ניתוח הרכב הארס שצרעה טפילית מזריקה לתיקנים חשף משפחה של חומרים שלא היו מוכרים למדע

צרעות טפילות מטילות את ביציהן בתוך חרקים אחרים, והזחלים שלהן ניזונים מהחרק עד מותו. בדרך כלל מיני צרעות מתמחים במינים מסוימים של פונדקאים. הצרעה Ampulex compressa מטילה את ביציה בתוך גופו של התיקן האמריקאי (Periplaneta americana), שנוהג להתארח גם בבתים רבים בישראל. הצרעה מזריקה לתיקן ארס משתק, וכשבדקו לעומק את מרכיבי הארס גילו משפחה חדשה של חומרים.

הצרעה עוקצת את התיקן בשני שלבים: ראשית היא עוקצת צבר של תאי עצב בקדמת גופו של התיקן וומשתקת אותו למשך כחמש דקות. בהמשך היא מחדירה למוחו מנה שנייה של ארס, הגורמת לקשיים בהליכה ובתפקוד המוטורי של התיקן. אולם מהו החומר בארס שגורם לשיתוק?

במחקר שפורסם בכתב העת Biochemistry, הצליחו חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה בריברסייד, בהובלתו של יוג'ין מור (Moore), לאפיין את המרכיבים של ארס הצרעה. הם גילו בתוך הארס סוג חדש של חלבונים קצרים, המכונים פֶּפְּטִידִים , ושיערו שהם הגורם שפוגע בתנועת התיקן.

כדי להבין איך הארס משפיע על התנהגות התיקן, חלבו החוקרים ארס מהצרעות, וניתחו את המרכיבים שלו בשני שלבים: בשלב הראשון הם העבירו את הארס דרך מסננת מולקולרית, שהפרידה בין חומרים בתמיסה בעיקר לפי התכונות החשמליות שלהם, באופן הדומה למסנני מים ביתיים. בשלב השני בדקו מה המשקל של כל אחד מהחומרים, ומצאו כי הארס מכיל ריכוז גבוה של כמה פפטידים קצרים במיוחד. בשל שכיחותם הגבוהה של הפפטידים הקצרים בארס, החוקרים ביקשו להבין גם את רצף חומצות האמינו של הפפטידים.

החוקרים בודדו בין השאר שלושה פפטידים שעל פי רצף החומצות שלהם הסיקו שהמבנה התלת-ממדי שלהם הוא מעין סליל, בדומה לסליל הכפול של ה-DNA. כדי לגלות מה יכול להיות התפקיד של הפפטידים הקצרים, השוו החוקרים את הרצפים שהם מצאו לכלל הרצפים הידועים של מאות אלפי חלבונים. אולם, להפתעתם הם לא מצאו שום חלבון בעל רצף דומה. לפיכך, הם ביקשו לבדוק בעצמם מה התפקיד של החלבונים האלה.

נותנת בראש. צרעת אמפולקס אוחזת בראשו של התיקן המשותק | צילום: ויקיפדיה, JMGM
נותנת בראש. צרעת אמפולקס אוחזת בראשו של התיקן המשותק | צילום: ויקיפדיה, JMGM

דורכים במקום

כדי לבדוק אם הפפטידים הם אלה שגורמים לשיתוק התיקנים, הזריקו אותם ישירות למוחם, ובדקו איזו עוצמה של הלם חשמלי יש לתת להם כדי לעורר תגובת בריחה טיפוסית. בעוד שלפני הזרקת הפפטיד די היה במתח של 9 וולט כדי לעורר את תגובת הבריחה, אחרי הזרקת הפפטיד התיקן הגיב רק כשהעוצמה הוגברה ל-13 וולט, עד שעה אחרי הזריקה.

מכאן הסיקו החוקרים שהפפטיד מעכב את יכולת התנועה של המקק. עם זאת, ההשפעה של הפפטידים לבדם הייתה חלשה משמעותית מזו של ארס הצרעה על כל מרכיביו. כשהזריקו לתיקנים את הארס במלואו, השיתוק היה כה חזק שנדרש הלם של 17 וולט כדי לעורר אותה תגובה, והאפקט נמשך אפילו שעתיים מרגע העקיצה.

ההישג הבולט של מחקר הצרעה והתיקן, הוא הגילוי של משפחת פפטידים חדשה שלא הייתה מוכרת לקהילה המדעית, וככל הנראה מעוררת אצל מקקים קשיי תנועה. האתגר כעת יהיה לבדוק אם לחומרים האלה יש השפעות גם על מערכות עצבים של חרקים אחרים, ואולי של יצורים נוספים, ולראות אם אפשר להשתמש בהם להדברה או ליישומים אחרים.