על עכברים, אנשים ושעונים ביולוגיים – מה אומרים הבדלי הקצב ביניהם?

 

זוכרים את הארנב הלבן מ"עליסה בארץ הפלאות"? הוא כל הזמן רץ, וחזר על המנטרה "אני מאחר, אני מאחר, אני מאחר…". עליסה, לעומתו, לא הייתה בלחץ. היא התנהלה בקצב רגיל למדי. ובכן, מדענים ביפן ובאירופה גילו שבתהליכים ביולוגיים מסוימים, השעון הפנימי של בעלי-חיים ממינים שונים, "פועם" בקצב שונה. כלומר, שלכל מין יש קצב פנימי משלו.

המדענים, ממכון "ריקן" ביפן, מ-EMBL בברצלונה, ספרד, ומאוניברסיטאות נוספות במדינות אלה, מצאו כי האות הקצבי של "שעון הפילוח" או "שעון ההתארכות" – רשת גנטית השולטת בתהליכי התרבות והתארגנות התאים בעובר מתפתח, אשר מתבטאת בין היתר בהתארכות העובר,  אטי יותר בבני-אדם, בהשוואה לקצב השעון הזה שפועל בעוברי עכברים. סיבת האיטיות היחסית של התרבות תאי האדם, נובע מכך שתהליכי תקשורת שמתחוללים בין מרכיבים שונים בתוך תאי האדם איטיים יותר.

עובר מתחיל את דרכו כתא ביצית שהופרה בתא זרע. התא המופרה, מתחיל ליצור חלבונים וחומרים אחרים, עד שהוא נחלק לשני תאים, שנחלקים לארבעה, וכך הלאה. בשלב מסוים, מתחילים התאים המתרבים האלה "לבחור לעצמם קריירה עתידית", כך שמהם מתפתחים תאים רבים ושונים, כתאי עור, שריר, עצם, ריאה, עצב ועוד. התפתחות תאים רבים מתבטאת, בין היתר בהתארכות העובר. המדענים מצאו כי בעכברים, כל שלב בהתארכות נמשך כשעתיים ואילו בתאי אדם אותו תהליך עצמו נמשך חמש שעות (כלומר, יותר מפי-2 זמן).

החוקרים שגילו את ההבדלים האלה בחנו תהליכים של התפתחות עוברית בתאי גזע עובריים של עכבר, ובתאי גזע פלוריפוטנטיים ("מושרים") של אדם. תאים אלה הם, למעשה, תאים שנוצרו בתהליך שבו מדענים נוטלים תאי אדם בוגרים (כאלה שכבר "בחרו לעצמם מקצוע", למשל, תאי עור), וגורמים להם "להתפתח לאחור בזמן", כלומר, לחזור על עקבותיהם בתהליך ההתפתחות שעברו, עד, כמעט, לשלב של תאי גזע, שהם תאים שאפשר לומר ש"כל עתידם לפניהם", כיוון שטרם בחרו מסלול התפתחות, והם יכולים, לפחות עקרונית, להפוך לכל סוג של תא בגוף.

המדענים בחנו לראשונה האם ההבדל בתדירות קצב ההתארכות בין עוברי אדם לעוברי עכבר נובע מקצב התקשורת שתאי העוברים האלה מקיימים בינם לבין עצמם, או מתהליכי התקשורת הביוכימית, בין מולקולות שונות – בתוך כל תא עוברי בפני עצמו. בסדרה ארוכה של ניסויים ומדידות, התברר שתהליכי התקשורת הביוכימית התוך-תאית, הם האחראים לכך. ממצא זה מספק הסבר (לפחות חלקי) לשאלה מדוע עוברי עכבר מתפתחים ומתארכים מהר יותר מעוברי אדם.

בשלב זה חשדו המדענים שה"אשם" בהבדלי זמן התקשורת התוך-תאית, הוא גן מסוים, הקרוי HES7.  הם ביצעו מספר ניסויים שבהם החליפו – הדדית – את הגן הזה בין תאי אדם לתאי עכבר, אך להפתעתם (ולאכזבתם) זה לא השפיע על קצב התקשורת התוך-תאית, וגם לא על קצב התארכות העובר. בסקירה מקיפה שביצעו, התברר שקצב השיכפול – וכן קצב ה"דעיכה", כלומר, הפסקת הפעילות – של גן מסוים, המעורב בקצב התרבות התאים, שונה בתאי עכבר לעומת תאי אדם. ממצאים נוספים רומזים על כך שההבדל אינו נובע מהגן עצמו, אלא מהבדלים בסביבה התוך תאית המורכבת בתאי העכבר לעומת זו שבתאי האדם. כפי שאפשר לראות, השאלות בתחום זה עדיין רבות מהתשובות, אבל המדענים מקווים שמחקר זה יגרום למדענים נוספים, במקומות שונים בעולם, למקד תשומת לב בשאלת קצב הפעימה של "שעון התארכות העובר", ובדרך זו, יוכלו אולי לפתור כמה שאלות שתלויות ועומדות בתחטם המחקר של תהליכי התפתחות עוברית באדם ובבעלי-חיים אחרים.

כתיבת תגובה

כתובת הדוא"ל לא תפורסם.