התנהגות אלימה? זה עשוי להיות קשור לחיידקי המעי

מה גורם לאנשים ולבעלי חיים להתנהג באופן אלים? מחקרים הראו כי התנהגות אלימה, או בשמה המדעי "אגרסיביות", עשויה להיות מושפעת מגורמים רבים – גנטיים, עצביים, הורמונליים, חברתיים וסביבתיים. אף כי התנהגות אגרסיבית נחקרה רבות, ההבנה המדעית לגבי הקשר בין התנהגות אגרסיבית ובין תהליכים ביולוגיים מסוימים עדיין לוקה בחסר. אחד הגורמים שנבדק הקשר בינם לבין אגרסיביות הוא המיקרוביוטה: אוכלוסיית חיידקי המעי.

עדויות לכך שאוכלוסיות חיידקי המעי יכולות להשפיע רבות על הפיזיולוגיה, על האינטראקציות בציר המעי–מוח ועל ההתנהגות החברתית של המאכסן כבר קיימות, אך האופן המדויק שבו מתרחשת השפעה זאת עדיין לא נחקר במלואו.  

מחקר פורץ דרך בהובלת פרופ' עמרי קורן מהפקולטה לרפואה ע"ש עזריאלי באוניברסיטת בר-אילן הדגים כי שינוי באוכלוסיית חיידקי המעי עשוי להגביר התנהגות אלימה בזבובי פירות, ואילו הזנה בחיידקים ספציפיים עשויה למתן את ההתנהגות האלימה.  

כך, לפחות, בזבובים.

זבוב הפירות: חיית מודל מועדפת

זבוב הפירות, או בשמו המדעי "תסיסנית המחקר", משמש חיית מודל זה יותר מ-100 שנה. משמעות הדבר היא שהגנום של זבוב הפירות רוצף במלואו, ושלבי ההתפתחות שלו, ביולוגיית התא שלו והביולוגיה ההתפתחותית שלו על גלגוליו השונים – ידועים למדע.

סוגיית האגרסיביות בקרב זבוב הפירות נחקרה אף היא לעומק. המנגנונים הנוירולוגיים המובילים להתנהגות אלימה בקרב זבובים זוהו ומופו. מה שמשמש "טריגר" להתנהגות אלימה אצל הזבובים הם בעיקר פרומונים, כימיקלים נדיפים שאותם הם חשים באמצעות חוש הריח שלהם.

עקב הרכב המיקרוביוטה הפשוט יחסית של זבוב הפירות, ויכולת המדענים לבצע בו מניפולציות ולבחון את השפעתו של מין אחד של חיידקים על התנהגות הזבוב, הפך אורגניזם זה למועדף בחקר ציר המיקרוביוטה מעיים–מוח וההתנהגות החברתית.

שאלת המחקר: האם שינויים באוכלוסיות חיידקי המעי של זבובי הפירות ישפיעו על התנהגותם האגרסיבית?

האם לנוכחות חיידקים מסוימים תהיה השפעה על התנהגותם האגרסיבית של הזבובים? האם חשיפה לחיידקים מסוימים יכולה למתן את אותה התנהגות? מחקר פורץ דרך שנערך בפקולטה לרפואה על שם עזריאלי באוניברסיטת בר-אילן ביקש לשפוך אור על היבטים אלה של חקר המיקרוביוטה.

מחקרים קודמים בזבוב הפירות הראו כי חשיפה לאנטיביוטיקה משפיעה במידה ניכרת על העדפות הזיווג שלו, בהתאמה מלאה לשינויים ברמות הורמון ה-cVA, הורמון זכרי המעודד חיזור והתנהגות אגרסיבית בזבוב הפירות.

באמצעות סדרה של מניפולציות, חקרו המדענים כיצד שינויים ספציפיים להרכב אוכלוסיית המיקרוביום משפיעים על ההתנהגות האגרסיבית, ואת האופן שבו משפיעה המיקרוביוטה על הפרומונים והקולטנים הרלוונטיים.

כדי למדוד את השינויים בביטויי האגרסיביות בקרב הזבובים נבחנו ארבע קבוצות ניסוי:

1. זבובים שלא קיבלו כל טיפול, ואשר שימשו קבוצת הביקורת (cmy-WT);
2. זבובים שקיבלו טיפול אנטיביוטי לחיסול חיידקי המעי (ABX);
3. זבובים שהוזנו בחיידק לקטובצילוס ברוויס בלבד (L. brevis);
4. זבובים שהוזנו בחיידק לקטובצילוס פלנטרום בלבד (L. plantarum).

ראשית בחנו החוקרים כיצד משפיע הרכב אוכלוסיית המיקרוביוטה של הזבובים על רמות הפרומונים cVA ו-9-(Z) טריקוסין (9-T) בגופם. ואכן, החוקרים גילו התאמה גבוהה בין אוכלוסיות המיקרוביום, ההתנהגות האגרסיבית ורמות שני הפרומונים: בקרב הזבובים שקיבלו אנטיביוטיקה לחיסול חיידקי המעי (קבוצה 2) היו רמות הפרומונים הללו גבוהות פי שניים בממוצע בהשוואה לקבוצת הביקורת (קבוצה 1).

מחקרים קודמים הראו כי כחלק ממנגנון חוש הריח של זבובי הפירות, בתנאים מסוימים, גנים שונים מבטאים קולטנים שונים המסייעים לזבוב "להריח" פרומונים שונים. משום כך בחנו החוקרים את השפעת המיקרוביוטה על רמתם של שלושה קולטנים עצביים של פרומונים הידועים כקשורים לאגרסיביות – קולטני הOR67d cVA ו-OR83b, וקולטן הGR32a – 9-T.

ואכן, החוקרים גילו כי טיפול אנטיביוטי גם מעלה במידה ניכרת את רמתם של שניים מהקולטנים, בהשוואה לקבוצת הביקורת. החוקרים גילו כי הוספת החיידק לקטובצילוס ברוויס (קבוצה 3) לתזונת הזבובים הובילה לירידה ברמת הקולטנים האלה לרמות שהיו דומות לאלה של קבוצת הביקורת.

בקרב קבוצת הזבובים שקיבלה את תוסף החיידק לקטובצילוס פלנטרום (קבוצה 4), גילו החוקרים ביטויי אגרסיביות מועטים יותר שלוו ברמות פרומון נמוכות יותר, אך רמות הקולטנים נשארו גבוהות.

זבובים פחות אלימים: תוצאות המחקר

הירידה ברמות הפרומונים של הזבובים בקבוצות שהוזנו בחיידקים אף הובילה לירידה במאפיינים הפיזיולוגיים שקשורים לאגרסיביות. למעשה, בעוד הטיפול האנטיביוטי העלה את מספר ביטויי ההתנהגויות שהוגדרו כאגרסיביות בכמעט 150%, הזנה באחד מסוגי החיידקים, ל. ברוויס או ל. פלנטרום, הפחיתה את ביטויי האגרסיביות הן בקרב הזבובים שקיבלו אנטיביוטיקה והן בקרב קבוצת הביקורת.

מחקר זה הוא אחד המחקרים הראשונים שמראים כיצד פועלת מערכת היחסים בין אנטיביוטיקה, התנהגות אגרסיבית והביטויים הפיזיולוגיים שלה בזבובים. הבנת מערכות יחסים אלה יכולה לשפוך אור על תהליכים המתרחשים בציר המעיים–מוח, ותאפשר לנו בעתיד להבין טוב יותר התנהגות אגרסיבית, כמו גם התנהגויות אחרות. מידע זה, מקווים החוקרים, יסייע בהבנה של האופן שבו משפיעים חיידקי המעי גם על האדם, ויאפשר פיתוח תרופות וטיפולים עתידיים שיהיו מותאמים אישית לאדם ולהרכב המיקרוביוטה הייחודי שלו.

בשורה התחתונה: מזבובים לבני אדם?

במחקר פורץ דרך זה, שעשה שימוש בכלים חישוביים רבי עוצמה ובטכנולוגיות מתקדמות למיפוי אוכלוסיות עצומות של חיידקים, בחנו החוקרים את ההנחה שלפיה השינויים בהרכב אוכלוסיות החיידקים במעי של זבובי הפירות ישפיעו על התנהגות זכרית אגרסיבית, על ידי שימוש במערך ניסויים שבחנו שינויים אלה מכמה זוויות. מערך הניסוי המדויק אפשר לחוקרים לראשונה לזהות את מנגנוני השינויים הפיזיולוגיים ולהבין את הסדר שלפיו הם מתרחשים.  

מחקרים נוספים בתחום המיקרוביוטה יוכלו לסייע בחידוד ההבנה שלנו לגבי הקשר בין החיידקים ובין התנהגות הגוף המאכסן, ולבחון כיצד בדיוק משפיעים זנים שונים של חיידקים על התנהגות בעלי חיים ובני אדם. בימים אלו מתבצע מחקר בעכברים במעבדתו של פרופ' עמרי קורן.