בואו לגלות את עמוד הכתבה החדש שלנו
${m.global.stripData.hideElement}
 

טרם ביצעת אימות לכתובת הדוא"ל שלך. לאימות כתובת הדואל שלך  לחצו כאן

לקרוא ללא הגבלה, רק עם מינוי דיגיטלי בהארץ  

רשימת קריאה

רשימת הקריאה מאפשרת לך לשמור כתבות ולקרוא אותן במועד מאוחר יותר באתר,במובייל או באפליקציה.

לחיצה על כפתור "שמור", בתחילת הכתבה תוסיף את הכתבה לרשימת הקריאה שלך.
לחיצה על "הסר" תסיר את הכתבה מרשימת הקריאה.

חוקרים: לתאי הזרע יכולת מתמטית

מחקר חדש קובע כי כדי למצוא את דרכם לביצית, הזרעונים נדרשים לחשב נגזרות - אולם עד כה לא הובן כיצד הם משלימים את המשימה המורכבת

59תגובות

אם קיים בטבע טיל בעל ראש ביות - זהו תא הזרע, כאשר המטרה היא הביצית. מיליוני מתמודדים ישתתפו במירוץ, רק מנצח בודד ייבחר - או אף לא אחד. בגוף האדם, המסלול ברור וקבוע ויכול להזכיר מסלול מכשולים של לוחמים בצבא. בעת תהליך הרבייה, על תא הזרע הזכרי להתמודד מול הסביבה החומצית של הנרתיק, לשרוד את המבוך הקטלני של צוואר הרחם, את מתקפת תאי הדם הלבנים של הגברת, לא ללכת לאיבוד בדרך או להשקיע אנרגיה עודפת, להגיע אל החצוצרה המתאימה בתזמון נכון, ומעל לכל - להיות בר-מזל.

בקיפודי ים ממין Arbacia punctulata, המשמשים מזה מאה שנים כמודל מחקר בלימוד תאי זרע והתפתחות העובר, מסלול תאי הזרע פחות מנותב משל האדם, בגלל שאצל הקיפודים ההפריה נעשית באמצעות פליטת נוזל הזרע אל הים הפתוח. אך האם רגע האושר שלהם נתון לחלוטין בידי הגורל? - לא בדיוק.

אצל בני-האדם, כמו גם אצל קיפודי הים, הזרעונים שוחים לעבר מטרתם באמצעות השוטון - זנב קטן המתנועע בצורה גלית. תאי הרבייה הזכריים נעים בדרך כלל במסלול שצורתו פחות או יותר סלילית. אבל למעשה השוטון הוא לא רק גורם ממריץ התורם לתנופה, אלא גם אנטנה זעירה לקליטת גירוי מהחומרים שפולטת הביצית והמסמנים את הימצאותה. אותות אלה נצמדים לקולטנים על שטח הזרעון ומציתים שרשרת תגובות ביו-כימיות בתא, המגיעות לשיאן בהצטברות יונים של סידן הגורמת לתנועת השוטון. השאלה האמיתית היא כיצד תא הזרע יודע בדיוק מהו הכיוון שבו עליו לבחור.

Everett

עשו לנו לייק בפייסבוק וקבלו את מיטב הכתבות ישירת אליכם

במשך שנים האמינו מדענים כי תאי הזרע נעים בקו ישר כל עוד רמת הסידן בתא נמוכה, ונעים בצורה סיבובית ככל שרמת הסידן עולה (דרך טובה לפטרול בשטח והיתקלות בביצית). אולם תצפיות שנערכו החלו סותרות תיאוריה זו: מתברר שהזרעונים יכולים להסתובב במקרה הראשון ולנוע ישר במקרה השני.

צוות מחקר בינלאומי פיזר חלק גדול מהערפל סביב הנושא בחשפו את הממצאים במאמר שפורסם לאחרונה בכתב העת המדעי The Journal of Cell Biology. התגלית התאפשרה בזכות רמז שהעלתה התבוננות בהתנהגות תאי הזרע של קיפוד הים.

החוקרים הטבילו את נוזל הזרע של מין זה כך שניתן היה לפזר את האותות הכימיים שמפרישה ביצית באופן מבוקר. המולקולות רוכזו בתוך קפסולות המתמוססות רק בחשיפה לאור כך שלזרעונים לא הייתה גישה חופשית אליהן. באמצעות הבזקת אור על הקפסולות, יכולים היו החוקרים לשחרר את החומרים הכימיים בריכוז משתנה ובדרך זו לעקוב אחר ההתנהגות ונתיב התנועה של תאי הרבייה במסגרת הנהירה הכימית (כימוטקסיס). על-ידי צביעת התאים בחומר זרחני, נבדקה גם השינויים בריכוז הסידן.

צוות המדענים הופתע לגלות שלא רמת ריכוז הסידן בתאי הרבייה היתה הזרז שבעקבותיו עבר הזרעון למצב בו הוא מתחיל לשוט בתנועה סיבובית, כי הוא מרגיש שהביצית לא רחוקה, אלא רמות הריכוז המשתנות של החומרים הנפלטים מהביצית הן שמורות לו על הכיוון הנכון.

עובדה זו נראית אולי פשוטה, אבל היא מציגה גילוי מדהים: הזרעונים יודעים לחשב נגזרות (מה שהצעירים בארץ לומדים בדרך כלל רק בתיכון) ובפרקי זמן מאוד קצרים, שכן התגובות של תאי הזרע נעשות בקצב של שנייה, ולעיתים אף פחות משנייה. מכאן שעקומת מסלול הנהירה של הזרעונים נעשה על פי תוצאות החישוב הזה. ממצאים אלו אומתו על מין ימי נוסף ממשפחת מיתרני הזנב.

כפי שקורה לעיתים קרובות במדע, פתרון שאלה אחת גורר שאלות חדשות, ובמקרה זה: מהם המנגנונים הביולוגיים שבאמצעותם תאי הרבייה עורכים את החישוב? יוזמי המחקר העלו את ההשערה כי היונים של הסידן, המשמשים כמוליכי מסרים אל התא, נקלטים במהירויות שונות על ידי שני חלבונים המשמשים כקולטנים, האחד מהיר והשני איטי. בתווך הזמן העובר בין שתי הקליטות השונות, הזרעונים עוברים מרחק מסוים ודרך השוואת רמת הסידן של שני הקולטנים, יכול התא להסיק אם הוא נע בכיוון הנכון, או אם עליו לשנות כיוון.

אותה שאלה עולה גם בנוגע למנגנון חישוב התנועה של זיפי חישה ריסניים. זיפים אלו מצויים למשל באצות ים ירוקות, מינים של פלנקטון או ביצורים חד-תאיים המכונים סנדליות.

לואיס אלווארז, ממובילי המחקר, מדגיש כי "באופן כללי, מנגנונים ריסניים נפוצים מאוד בטבע, ובכלל זה בגוף האדם, עובדה המחזקת את תקפות התהליך לגבי יונקים. שערות ריסיות מנקות את מנגנוני הנשימה שלנו, וזה המנגנון ההבדל בין ימין לשמאל של הגוף בתהליך התפתחות העובר - מה שעוזר למשל ללב להתפתח במקומו הנכון. מנגנון ריסי הם גם מה שדוחף את הביצית לתוך חצוצרת הרחם ואמון על שלל תפקידים נוספים. לכן לא אתפלא אם מנגנון חישוב מעין זה שעושים תאי הזרע בתגובה לגירויים, מתקיים גם בריסים אחרים".



תגובות

דלג על התגובות

בשליחת תגובה זו הנני מצהיר שאני מסכים/מסכימה עם תנאי השימוש של אתר הארץ

סדר את התגובות
*#
בואו לגלות את עמוד הכתבה החדש שלנו