בערוץ
 
 
 
 
 
 
 
דברים שיורמים יודעים 
צופן החיים הקטנים 
 
 עם הופעת טורפים בסביבה הפך לפתע הגודל ליתרון. מתברר שלציידים מיקרוסקופיים קשה להתמודד עם טרף גדול    צילום: SXC    
דברים שיורמים יודעים |
 
יורם שורק

יסודות הבניין של גופנו, התאים, הם יישות ביולוגית מרתקת מאין כמוה והאינטליגנציה של התא עדיין מעסיקה מדענים ברחבי העולם. האם היותנו יצורים רב-תאיים הופכת אותנו לפאזל של המון צורות חיים קטנות? נספר לכם על צמיחתו של היצור הרב תאי והתפתחותו לאדם שבו היחסים בין התאים הם דוגמה ומופת לדרך בה פרטים יכולים להתנהג בחברה. יורמים יודעים

 
 
 
 
 
 
 
 
 
"ריס" מנדב הגיגים ביולוגיים לפורום שלנו: "תא הוא יחידת החיים הבסיסית. יש יצורים שמורכבים מתא אחד בלבד. האם כל תא ביצור רב-תאי הוא יצור חי בפני עצמו? מה, אני באמת אוסף של המון יצורים חיים?"

לא ריס, אתה לא "אוסף של המון יצורים חיים" אלא רב-תא אחד. המעבר מהחד-תאיים לרב-תאיים אינו סתם עוד שלב אבולוציוני אלא התפתחות ששינתה את חומר הגלם של האבולוציה. ביולוגים מכירים רק חמישה מעברים מסוג זה בהיסטוריה של עולם החי: ממולקולות משתכפלות ב"מרק" הקדום לתא הראשון, התחברות תאים פשוטים ליצירת התא המפותח (אאוקריוטי) המכיל אברוני תא, הופעת הרבייה המינית, התחברותם של תאים ליצירת יצורים רב תאיים והמעבר האחרון והמודרני ביותר: יצירת קהילות כדוגמת נחילי דבורים או קיני נמלים. המעברים הללו ייחודיים משום שתהליך הברירה הטבעית מתחיל לפעול על יחידה חדשה. מוטציה בתא תכחד או תשרוד רק לפי התועלת או הנזק שהיא מביאה ליצור הרב תאי כולו, כשם שגורלו של שינוי בתכונותיה של דבורה פועלת תלוי רק בהשפעתו על סיכוייה של הכוורת כולה להעמיד מלכות לכוורות חדשות.
 

ההקרבה של הפרט לטובת הכלל

למזלם של החוקרים מצויות דרגות ביניים רבות בין תאים יחידים למרובי תאים כמונו
 למזלם של החוקרים מצויות דרגות ביניים רבות בין תאים יחידים למרובי תאים כמונו 
 צילום: reuters 
 
התא מוותר על עצמיותו כשהוא הופך לחלק מרקמה ביצור רב-תאי ומוותר על הפונקציה הבסיסית של כל יצור חי: התרבות. אנו רגילים לחשוב על עולם החי במונחי מלחמת קיום אך כל תא כמעט בגופנו הוא דוגמה ליכולתה של האבולוציה ליצור שיתוף פעולה ואלטרואיזם. התא הבודד לא יהסס להתאבד ולהציג על המעטפת שלו חלבונים שיסמנו אותו למערכת החיסון כמועמד להשמדה. אפילו רקמות ואיברים שלמים נכונים למסור את נפשם לטובת הכלל כפי שמוכיחים עלי העצים בעונת השלכת.

שתי שאלות קשות עומדות בדרך להבנת סוד הרב תאיות: איך נוצרו מבנים מורכבים הדרושים להיצמדות, תקשורת והתמיינות מאוסף של תאים בודדים? ומהו האינטרס של תא בודד לוותר על עצמיותו ולהצטרף לגוף מרובה תאים? למזלם של החוקרים מצויות דרגות ביניים רבות בין תאים יחידים לבעלי חיים מרובי תאים כמונו. יש משפחות של אמבות ואצות הכוללות הן חד-תאיים מובהקים והן קרובי משפחה היוצרים צברי תאים שיש בהם חלוקת תפקידים מוגדרת. יש אפילו יצורים העוברים בין צורת חיים חד-תאית לרב-תאית בהתאם לתנאי הסביבה. עושר הצורות הזה בתחתיתו של ה"גזע" האבולוציוני המוליך לרב-תאיים הוא חלון המאפשר הצצה אל המוטיבציה של אבותינו שהתאגדו ליצירת הרב-תאיים הראשונים ואל הכלים שעמדו לרשותם ליצירה הזו.
 

להיות גדול זה יתרון

כאשר תאים נעים בקבוצה חלק מהם מתחלקים בעוד חבריהם חותרים
 כאשר תאים נעים בקבוצה חלק מהם מתחלקים בעוד חבריהם חותרים 
 צילום: biology flashcards, פליקר cc-by 
 
הרב-תאיים הראשונים הופיעו כמעט פתאום לפני כשני מיליארד שנים. יש מי שתולה את המעבר הזה בהופעת גורם חדש באקולוגיה הקדומה: הטורפים, כלומר יצורים הניזונים מתאים אחרים. עד אז עיקר הלחץ האבולוציוני הופנה לתחרות על משאבים וניצול יעיל שלהם, ביעילות וחסכנות אין מתחרים לחיידקים. תא בודד, קטן וסתגלן הוא יצור שהאבולוציה אוהבת ואכן 99% מהיצורים סביבנו הם חד-תאים. עם הופעת טורפים בסביבה הפך לפתע הגודל ליתרון. מתברר שלציידים מיקרוסקופיים קשה להתמודד עם טרף גדול, כלומר עם צבר תאים. הצעד הראשון הוא פשוט יצירת חבורות תאים שכל אחד מהם שומר על ייחודו ומסוגל להסתדר גם לבדו. כיוון שהחד תאיים מתרבים בהתחלקות שתוצאתה שני תאים זה לצד זה, כל מה שנדרש הוא שלא להתרחק מייד לאחר החלוקה. חיידקים יוצרים "ביופילם", כלומר שכבה דביקה הנצמדת למצע, כך שלטורף קשה לקלף ולזלול חיידק בודד. בניסוי בו הוכנסה אמבה טורפת לנוזל בו חיה אצה חד-תאית התברר כי מקץ 100 דורות העדיפו האצות לחיות את חייהן בקבוצות של שמונה תאים. המירוץ האבולוציוני הביא גם את הטורפים להתלכד לקבוצות, כאשר אותם חומרי דבק שיעודם המקורי היה כמלכודת לחיידקים, שימשו עכשיו להצמדת התאים זה לזה. זהו המקור האבולוציוני המשוער לקולגן, הוא המלט המחזיק גם את הרקמות שלנו.

משנאחזו החד-תאיים זה בזה התגלו יתרונות נוספים לגודל ובראשם האפשרות לחלוקת עבודה. כך למשל אותו מנגנון תאי המאפשר לתא הבודד תנועה באמצעות שוטון או ריסים (cilia) משמש גם בחלוקת התא וחד-תא לא יכול לשייט ולהתחלק בו זמנית. כאשר תאים נעים בקבוצה ניתן לחלק מהתאים להתחלק בעוד חבריהם חותרים. כבר בשלב הפרימיטיבי הזה עולה בעיית ה"רמאות", למה שתא בקבוצה יבחר לחתור עם שכניו כשהוא יכול לוותר לגמרי על השוטון היקר ולבלות את זמנו בהתחלקות? התנהגות אלטרואיסטית כזו אפשרית כאשר קיימת סינרגיה, כלומר כאשר התועלת משיתוף פעולה עולה על התועלת שמפיק כל תא מהתנהגות אנוכית. מוטציה טפילית תגרום ליצור לאבד במהרה את היתרון שבשיתוף פעולה ולכן לא תהיה יציבה.
 
 

שומרים על הגחלת

 אנו רגילים לחשוב על עולם החי במונחי מלחמת קיום אך כל תא כמעט בגופנו הוא דוגמה ליכולתה של האבולוציה ליצור שיתוף פעולה ואלטרואיזם. משהפכה ההתרבות מלאכתה הייעודית של רקמה אחת, אין עוד תחרות בין התאים 
שלב גבוה יותר באבולוציה של הרב תאיים הוא התמיינות. תאים במיקום מסויים מתמחים בתפקיד אחד כתנועה, הפרשה או חישה. ההתמחות הזו גובה מחיר כבד - רק כמה תאים מקבלים את תפקיד יצירת תאי הרבייה, כלומר רק הם יעבירו את החומר הגנטי שלהם לדור הבא. הויתור הזה אפשרי רק אם התא בטוח שמי שמקבל עליו את התפקיד יעביר את אותה מורשת גנטית שלו, כלומר רק אם כל התאים זהים מבחינת החומר התורשתי. הסיכון שבהשתלטות של תא פרזיטי על תפקיד הרבייה הוא, לדעת הביולוגים, הסיבה לכך שכל יצור רב-תאי מקפיד לחזור ולו לרגע מאות מיליוני שנים לאחור ולעבור דרך שלב חד-תאי (ביצית מופרה). רק תאים שמקורם בהתחלקותו של אותו תא ממש יכולים לבטוח מספיק בשכניהם עד כדי ויתור על ההתרבות. הצורך למנוע השתלטות עויינת על תהליך הרבייה חזק דיו להצדיק את המחיר הכבד שבהכללת שלב רגיש ופגיע כזה במחזור החיים.

הספוגים הם הרב-תאיים הראשונים אך הם אינם "רב תאיים אמיתיים" (Eumetazoa) משום שהתאים שלהם אינם מתמיינים לרקמות בעלות תפקיד מוגדר. הספוגים יולדים וולדות חיים וניידים אצלם ניתן להבחין באזורים המתמחים בתנועה וכאלו האחראים להזנה. מוצא בעלי החיים המפותחים הוא אולי בספוג "פיטר פן" שבמקום להתיישב כבוב-ספוג בוגר בביקיני בוטום, המשיך לשחות ולטפח את הייחודיות הזו. הרקמה הראשונה שהופיעה היא המעי - תאים שויתרו על יכולת התנועה והצייד והתמחו בהפרשת אנזימים מפרקים לחלל פנימי. אבל הרקמה שהפכה אותנו מאוסף תאים ספוגי לבעל חי אמיתי היא זו המייצרת תאי מין. מהרגע בו הפכה הפקת הזרע והביציות למומחיות המיוחדת לקבוצת תאים נפרדת, חדל החומר הגנטי של כל שאר התאים לשמש כחומר גלם לתהליך האבולוציוני. רק מוטציה בתאי המין עשויה לעבור לדור הבא ולהניע שינוי אבולוציוני ביצור.
 

מהסקס עד הסרטן – להיות רב-תאי

התחרות הפרועה של תאי הזרע אל הביצית אינה תמיד ספורטיבית
 התחרות הפרועה של תאי הזרע אל הביצית אינה תמיד ספורטיבית 
 צילום: (אימג`בנק/GettyImages) 
 
משהפכה ההתרבות מלאכתה הייעודית של רקמה אחת, אין עוד תחרות בין התאים. אינטרס עצמי בהתרבות הוא מאפיין יסודי של יצור חי ומשאיבדו תאי הגוף את המניע הזה אי אפשר לקרוא לנו "אוסף של המון יצורים חיים". למצב בו תא בגוף חוזר להיות אינדבידואל הדואג להתרבות עצמית בלי להתחשב בחבריו קוראים "סרטן" ומערכת החיסון יודעת, לא תמיד לצערנו, לטפל בפורעי החוק. רק אוכלוסיית תאים אחת ברב תאיים נותרה תחרותית: תאי המין. חלוקת ההפחתה (מיוזה) יוצרת שני תאי מין השונים במטען הגנטי שהם נושאים. האשכים מאכלסים את קבוצת התאים היחידה שיש ביניהם ניגוד אינטרסים. בהתאם, התחרות הפרועה של תאי הזרע אל הביצית אינה תמיד ספורטיבית. תוקפנות (קטל או שיתוק) של תא זרע כנגד שותפיו למרוץ נצפתה במגוון בעלי חיים מזבובים ועד לעכברים. התחרות עשויה להתחלף בשיתוף פעולה בבעלי חיים בהם פוגשים תאי הזרע בזרעם של זכרים אחרים אצל אותה נקבה. במינים כאלו נצפו תאי זרע המתלכדים לחבורות שמפעילות במתואם את השוטונים כדי להשיג את המתחרים. דוגמה מיוחדת לאגואיזם של תאי רבייה נצפתה בצמחים הרמפרודיטים, כלומר כאלה בהם נוצרים מאותה רקמה גם אבקנים זכריים וגם ביציות.

המיטוכונדיה, איבר האנרגיה של התא, מכיל DNA משלו ומטען תורשתי זה עובר רק בתאים הנקביים. למיטוכונדריה, בעצמה צאצא של תא קדום שנטמע בתא אחר בשחר האבולוציה, יש אינטרס שהתא "שלה" יהפוך לביצית ולא לזרע. ואכן מוטציות בהן המיטוכונדריה מעכבת יצירת תאי מין זכריים ומעודדת ייצור ביציות מתרחשות בצמחים כאלו. הצמחים ניצלים מהכחדה בזכות מוטציות מתחרות ב- DNA שבגרעין המנטרלות את התופעה משום שכאשר רוב תאי הרבייה נקביים יש סיכוי טוב יותר למי שמייצר תאי מין זכריים.

ובכן ריס, התאים היחידים בגופך שהם "המון יצורים חיים" הם דווקא אלו שימהרו לעזוב אותו בהזדמנות המענגת הראשונה...

תודה ל- Dr. Rick Grosberg, Dr. Richard Strathmann, Dr. Elizabeth Ostrowski, Gad shaulsky על עזרתם.

» לכל מדורי "דברים שיורמים יודעים"

עלתה בדעתכם שאלה מעניינת, מסקרנת, מוזרה, הזויה או מצחיקה? פורום "לכל שאלה תשובה" מחכה לה. ניתן גם לשלוח ל- ysorek@gmail.com

לקבלת עדכונים ב- RSS על כל מדורי נענע אקטואליה, העתיקו את הלינק המצורף: http://rss.nana10.co.il/?s=126&Cat=10576

להסבר על RSS
 
 
 
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ ilan @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
 
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ ilan @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
 
 
תגובות
הוסף תגובה0 תגובות
הוספת תגובה
מאת
 
נושא
 
תוכן
 
 
 
 
תודה! תגובתך התקבלה.
התגובה תתפרסם בכפוף לתנאי האתר.
 
 
 
 
 

כל הזכויות שמורות 2011 © נענע 10 בע"מ
 
 
 
 
כל הזכויות שמורות © Nana10 בע"מ
Video powered by