מצות ושמרים  \  אהוד קלפון

 

באמצע חודש ניסן שהוא החודש הראשון בלוח העברי, מתחיל חג הפסח עם הציווי לאכילת מצות במשך שבעה ימים. ככתוב: "בראשון, בארבעה עשר לחודש בערב תאכלו מצות עד יום האחד ועשרים לחודש בערב" (שמות י"ב, יח'). הסיבה לאכילת מצה "כי לא הספיק בצקם של אבותינו להחמיץ" ובמילים אחרות בגלל מהירות יציאתם, לא הספיקו השמרים שבאוויר לפעול על הבצק והוא לא תפח. אפשר להוסיף שמרים לבצק כדי לגרום לתפיחתו המהירה או להשאיר את הבצק באוויר החופשי ליותר זמן עד שיתפח מהשמרים המרחפים באוויר.

השמרים הם אורגניזמים חד תאיים המשתייכים לממלכת הפטריות (חסרות כלורופיל) הכוללת מערכות שונות עם כמאה אלף סוגים. המערכות המוכרות יותר הן פטריות בסיסה (בזידיומיקוטה) כגון פטריות כובע (אורניה) וכן פטריות נאדית - אסקומיקוטה כגון עובשים ושמרים. יש פטריות מועילות ופטריות הגורמות מחלות בצמחים (כמו קמשון) ומחלות בבני אדם ובבעלי חיים. ידועים כחמישים סוגים של פטריות (כולל שמרים), הנמצאים באוויר ובגופו של האדם.

בשנת 1857 גילה לואי פסטר שהשמרים מסוגלים לפעול בסביבה אירובית ובסביבה אנאירובית. פעילות השמרים בנוכחות חמצן יוצרת הרבה אנרגיה ונפלט הרבה פחמן דו חמצני. פעילות השמרים ללא חמצן יוצרת מעט אנרגיה ומעט פחמן דו חמצני, ובתהליך התסיסה (פרמנטציה) של פרוק גלוקוז במצב לא אווירני (אנאירובי), נוצר כוהל אתילי ומעט פחמן דו חמצני. בתסיסה נוצר רק שליש מכמות הגז פחמן דו חמצני, בהשוואה לנשימה אירובית (בנוכחות חמצן). נבגי השמרים, מרחפים באוויר ומסוגלים להגיע לבצק ולהתפיחו בתהליך טבעי איטי. אם מוסיפים שמרים, הבצק תופח מהר ואם מכניסים מיד לתנור ללא שמרים ובלי לחכות לתפיחה, מקבלים מצות. תאי השמרים ניזונים מסוכרים או מעמילן שהם מפרקים לסוכרים. הפחמן הדו חמצני הנפלט בתהליך הנשימה בתאי השמרים, יוצר בועות גז זעירות בתוך הבצק הנלכדות ברשת הגלוטן (חלבון בדגניים) וגורם להתפחת הבצק.

התרבות תאי השמרים, נעשית על ידי הנצה של תא קטן מתא האם, המתנתק ממנו ומתרבה בעצמו. השמרים יכולים להתקיים במצב רדום כנבגים, לתקופה ארוכה באוויר או על הקרקע וכאשר תנאי הסביבה מתאימים (כגון לחות, טמפרטורה וקרקע מזון), הם עוברים משלב הנבגים לשלב של התחלקות מואצת ויוצרים כמות גדולה של שמרים. פעילות השמרים בנוכחות חמצן מנוצלת להכנת מאפים שונים ופעילותם בסביבה ללא חמצן, מנוצלת בתהליך התסיסה להפקת כוהל אתילי, חומצות שונות ועוד. בתסיסה כוהלית נוצר אתנול ופחמן דו חמצני המנוצלים בתעשיית משקאות חריפים, ובתסיסה לקטית נוצרת חומצה לקטית (חומצת חלב) המנוצלת בתעשיית השימורים ובמוצרי החלב. גם ריקבון השיניים המכונה עששת, נגרם מתסיסה לקטית של הסוכרים בפה.

פרוק גלוקוז (חד סוכר) בנוכחות חמצן, נעשה ב"תהליך נשימה אווירנית" ופרוק גלוקוז ללא חמצן נעשה ב"תהליך התסיסה" או נשימה לא אווירנית. עם תחילת התפחת הבצק, השמרים מתרבים מהר מאוד בתהליך אירובי ופולטים כמות גדולה של פחמן דו חמצני ועם חלוף הזמן, פוחתת התרבותם בגלל העדר חמצן. גרם אחד שמרים (שמוסיפים לבצק), מכיל 10 מיליארד תאי שמרים. מגרם אחד של גלוקוז, מקבלים 250 סמ"ק גז CO2 ומקילוגרם חיטה ישתחררו חמישה ליטר גז פחמן דו חמצני.

השמרים גדלים היטב בסביבה עשירה בסוכרים או בעמילן, בטמפרטורה ממוצעת של 27 מעלות צלזיוס. בין השמרים המועילים לאדם, יש גם כמה פתוגניים (גורמי מחלות) כגון שמר בשם "קנדידה אלביקנס". פטרייה זו נמצאת אצל 80% מבני אדם וחייה במערכת העיכול מבלי לגרום למחלה. אולם כאשר היא מתרבה מאוד בגלל חולשה של מערכת החיסון או סיבות אחרות, היא עלולה להפריש כמות גדולה של רעלנים ולגרום למחלות בגוף. הבעיה עם שמר ה"קנדידה" שהוא עובר שינויים מתמידים, המתאימים לסביבה המשתנה וכך הוא ממשיך לשרוד ולהיות פתוגני לאדם. בשנים האחרונות, הושלם המיפוי הגנטי של תאי השמרים, שהוא הגנום הראשון שהושלם מבין התאים של קבוצת אוקריוטה (שתאיה מפותחים).

המיפוי חשוב, כי הוא מייצג את תאי הצמחים ותאי בעלי החיים (בניגוד לתאים הפחות מפותחים של קבוצת פרוקריוטה כגון בקטריות). במיפוי הגנטי של תא השמרים, גילו 6000 גנים, בהשוואה לגנום האנושי המכיל בסביבות 60,000 גנים. החוקרים גילו גם את הגן שמאריך את חייהם של שמרים ב 70% לעומת תאים אחרים שאינם מצוידים באותו הגן. מאחר שרבים מהגנים הנמצאים בשמרים נמצאים גם בבני אדם, מנסים למצוא את אותו הגן שמאריך חיים, גם ב, ד.נ.א  האנושי.