המתכון הסודי של הרכיכה לבניית הקונכייה

 

אחת התעלומות הקשורות בדרך שבה בעלי חיים שונים בונים שלדים וקונכיות, פוענחה באחרונה על ידי מדעני מכון ויצמן למדע.

 

פתרון התעלומה, שהעסיקה מדענים בכל העולם במשך עשרות שנים, עשוי לסייע בין היתר בפיתוח שיטות חדשות לייצור חומרים מרוכבים מלאכותיים.

 

חומרים מרוכבים מלאכותיים משמשים כיום לבניית רכיבים שונים של מטוסים, לוויינים וחלליות, לייצור של שתלים אורטופדיים מלאכותיים ולמטרות נוספות. פיתוחם של החומרים האלה הוא אחד מתחומי המפתח של הטכנולוגיה העתידית. אבל, מתברר שגם בתחום הטכנולוגי העתידני הזה, אנו יכולים ללמוד לא מעט מבעלי חיים - כמו הרכיכות - שמתקיימים על פני כדור הארץ כבר מאות מיליוני שנים.

 

מדענים מתחום חקר החומרים שבחנו קונכיות של רכיכות, גילו להפתעתם שהרכיכות בונות את הקונכיות שלהן כחומר מרוכב.

 

חומר מרוכב מתאפיין בכך שהוא בנוי ממעין "תבנית" עשויה חומר אחד (בדרך כלל גמיש), הממולאת בחומר אחר (בדרך כלל קשיח).

 

קונכיותיהן של הרכיכות בנויות על בסיס של תבנית העשויה חלבונים. התבנית הזאת ממולאת במלח סידן פחמתי, המתגבש בכל פעם בצורה אחרת, כך שהחלק הפנימי של הקונכיה בנוי מגבישי אראגוניט, ואילו חלקה החיצוני בנוי מגבישי קלציט. שתי השכבות הגבישיות האלה (הזהות לחלוטין מבחינה כימית, הדומות זו לזו מבחינת המבנה המולקולרי והשונות מאוד זו מזו בצורתן החיצונית), מונחות בכיוונים ניצבים, דבר שמקנה לקונכיה חוזק רב. כיצד שולטת הרכיכה בתהליך הבנייה המורכב של הקונכייה? כיצד היא קובעת מתי יתגבש מלח הסידן כאראגוניט, ומתי יתגבש אותו המלח עצמו כקלציט?

 

הפרופסורים ליאה אדדי וסטיב ויינר מהמחלקה לביולוגיה מבנית במכון, וחברי צוותי המחקר שלהם פתרו באחרונה חלק חשוב מהתעלומה רבת השנים הזאת. הם גילו שהרכיכות המפרישות מגופן חלבונים שונים לבניית ה"תבנית" שבתוכה מתגבשים הגבישים, יוצרות בכל פעם "תבניות" מהרכבים חלבוניים שונים. ההרכב החלבוני שממנו עשויה התבנית, קובע למעשה איזה סוג של גביש ייווצר וישקע אל תוך ה"תבנית".

 

בדרך זו, באמצעות שינוי ההרכב החלבוני של ה"תבנית" קובעות הרכיכות איזה סוג של גביש (אראגוניט או קלציט) ייווצר בכל אחד משלבי בניית הקונכייה.

 

החוקרים מיצו את חלבוני ה"תבנית" מתוך קונכיות, ולאחר מכן פיתחו מערכות מלאכותיות שחיקו את הדרך שבה הרכיכות יוצרות את קונכיותיהן. במערכת אחת שכללה "תבנית" חלבונית בהרכב מסויים התגבש אראגוניט, ואילו במערכת השנייה, שכללה "תבנית" חלבונית בהרכב שונה, התגבש קלציט.

 

מעבר לפתרון התעלומה רבת השנים הזאת, ממצאים אלה עשויים לאפשר בעתיד פיתוח שיטות חדשות ליצירת חומרים מרוכבים מלאכותיים למטרות שונות.