בעצם

23.02.2014

מימין: פרופ' סטיבן ויינר, נטע וידבסקי, פרופ' ליאה אדדי, ד"ר ספי אדדי וד"ר אייל שמעוני. תאים מתמחים
 
 
דמיינו אתר בנייה תת-מימי: אבני הבניין הצפות מובלות לחלל בו נבנה הפיגום. כך נוצרים השלד ומבנים מינרליים נוספים בעוברים של חיות רבות. ביצורים ימיים, אבני הבניין של המינרלים מופקות ממי הים. בעוברים של בני-אדם ושל יונקים אחרים, מסופקים המינרלים, שמקורם במזון, באמצעות הדם של האם.
 
קבוצת מחקר, בהנהגת מדעני מכון ויצמן למדע, עקבה אחר השלבים הראשונים של בניית השלד, החל מרגע ההפריה, בעוברים חיים של קיפודי ים. כפי שדווח באחרונה בכתב-העת של האקדמיה הלאומית למדעים של ארה"ב (PNAS), הם הגיעו לתובנות מפתיעות לגבי תהליך מורכב זה.
 
עובר קיפוד ים חי שגודל במי ים מסומנים בצבע פלואורסנטי ירוק. גרגירי הסידן הפחמתי המסומנים בצבע ירוק נראים בכל חלקי העובר. (A) תמונות מיקרוסקופ אור ומיקרוסקופ פלואורסצנטי זו על גבי זו. (B) תמונת מיקרוסקופ פלואורסצנטי
 

כדי לצבור כמות מספקת של מינרלים צריך עובר קיפוד הים, שגודלו שווה לעובי שערת אדם, להשתמש בכל הסידן שמכילה כמות מים שנפחה גדול פי מאות מהנפח שלו-עצמו. במשך עשרות שנים סברו מדענים, כי את צבירת הסידן המופק מהמים ואת בניית השלד מבצעים אך ורק תאים מתמחים של העובר. אך במחקר החדש, בו עקבו המדענים אחרי התפתחותם של עוברי קיפוד ים במים המכילים יוני סידן שסומנו בצבע פלואורסנטי ירוק, הם נדהמו לגלות כי העובר כולו נצבע במהירות בירוק. נראה היה, שכל אחד מתאיו של העובר צבר יוני סידן.

 
 
צילום במיקרוסקופ אלקטרונים סורק: שלפוחית המכילה ננו-כדוריות של סידן פחמתי, שגודלן 20 עד 30 ננו-מטרים, בדגימת עובר קיפוד ים קפואה
 
כדי לוודא שהממצא לא נוצר במקרה בעת המדידות, וידאו המדענים את הפיזור הרחב של הסידן באמצעות מספר טכנולוגיות מתקדמות: בנוסף לתצפיות בעוברים חיים במיקרוסקופ אור, הם חקרו דגימות מוקפאות של עוברים במיקרוסקופ אלקטרונים סורק. יתר על כן, הם השתמשו בטכנולוגיה חדישה שפותחה בארץ, המשלבת מיקרוסקופ פלואורסנטי, מיפוי יסודות כימיים, ומיקרוסקופ אלקטרונים סורק, אשר מאפשרת לצפות בדגימות באוויר רגיל במקום בריק. את המחקר ביצעו פרופ' ליאה אדדי, פרופ' סטיבן ויינר, ותלמידת המחקר נטע וידבסקי, מהמחלקה לביולוגיה מבנית במכון, ביחד עם בוגר המכון, ד"ר ספי אדדי, מחברת B-nano Ltd., ד"ר יוליה מחמיד, בוגרת המכון העוסקת היום במחקר בגרמניה, ד"ר איל שמעוני מהמחלקה לתשתיות למחקר כימי במכון, ודוד בן-עזרא ופרופ' מוקי שפיגל מחברת "חקר ימים ואגמים לישראל" באילת.
 
בנוסף התגלה במחקר, כי כאשר סידן פחמתי נכנס לתאי העובר, הוא יוצר גרגירים הבנויים מננו-כדורים. מבנה זה אופייני למינרלים אמורפיים רבים, וידוע כשלב ביניים בבניית רקמת השלד בקיפודי ים, כפי שגילו פרופ' ויינר ופרופ' אדדי לפני למעלה מעשור. כעת גילה המחקר, כי הגרגירים שמורים בתוך שלפוחיות.
 
 
צילום במיקרוסקופ אלקטרונים סורק: עובר קיפוד ים מוקפא המכיל מספר גדול של שלפוחיות תוך-תאיות
הממצאים מצביעים על כיווני מחקר חדשים בכל הקשור להיווצרות השלד במיגוון יצורים חיים, כולל בני-אדם. העובדה שהעובר כולו מגויס לבניית השלד בקיפוד ים רומזת, כי בניגוד לדעה הרווחת, גם בבני-אדם עשויים תאים נוספים, מלבד התאים המתמחים, הקרויים אוסטאובלסטים, להיות מעורבים בבניית העצמות והשיניים. יתר על כן, ייתכן שהשמירה הזמנית של סידן פחמתי בשלפוחיות קיימת גם היא ביצורים אחרים, מלבד קיפודי הים.
 
לחקר מנגנונים אלה חשיבות רבה לצורך הבנה טובה יותר של תהליכי מינרליזציה ביולוגית. הבנה זו עשויה להיות חיונית למחקרים עתידיים בנושא מחלות ובעיות מבניות שונות של העצמות והשיניים.
 

לשיתוף:

 

 

 

 

פודקאסטים
אינסטגרם