ריקוד הגרעין

בקיצור
 
השאלה: מדוע מתמקם גרעין תא הביצית במרכז התא?
 
הממצאים: תנועת הגרעין היא תוצאה של התנגשויות בין גרעין התא לשלפוחיות תוך-תאיות זעירות. שלפוחיות אלה נעות במהירות גבוהה יותר בקצה התא, ובקצב איטי יותר במרכזו. לכן, ככל שהגרעין נדחף למרכז התא, כך פוחת הכוח המופעל עליו.

בתהליך ההכנה להפריה, גרעין תא הביצית מתמקם במרכז התא. רוב הזמן הגרעין ממוקם קרוב יותר לדופן התא, ותהליך ההתמקמות במרכז נראה מבעד למיקרוסקופ כמעין ריקוד קטן, שבמהלכו הגרעין מדלג, צעד אחר צעד, מקצה הביצית אל מרכזה. פרופ' ניר גוב, מהמחלקה לפיסיקה כימית במכון ויצמן למדע, ביקש להבין כיצד ומדוע מתחולל התהליך הזה.
 
ריקוד הגרעין הוא תוצאה של התנגשויות: שלפוחיות תוך-תאיות זעירות מתנגשות שוב ושוב בגרעין הביצית והודפות אותו. הדבר דומה למספר רב של כדורי טניס אשר פוגעים בכדורגל ומצליחים להדוף אותו. השלפוחיות נעות על מעין מסילות הבנויות מסיבי האקטין הדקים והארוכים של השלד התאי, והן מוּנעות באמצעות מנועים מולקולריים העשויים מהחלבון מיוזין. סיבי האקטין יוצרים בחלל התא רשת מפוזרת, ותנועת השלפוחיות היא אקראית. אם כך, כיצד הופכת התנועה האקראית הזאת לתנועה חדורת-המטרה המובילה למיקומו מחדש של גרעין התא?
 
"זו שאלה בפיסיקה", אומר פרופ' גוב, אשר שיתף פעולה במחקר זה עם פיסיקאים וביולוגים מקבוצתה של פרופ' מארי-הלן ורלהאק מהקולז' דה פראנס. המדענים בדקו האם המודלים השונים שהוצעו כדי להסביר את אמצעי התנועה של השלפוחיות אפשריים מבחינה  מכאנית. המחקר בוצע בביציות עכברים.
 

תהליך ההתמקמות במרכז נראה מבעד למיקרוסקופ
כמעין ריקוד קטן, שבמהלכו הגרעין מדלג,
צעד אחר צעד, מקצה הביצית אל מרכזה

 
המדענים גילו, שהשלפוחיות אשר הודפות את הגרעין נעות במהירות גבוהה יותר בקצה התא, ובקצב איטי יותר במרכזו. היות שכמות השלפוחיות בכל פינה בתא דומה, המשמעות היא שההתנגשות חזקה יותר מצד אחד. יחד עם זאת, ככל שגרעין התא מתקרב למרכז, נחלש כוחן של השלפוחיות אשר מתנגשות בו, עד שהוא מגיע לנקודה שבה הלחץ הסביבתי נמוך ואחיד. המודל אף חושף שמנועי המיוזין מערבבים (תוך כדי תנועה) את הציטופלזמה, הממלאת את החלל הפנימי של התא, וגורמים לה להפוך לנוזלית יותר, כך שגרעין התא יוכל להחליק דרכה בקלות יחסית.

מחקר נוסף הראה, שבניגוד לתנועת השלפוחיות, "התנועה התֶרמית האקראית" – תנועה מבוססת-חום אשר גורמת למולקולות לדלג – אינה מסוגלת לגרום לתנועה מהסוג הזה, וכי היא אינה יכולה לגרום ל"ריקוד הגרעין" בדרכו אל מקומו החדש במרכז הביצית.
 
אך כיצד צוברים מנועי המיוזין הזעירים שבתא את מהירותם? שאלה זו נותרת בשלב זה פתוחה, והיא ממתינה למחקר נוסף. "זו פעם ראשונה שבה ראינו התרחשות כזאת של 'תנועה אקראית' במערכות ביולוגיות", אומר פרופ' גוב. "היות שכמעט כל התאים מכילים 'מערכות תחבורה' המבוססות על  מערכת ה'מסילות' אשר בנויה מסיבי האקטין של השלד התאי, אנחנו סבורים שייתכן כי תנועה זו ממלאת תפקיד גם בסוגים אחרים של תנועה תוך-תאית".