המכרסמים שמסתדרים בלי חמצן

המכרתן העירום (Heterocephalus glaber) הוא יצור מוזר. המכרסם האפריקאי הזה חי בקבוצות גדולות במחילות תת-קרקעיות ומנהל אורח חיים המזכיר יותר נמלים או טרמיטים מאשר יונקים: בכל "מושבה" יש רק נקבה ממליטה אחת (המלכה) ומספר מצומצם של זכרים מעמידים צאצאים. כל השאר משמשים פועלים. המכרתנים גם אינם חולים כמעט בסרטן, ויש להם עמידות גבוהה במיוחד לכאב. לאחרונה מצאו חוקרים מארצות הברית ומגרמניה תכונה נוספת המייחדת את המכרסמים הקטנים: הם מסוגלים לשרוד 18 דקות ללא חמצן כלל, ולאחר מכן להמשיך בחייהם כרגיל.

סביבת המחייה של המכרתנים נוטה להיות צפופה מאוד. כשעד 280 פרטים מתגוררים במושבה אחת, מתחת לפני הקרקע, אחוזי החמצן במחילות יורדים גם הם, מכ-21 אחוז באוויר הפתוח עד לשישה אחוזים בלבד בכוכים. במקביל, שיעורי הפחמן הדו-חמצני עולים. כדי להתמודד עם התנאים האלו פיתחו המכרתנים יכולת להישאר בחיים גם כשבאוויר שהם נושמים יש מעט מאוד חמצן, ואפילו כשאין בו חמצן כלל.

באוויר עם תכולת חמצן נמוכה, של חמישה אחוזים בלבד, עכברים מתים תוך 15 דקות. מכרתנים, לעומת זאת, יכולים לבלות בסביבה כזו חמש שעות בלי שתהיה לכך כל השפעה נראית לעין על בריאותם. אפילו כששמו אותם בתא עם חנקן בלבד הם שרדו. הם אמנם איבדו את הכרתם, אך כשהחזירו אותם לסביבה עם אטמוספרה רגילה הם התאוששו במהירות, אפילו אחרי ששהו ללא חמצן 18 דקות תמימות. לאחר הניסוי חזרו המכרתנים למושבה ולא נראו אצלם כל שינויים התנהגותיים או עצביים.

בזכות הסוכר

איך הם עושים את זה? מתברר שחילוף החומרים (מטבוליזם) של המכרתנים שונה במקצת משל בעלי חיים אחרים. כמעט כל בעלי החיים בכדור הארץ תלויים בחמצן, משום שהוא מאפשר להם לפרק ביעילות סוכרים ומולקולות אחרות ולהפיק מהם אנרגיה. בלי האנרגיה הזו, התאים מתים, ובעקבות זאת בעל החיים עצמו מת. עם זאת, יש גם דרכים להפיק אנרגיה ללא צורך בחמצן: השרירים שלנו עושים את זה כשאנחנו רצים מהר או עושים פעילות נמרצת אחרת, ותאי השריר לא מקבלים מספיק חמצן כדי לספק את האנרגיה הנדרשת. אך איברים אחרים בגופנו, בראש ובראשונה המוח, אינם מסוגלים לפעול ללא חמצן.

אצל המכרתנים המצב שונה. במקרה של מחסור בחמצן הם שומרים על פעילות בסיסית גם במוח, בלב ובאיברים אחרים, על ידי הפקת אנרגיה בצורה שאינה דורשת חמצן מהסוכר פרוקטוז הנמצא בצמחים רבים. אצל יונקים אחרים, לעומת זאת, רק הכבד והכליות מפיקים אנרגיה מפרוקטוז בצורה הזאת. המכרתנים מסוגלים לזה משום שמוחם, לבם ואיברים נוספים מצוידים בחלבונים שקולטים את הפרוקטוז מזרם הדם ובחלבונים הדרושים לפירוקו. כך הם מצליחים לשמור את תאיהם בחיים במשך זמן ממושך ללא חמצן.

המכרתנים פיתחו כנראה את היכולת הזו כדי לשרוד במחילותיהם הצפופות. אבל האם אפשר יהיה ללמוד מהם דברים שיעזרו גם לנו להתמודד עם חוסר בחמצן? החוקרים סבורים שהתשובה לכך חיובית. אם נבין את המנגנונים המאפשרים למכרתנים למנוע מעצמם נזק מוחי בשעת מחסור בחמצן, אולי נוכל לפתח אסטרטגיות שימנעו נזק כזה במצבים כמו שבץ, שבהם נפגעת אספקת החמצן למוח.