סלמנדרה שמצמיחה מחדש גפיים, תולעת שהופכת לשני יצורים שלמים חדשים כשחותכים אותה ונחש שמחדש את קיבתו אחרי צום ממושך. הטבע המציא דרכים רבות לרגנרציה – חידוש איברים הרוסים. מה הסיכוי שגם אנחנו נצליח לגדל יד שנקטעה?
אחד הסיוטים הגדולים ביותר של הגיבורים בסרטי מדע בדיוני הוא אויב שיודע להצמיח את איבריו מחדש לאחר שנקטעו. למעשה, כבר במיתולוגיה היוונית סופר על ההידרה – מפלצת שמצמיחה שלושה ראשים חדשים בכל פעם שעורפים אחד מהם. אולי עבור גיבורי-על זה יוצר בעיה, אבל אין ספק שיכולת כזאת יכלה להועיל לנו מאוד במציאות.
רגנרציה, היכולת לגדל מחדש חלקי גוף שנקטעו, קיימת במינים רבים של בעלי חיים בטבע: כוכבי ים מסוגלים לגדל מחדש זרועות שנקטעו, דגים יכולים לגדל זימים חדשים ויש לטאות שיכולות להצמיח מחדש את זנבן ואפילו להחליף איברים פנימיים כמו לב או מעיים. גם לסרטנים, תולעים וקיפודי ים יש יכולות רגנרטיביות מרשימות.
אצל יונקים, לעומת זאת, יכולת הרגנרציה מוגבלת הרבה יותר ומתבטאת בעיקר בהתחדשות של תאים – לא של איברים שלמים, כפי שקורה בהחלמה של פצעים בעור והתחדשות של תאי מעי ודם. דוגמאות יוצאות דופן אפשר למצוא אצל צבאים זכרים שמסוגלים להצמיח מחדש את קרניהם, או ארנבונים ומכרסמים אחרים שמסוגלים לתקן רקמות מסוימות שנפגעו.
מפלצת עם שלושה ראשים
הניסוי הראשון בחקר הרגנרציה נעשה כבר ב-1740. מורה פרטי צעיר בשם אברהם טרמבלי (Trembley) שלימד את בניו של רוזן הולנדי, ניצל את זמנו הפנוי להתבונן בטבע. באחד מטיוליו הבחין ביצור קטן וירוק דמוי גבעול עם זרועות שחי לו בתעלות המים באחוזה. במבט ראשון היצור נראה כמעין צמח, אך הוא צד חרקי מים זעירים בעזרת זרועותיו.
כדי לבדוק את טיבו של היצור החליט טרמבלי לחתוך אותו לשניים ולראות מה קורה, מתוך הנחה שאם שני החלקים יצמחו שוב הדבר יעיד שהוא צמח. הוא חתך את הגבעול לשניים וגילה שהחלק העליון בעל הזרועות התאושש במהרה והמשיך לצוד חרקים, ואילו התחתון, שנראה תחילה מת, התאושש תוך כמה ימים וצימח סט זרועות חדש. כל אחד מהחלקים השלים את החלק החסר והפך ליצור שלם.
טמברלי הסיק שהיצור אינו צמח, שכן מעבר ליכולות הטרף שלו הוא גם התכווץ למגע ונראה שהיה יכול לזוז בזחילה. טמברלי כינה אותו הידרה – על שם המפלצת מצמיחת הראשים מהמיתולוגיה היוונית.
ההידרה שצמחה מחדש. רישום של טרמבלי במחברתו משנת 1,744 | מקור: ויקיפדיה, נחלת הכלל
תאים של קסם
בעקבות ההידרה התגלו עוד ועוד חיות שמסוגלות לבצע רגנרציה. פלנריה, לדוגמה, היא תולעת שטוחה בעלת עיניים, מערכת עצבים ומערכת שרירים. אם לוקחים פלנריה וחותכים אותה לכמה חלקים, כל חלק יתפתח לפלנריה מושלמת.
גם הסלמנדרה, ממחלקת הדו-חיים, מפגינה יכולות רגנרציה מרשימות ביותר. כשסלמנדרה מאבדת גפה, תוך זמן קצר הפצע שנוצר מתחיל בתהליך ריפוי דומה לפצע רגיל בעור: הדימום נפסק, הדם נקרש ולאזור זורמים תאי דם לבנים שיגנו על הגוף מחדירה של חיידקים ויעזרו לפנות את שרידי הרקמה הפגומה. אט-אט התאים בשולי הפצע נודדים ומכסים אותו, אבל בניגוד לרוב בעלי החוליות, שאצלם התהליך מסתיים בשלב הזה, אצל הסלמנדרה התאים ממשיכים להצטבר סביב הפצע ונערמים למעין גבעה קטנה.
במקביל הרקמות מסביב מתחילות לעבור תהליך של פירוק לקראת הבנייה המחודשת של הגפה, ולמקום זורמים תאים מיוחדים בשם "בלסטמה", שמסוגלים להתמיין לכל סוג של רקמה. תאי הבלסטמה מתרבים בתוך הבליטה שנוצרה ובונים מחדש את כל רקמות הגפה: העור, השרירים, העצבים והעצמות.
מאין מגיעים תאי הבלסטמה? מדענים העלו שתי השערות בדבר מקורם: אפשרות אחת היא שתאים מרקמות שכנות מסוגלים לאבד את זהותם ולהתמיין מחדש לרקמה אחרת בתהליך שנקרא דה-דיפרנציאציה (לדוגמא תא שריר ששוכח את זהותו והופך לתא עור). אפשרות שנייה היא שלכל רקמה אצל הסלמנדרה יש מאגר של תאי גזע לא ממוינים שיכולים לחדש את מאגר תאי הרקמה. לדוגמה, תא גזע מרקמת שריר יתמיין לתא שריר ותא גזע מרקמת עצם יתמיין לתא עצם.
במשך שנים רבות ניסו חוקרים לפתור את השאלה, ומחקרים רבים הצביעו שהאפשרות הראשונה היא הנכונה. אך מחקר על סלמנדרות של חוקרים מגרמניה שהתפרסם בשנת 2009 ערער את כל המוסכמות בתחום. החוקרים לקחו רקמות מחיה שכל תאיה ביטאו חלבון סימון ירוק והשתילו אותן בחיה אחרת שתאיה לא היו מסומנים. לאחר שהשתל נקלט הם קטעו את הגפה ועקבו אחרי התאים הירוקים המושתלים כדי לראות לאיזו רקמה הם יתפתחו בגפה החדשה.
כאשר השתילו רקמת עור, התאים הירוקים שחזרו רק את רקמת העור בגפה החדשה. לעומת זאת, כשהשתילו עצם ראו החוקרים שתאי העצם הירוקים התפתחו רק לרקמת עצם בגפה החדשה. ממצאיהם העידו שלכל רקמה יש מאגר תאי גזע פרטני, וכשהגפה נקטעת הם עושים את דרכם אל הפצע ומתחילים לבנות מחדש את הרקמה שממנה באו.
מסוגל לחדש איברים פנימיים שהתנוונו בעקבות צום ממושך. נחש פיתון בורמזי | צילום: Shutterstock
רגנרציה של נחשים רעבים
רגנרציה אינה מוגבלת רק להצמחת איברים חדשים. נחשים מסוגלים לחדש את האיברים הפנימיים שלהם שהתנוונו בתקופת צום ממושכת. אחרי שנחש מכלה את סעודתו מופעלים בגופו גנים שגורמים לרגנרציה של איברי הגוף המנוונים. הפיתון הבורמזי, לדוגמה, יכול לחוות בתוך 48 שעות מסעודתו עלייה של עד פי 44 בקצב חילוף החומרים בגופו, והמסה של האיברים העיקריים שלו יכולה לגדול ב-100-40 אחוז.
חוקרים מאוניברסיטת טקסס ניסו להבין אילו גנים מניעים את תהליכי הרגנרציה של הנחש. לשם כך השוו את הפרופיל הגנטי של נחשים שצמו שלושים יום לזה של נחשים שאכלו לאחרונה. התברר שכמה קבוצות של גנים השפיעו על השינוי במבנה האיברים הפנימיים של הפיתון. חלבונים מרכזיים, שהגנים הללו מייצרים ומווסתים, הפעילו שרשרת של אותות באיברים ספציפיים, שהובילו לצמיחת האיברים.
חוקרים מאוניברסיטת הרווארד לקחו את הממצאים הללו צעד אחד הלאה ובדקו אם חלבונים הנמצאים בנסיוב הדם של נחש פיתון שאכל אחרי צום ממושך יוכלו להשפיע על הגדילה של תאי לבלב אנושיים. להפתעתם התברר להם שתאי הלבלב האנושיים גדלו ב-30 אחוז לאחר שנחשפו לסרום, וייצור האינסולין שלהם גדל ב-65 אחוז, דבר שמעיד שהמנגנון התאי לגדילה ורגנרציה שמור אבולוציונית, ומה שעובד על תאי הנחש עובד גם על תאים אנושיים. המידע הזה עשוי לסייע בעתיד לשיפור בריאות האדם.
במחקר שהתפרסם בשנה שעברה זיהו חוקרים מאוניברסיטת מיין מנגנון של השתקת גנים מסוימים והפעלת אחרים בעת רגנרציה של איברים. התברר כי המנגנון הזה משותף ליצורים רחוקים אבולוציונית זה מזה – סלמנדרה ושני מיני דגים, מה שרומז כי שורשיו האבולוציוניים עמוקים מאוד.
אולי היום שבו נוכל להגיע לבית החולים ולגדל יד חדשה במקום זאת שנקטעה עדיין רחוק, אבל מחקרים כאלה בהחלט מקדמים אותנו לעבר המטרה. עד אז עלינו להסתפק ביכולות הרגנרציה המוגבלות שלנו בחידוש תאי עור וגידול מחדש של חלקים מהכבד.
