים

היתרון של החיידקים היוזמה הראשונה למחקר הנוכחי היתה של משרד הבריאות וצה"ל. המחקר הישראלי נעשה במסגרת שיתוף פעולה בין ישראל והמשרד האמריקני לביטחון פנים. לאחרונה סוכם בין ראש-הממשלה לשר המדע והטכנולוגיה, מודי זנדברג, כי תחום הפעולה הזה ירוכז במשרד המדע והטכנולוגיה. החיסרון העיקרי בשיטות הקיימות היום לבדיקת רעלים במים נעוץ בזמן הרב החולף עד לקבלת התשובה.
הזמן - בעיקר בבדיקות מסוג זה - הוא גורם קריטי. "קיימים אמצעים חדישים, משוכללים ומדויקים לבדיקת רעלים במים", אומר פרופ' בלקין, "אבל השיטות הקיימות טובות ויעילות בעיקר למי שיודע בדיוק מה הוא מחפש. אם אינך יודע איזה סוג של רעל אתה מבקש לזהות, אתה חייב להציב סוללה של מכשירים –- ואת התשובה תקבל כעבור זמן רב מאוד, לעיתים ימים, ובעלָת גבוהה מאוד".
הצוות בראשותו של פרופ' בלקין, מיקרוביולוג בהתמחותו, "מגייס" את החיידקים למלחמה בהרעלת מים. "החיידקים הם אמצעי זול, נוח וקל לשימוש", אומר פרופ' בלקין. "קל מאוד לגדל אותם, עלָותם נמוכה מאוד, אוכלוסייתם בלתי מוגבלת וניתן לשמר אותם בקלות במקרר או באמצעות ייבוש. חיידקים גם נוחים להנדסה גנטית. קל מאוד להנדס אותם כדי שיגיבו לחומרים מסוימים באופן שבו נוכל למדוד ולכמת את התגובה".
צוות אחר של משרד הבריאות, בראשותה של ד"ר אפרת רורמן, בודק את האפשרות להנדס תאים אנושיים, שמקורם בתרביות של תאי כבד ותאי עצבים, כדי שיגיבו על הימצאות רעלים במים. "תאים אנושיים הם מערכת הרבה יותר רלבנטית לבדיקת הימצאות רעלים שמסכנים חיי אדם", אומר פרופ' בלקין, "אבל הרבה יותר קשה להנדס אותם". בכיוון שלישי של המחקר עוסק צוות של האוניברסיטה העברית, בראשותו של ד"ר דוד אנגלברג. הצוות הזה בודק את יעילותם של תאי שמרים כמתריעים מפני רעלים במים. "בניגוד לחיידקים, שמרים הם תאים בעלי גרעין, שמבחינת המבנה והתפקוד דומים מאוד לתאים אנושיים", מסביר פרופ' בלקין. "לעומת זאת, בניגוד לתאים אנושיים, הם נוחים לגידול ולשימור כמו חיידקים".

החיידקים משגרים אותות

שני השותפים האחרים למחקר חשובים לא פחות. צוות של חיל הרפואה בראשותו של סא"ל פטריק ביתן מנחה את החוקרים לאילו סוגי רעלים עליהם להתייחס כאיומים אפשריים, באילו ריכוזים יש לזהותם וכיצד להעריך את הסיכונים הנמדדים.
על הצד ההנדסי-אלקטרוני, שנועד לתרגם את תגובות התאים החיים לאותות ברורים של התרעה על הימצאות רעל במים, מופקד צוות של חוקרי מיקרו-אלקטרוניקה ומהנדסים מאוניברסיטת תל-אביב, בראשות פרופ' יוסי שחם. "אנחנו מהנדסים את החיידקים כך שברגע ש'יריחו' את הרעל, הם יפיקו אותות אופטיים שניתנים לכימות", מסביר פרופ' בלקין. "אנחנו שותלים בחיידקים גנים שיגרמו להם להאיר, כמו גחליליות, או יגרמו להם להפריש חלבונים שפולטים תאורה פלואורוסצנטית - ומנסים ליישם זאת גם על תאים אנושיים ועל תאי שמרים. ברגע שהתאים המהונדסים האלה חשים את הסכנה, הם 'מדליקים את האור'".
"כדי לזהות את האותות האופטיים האלה ולכמת אותם פיתח צוותו של פרופ' שחם צ'יפ (שבב) אלקטרוני מיוחד, עם שקעים זעירים המכילים את התאים. דגימת המים נשאבת לבדיקה אל תוך השקעים. עוצמת האותות האופטיים שמפיקים התאים נמדדת ומכומתת על-ידי המערכת האלקטרונית". לדברי פרופ' בלקין, זמן הבדיקה בשיטה זו יהיה לא יותר משעתיים. המכשיר, שגודלו הסופי לא יעלה על זה של מחשב "פאלם פיילוט", מיועד לשימוש רב-פעמי.
את השבב החד-פעמי, המכיל את התאים, מחליפים אחרי כל בדיקה. ייתכן מאוד שבאמצעות המכשיר ניתן יהיה לעמוד לא רק על עוצמת הרעילות, אלא גם על סוג הרעל - אם יהיה אפשר להנדס את התאים כך שיגיבו בצבעים או באורכי-גל שונים על רעלים מקבוצות שונות. גירסה אחרת שמתכוונים לפתח היא מכשיר קבוע, גדול יותר בממדיו, שיבדוק את רעילות המים לאורך כל הזמן. "היום מכשירים כאלה הם גדולים ומסובכים מאוד, יקרים ולא תמיד נוחים לתפעול", אומר פרופ' בלקין. "אני מאמין שנוכל, באמצעות אותה טכנולוגיה, לפתח פתרון שיהיה פשוט ואמין, זול וקל לתפעול".