מחקר חדש: קוצים וקיפודים במי הים

קיפוד ים, צילום: Nhobgood (talk) Nick Hobgood - ויקימדיה

כיצד משיגים קיפודי הים את הסידן הדרוש להם לצורך בניית הקוצים ? שאלה זו עמדה במרכזו של מחקר חדש שנערך במכון ויצמן למדע ממנו עלה ממצא שהפתיע את החוקרים - קיפודי הים מחלצים את כמות הסידן הדרושה להם ישירות ממי הים.

» רוצים לקבל עדכונים נוספים? הצטרפו אלינו לפייסבוק

לדברי החוקרים, גילוי זה עשוי לשנות את הדרך שבה מדענים תופסים את תהליך הביו-מינרליזציה - התהליך שבמסגרתו מייצרים אורגניזמים מבנים מינרליים, כמו עצמות הגוף. המחקר נערך ע''י פרופ' ליאה אדדי ופרופ' סטיב ויינר, מהמחלקה לביולוגיה מבנית במכון ויצמן למדע, בשיתוף עם מי שהייתה תלמידת המחקר של השניים, ד"ר נטע וידבסקי.

במחקר קודם על קיפודי ים, גילו המדענים כי הקיפודים בונים את את הקוצים שלהם מחבילות זעירות של מינרל 'לא-מאורגן', שכאשר הוא מונח במקומו, הוא מתקשה לכדי גביש. "ואז הלכנו צעד אחד אחורה", אומרת פרופ' אדדי, "ושאלנו את עצמנו כיצד בכלל קיפודי הים משיגים את יוני הסידן הדרושים להם לשם יצירת החומר הזה?'" פרופ' ויינר מוסיף כי סידן מצוי במי ים בריכוזים נמוכים, ולכן הבנו שהשיטה שבה משתמשים קיפודי הים לצורך מיצוי יונֵי הסידן מהמים חייבת להיות יעילה מאוד.

כדי לענות על שאלת המחקר נזקקו המדענים לטכנולוגיה שתאפשר להם לצפות בתאי הקיפודים "כפי שהם", כלומר בתנאים הקרובים ככל האפשר לתנאי חייהם בטבע. שניים סייעו להם בכך: ד"ר אנדריאס שרטל מחברת האופטיקה הגרמנית "קארל זיס מיקרוסקופיה", וד"ר ספי אדדי, מהמחלקה לשירותים ביולוגיים במכון ויצמן למדע. וכך, באמצעות טכנולוגיה מיקרוסקופית חדשנית שמאפשרת ביצוע דימות תלת-ממדי לתאי העוברים, הצליחו המדענים לעקוב אחר התהליך של כניסת יוני הסידן לתאים. "עד לפני שנים ספורות לא יכולנו לבצע מחקר כזה", מציינת פרופ' אדדי.

כשצפו בתמונות, התברר למדענים כי תאי העוברים "שואבים" לתוכם טיפות של מי ים, ובדרך זו הם מכניסים את הסידן לתא. "בניגוד לתיאוריה המקובלת, שגרסה כי התאים קולטים יונים אך ורק דרך תעלות מיוחדות בקרום התא, גילינו כי ישנה דרך נוספת להכנסת הסידן לתא", אומרת פרופ' אדדי. "בדרך זו, התאים שואבים מים פנימה, ואז מבצעים מניפולציה המאפשרת את 'סינון' יוני הסידן ואגירתו בתא".

עוד התברר במחקר, כי כחלק מהמנגנון שנצפה בו, תאֵי העוברים מתמלאים ברשתות של "חלוליות" ((Vacuoles, ואלה אוגרות בתוכן את מי הים. המדענים מסבירים, כי רשתות אלה יוצרות ככל הנראה מאגר של סידן המשמש לבניית עמוד השדרה, והיתרון הגלום בשיטה זו הוא יעילות אנרגטית גבוהה יותר. עם זאת, הם אומרים, "השיטה גם טומנת בחובה בעיות, שכן היא מחייבת את התא להיפטר מיונים שאינם נחוצים לו, כמו יוני נתרן וכלוריד".

פרופ' אדדי ופרופ' ויינר מדגישים, כי זו אינה הפעם הראשונה שמתברר כי בעלי-חיים צורכים יוני סידן באמצעות שאיבת מי ים. בעשור הקודם תיאר פרופ' יונתן ארז מהאוניברסיטה העברית בירושלים את התופעה כפי שהיא מתרחשת במיקרואורגניזמים חד-תאיים קְשֵי-שריון ששמם "חוריריות" ((Foraminifera. "בזמנו, נהוג היה לחשוב שהתופעה הזאת חריגה", אומרים המדענים. "אבל כעת, לאחר שנצפתה בשני יצורים שונים בתכלית זה מזה, ייתכן כי היא דווקא שכיחה למדי. ייתכן שאפילו התאים שמהם בנויות עצמותינו משתמשים בשיטה דומה כדי להשיג את הסידן הדרוש להם".