אנטיאוקסידנטים כמנגנון התמודדות של הציאנובקטריה Synechococcus elongatus PCC 7942 ופיטופלנקטון מליטוראל הכינרת, עם נזקי חימצון

הכינרת, מאגר המים העילי הגדול בישראל, מספקת שליש מתצרוכת  המים של ישראל ומשמשת כאתר תיירותי ומקור לדיג. מרבית השנה (8-9 חודשים), מי הכינרת משוכבים; שכבת מים עליונה, אפילמניון, מחומצנת אך ענייה בנוטריאנטים, בה מתקיימים מרבית החיים האארוביים באגם וטמפרטורת המים בה משתנה בהתאם לעונות השנה. שכבת מים תחתונה, היפולמיניון, לא מכילה חמצן, עשירה יחסית בנוטריאנטים, בעלת טמפרטורת מים נמוכה וקבועה. בין שתי שכבות אלה קיימת שכבת מים נוספת, מתלמניון, בה מתקיים גרדיאנט חריף של חמצן וטמפרטורות. הערבול בכינרת מתרחש בעונת החורף עם קירור שכבת המים העליונה.

מעקב אחר אוכלוסיית הפיטופלנקטון החל בשנת 1968. מאז ועד לקיץ 1994, נצפה בכינרת דגם שנתי קבוע  שהתאפיין בפריחה חורפית אביבית של Peridinium gatunense  (להלן  פרידניום). בעונות הקיץ והסתיו הופיעו באגם אצות ירוקיות ואוכלוסיה קטנה של ציאנובקטריה.

עם הופעת ציאנובקטריה חוטית המקבעת חנקן, Aphanizomenon ovalisporum  (להלן אפניזומנון), בקיץ 1994 הסתמן השינוי בדגם זה. מאז ועד היום, מופיעה  האפניזומנון בכל קיץ ביחד עם ציאנובקטריה חוטית נוספת Cylindrospermopsis raciborskii, המקבעת חנקן גם כן. הבעייתיות בהופעת האפניזומנון בכינרת היא היכולת שלה לייצר רעלן הפוגע בכבד. בנוסף לכך, מאז קיץ 94 קיימות שנים בהן נעדרת פריחת  הפרידיניום, מה שיכול להעיד על שינוי באקולוגיה של האגם.

שנים עוקבות של מפלס נמוך בכינרת כתוצאה מבצורות הובילו לשינוי אזור הליטוראל. חלקים נרחבים ממנו נשארו יבשים ואפשרו התפתחות צמחים עילאיים. עליית המפלסים גורמת לפירוקם ומעמיסה חומר אורגני ונוטריאנטים. אוכלוסיות המיקרואורגניזמים בליטוראל  הינן בעלות תפקיד חשוב במחזור הנוטריאנטים (כמפרקים ישירים או עקיפים).

ציאנובקטריה הינה קבוצה גדולה ומאוד מגוונת של אורגניזמים פרוקריוטים המבצעים פוטוסינתזה אוקסיגנית.  בהתאם לכך, ניתן למצוא אותם בבתי גידול שונים ובמגוון מופעים. המערכת הפוטוסינתטית המצויה בציאנובקטריה, דומה מאוד לזו הקיימת באברון הכלורופלסט של אצות וצמחים. בדומה להם היא מבוססת על הפיגמנט, כלורופיל a. באגמים מתוקים  כדוגמת הכינרת, מתפתחות פריחות של ציאנובקטריה. פריחות אלה מתרחשות בד"כ בשלהי הקיץ כשהטמפרטורות גבוהות ועלולות להוות מפגע תברואתי ע"י הפרשת רעלנים למים.

בעבודה זו התמקדתי בלימוד המנגנונים האנטיאוקסידנטים בציאנובקטריה ובאוכלוסיית הפיטופלנקטון של ליטוראל  הכינרת, והשפעתם על הישרדות אורגניזמים אלה.

העבודה מורכבת משלושה חלקים; הראשון כלל ניסויי מעבדה בתרביות של  Synechococcus sp.PCC7942. השני, ניסויי in situ באגם הכינרת והשלישי ביצוע בדיקת מעבדה לפעילות אנזימתית בדגימות צופת שנאספה מהאזור החופי בכינרת.

קביעת פעילות אנזימים אנטיאוקסידנטים, בדיקת חימצון ליפידים (Thiobarbituric Acid Reactive Substances TBARS,) ותכולת פיגמנטים פוטוסינטטים (פיקובילינים וכלורופיל a) שימשו כמדד לעוצמת העקה החימצונית בתאים.

לסיכום, בעבודה זו הראינו כי ציאנובקטריה החיים באזור החופי של הכנרת וכן צופת של פיטופלנקטון שנאספה באזור זה, כדי להתמודד עם תנאי עקה חמצונית, משתמשים במנגנונים שונים כמו הפעלה של מספר אנזימים אנטיאוקסידנטים בזמנים שונים וברמות פעילות שונות.