התאים שלא החליטו
מה הם

לכל תא בגוף יש זהות משלו, שקשורה להתמחות שלו. תאי כליה, לדוגמה, מסננים את הדם, תאי דם אדומים נושאים חמצן ופחמן דו-חמצני, תאי עצב מעבירים אותות ושומרים מידע ותאי עור מגינים על הגוף מפולשים. את הזהות הזאת התאים מקבלים בתהליך שנקרא התמיינות, שמתרחש בעודם עוּּבָּרים, והיא קבועה ובלתי משתנה למשך חייו של התא.

אבל לא תמיד. במחקר חדש, חוקרים גילו קבוצת תאים בקצה הסנפיר של דג הזברה שמסוגלים לשנות את אופיים ואת צבעם. זוהי דוגמה ראשונה לכך שתאים יכולים לשנות את תפקודם גם זמן רב אחרי שזהותם נקבעה, לכאורה, באופן סופי.

העובר מתחיל את חייו כקבוצה של תאים חסרי זהות ממשית, המסוגלים להפוך לכל סוג תא בגוף - אלו הם תאי הגזע העובריים. בהמשך הם מתמיינים לסוגים שונים של תאי גזע בעלי זהות יותר מוגדרת, שיש להם את היכולת להפוך לאחד מקבוצה מצומצמת של תאים בוגרים. למשל, תאי גזע במח העצם יכולים להפוך רק לתאי דם אדומים או לבנים. כשתאי הגזע הללו מתחלקים, תאי הבת שלהם יסגלו לעצמם זהות אחת מוגדרת ובלתי ניתנת לשינוי. התהליך הזה מותנה בהפעלה של גֵנים מסוימים ובהפסקת הפעילות של אחרים.

אחת מפריצות הדרך בביולוגיה של השנים האחרונות, שאף זיכתה את האחראים לה בפרס נובל לרפואה ופיזיולוגיה בשנת 2012, הייתה התגלית שבעזרת הנדסה גנטית אפשר להחזיר את השעון לאחור ולהפוך תאים רגילים לתאי גזע. תהליך זה משמש בסיס למחקרים רפואיים רבים, ועד היום חשבנו שהוא מתאפשר רק במעבדה ואינו מתרחש בטבע. אולם המחקר החדש מראה שתאים שהתמיינו כן יכולים להחליף מחדש את זהותם בגוף. 

לבן על שחור

דגי זברה (Danio rerio) נקראים כך על שם הפסים השחורים והלבנים לאורך גופם, ומשמשים לעתים קרובות במחקרי התפתחות. בקבוצת המחקר של דיוויד פאריצ'י (Parichy) מאוניברסיטת וירג'יניה שמו לב למשהו מוזר בדגי הזברה שלהם: תאים בקצות סנפירי הגב ,הבטן והזנב, שהיו שחורים, שינו את צבעם ללבן. אנו כמובן מכירים חיות אחרות שמשנות את צבען, אולם במקרים האלה התאים עצמם לא משתנים, אלא רק האופן שבו הם משתמשים בצבענים. לא כך היה המקרה עם דגי הזברה.

במחקר שפורסם בכתב העת PNAS הראו החוקרים שתאים שעברו התמיינות לתאים שחורים, שנקראים מלנופורים על שם הצבען השחור מלנין, הופכים לתאים לבנים בשם לויקופורים. השינוי הזה הוא  תהליך התמיינות נוסף לכל דבר, שכן התוכנית הגנטית של התאים השתנתה – הופעלו בהם גֵנים שדרושים ליצירת לויקופורים ואילו גֵנים שמופעלים במלאנופורים "כבו". אותו דבר קרה ל"מכונות" התוך-תאיות שיוצרות את הצבען השחור או מפרקות אותו. גם האברונים בתוך התא אורגנו מחדש, כשאלה מהם שמכילים את המלנין השחור נעלמו ונוצרו אברונים חדשים לצבע הלבן.

בנוסף מצאו החוקרים סוג נוסף של תאים לבנים, שלא עובר את מסלול ההתמיינות הכפול - כלומר הם נוצרים מלכתחילה כתאים לבנים, והמסלולים הביוכימיים היוצרים אצלם את  הצבען הלבן שונים מאלו של התאים המתחילים את דרכם כשחורים.

עדיין לא ברור מה התפקיד של התאים משני הצבע, ומדוע הם עוברים התמיינות כפולה. עם זאת, כשהחוקרים בדקו את ההתנהגות החברתית של דגים שהוציאו להם בניתוח את התאים הללו, הם מצאו שדגים נורמליים נטו להתרחק מהדגים המנותחים. כיוון שכך, הם משערים שלתאים הללו יש תפקיד בהתנהגות החברתית של דגי הזברה.

המחקר מראה לראשונה שתאים בגוף בוגר יכולים לעבור התמיינות מחדש. ההבנה של תהליכי ההתמיינות הללו תעזור להבין טוב יותר איך תאים קובעים את זהותם, ואיך אפשר לשנות את תפקודם לצורכי מחקר או רפואה.