נוסח השאלה המקורי: שמעתי שלובסטרים חיים לנצח. האם זה נכון? שלומי.



שלום שלומי, ותודה על שאלתך!

"שתישאר צעיר לנצח", מאחל בוב דילן לשומעיו בשירו המפורסם. רעיון חיי הנצח העסיק את האנושות במשך מאות ואלפי שנים. לבעיית המוות האורב לכל יצור חי הוצעו פתרונות שונים ומשונים: משקה האלים נקטר ומאכל האלים אמברוזיה במיתולוגיה; שתייה ממעיין החיים שתחדש כל תא ותא בגופנו; הבטחה לחיי נצח בבוא הגאולה; וכיום ניתוחים פלסטיים, שעוזרים לנו להרגיש כאילו נחיה לנצח גם אם בפועל עוד לא מצאנו את התרופה למוות.

האם ייתכן שהתשובה לחיי נצח נמצאה כל הזמן מתחת לאף שלנו, בתוך צלחת מהודרת במסעדה צרפתית?


לובסטר | אילוסטרציה: שאטרסטוק

מותר הלובסטר על האדם
הלובסטר, או בשמו העברי מחושתן, שייך למערכת פרוקי הרגליים, לתת-המערכה סרטנאים, לסדרת מעשירי הרגל ולמשפחת הנאפרופידיים. הוא יצור חסר חוליות בעל שלד חיצוני קשיח שמשמש לו להגנה.

בני אדם ויונקים אחרים מתאפיינים בקצב גדילה גבוה בשלבים העובריים ובתחילת חייהם, אולם הם מפסיקים לגדול כשהם מגיעים לגודל הבוגר: גובהם ומשקלם יישארו פחות או יותר ללא שינוי.

לעומת זאת, חוקרים מצאו שלובסטרים דווקא ממשיכים לגדול לכל אורך חייהם! אמנם קצב הגדילה שלהם מאט עם הזמן, אך אינו פוסק גם בשלבים המאוחרים של החיים. לובסטרים יכולים להגיע עד לאורך של יותר ממטר, וספר השיאים של גינס מציין שהלובסטר הגדול ביותר שנתפס אי פעם, בקנדה, שקל 20 קילוגרם. בנוסף, קצב ההזדקנות של הלובסטר אטי ביחס ליצורים אחרים. יש לו מגוון של מנגנונים "נוגדי הזדקנות" (Anti-Aging): השלת המעטפת החיצונית, הגנה נגד רדיקלים חופשיים, פינוי פסולת מהתאים, חידוש רקמות באמצעות פעילות של תאי גזע שנמשכת לכל אורך החיים, רגנרציה (שחזור) של איברים ועוד.

המפתח: הבדלים ביכולת שכפול התאים
אחד ההסברים הרווחים והמעניינים לסיבת הגדילה המתמשכת של הלובסטר נוגע למנגנון התאי של שכפול הדנ"א, הדרוש לשם התחלקות תקינה של התאים ברקמה ולשגשוגה.

בקצוות הרחוקים של הכרומוזומים ברוב המינים האאוקריוטים (שבתאים שלהם יש גרעין) מצויים רצפים מיוחדים של דנ"א הנקראים טלומרים. במהלך שכפול הכרומוזומים אובד חלק מרצף הטלומרים, עד שהטלומר נעלם כולו והדנ"א נפגם. העיקרון הזה יוצר מעין שעון ביולוגי: הטלומרים הולכים ומתקצרים בכל חלוקה של התא, מה שבסופו של דבר גורם לאובדן מידע גנטי ולהפסקת התחדשות התאים. הטלומר פועל למעשה כקוצב שיכול לנבא כמה חלוקות יוכל התא לעבור.


כרומוזומים אנושיים (באפור) והטלומרים בקצותיהם (בלבן) | התמונה לקוחה מויקיפדיה

עם זאת, אפשר להתחמק מהגורל האכזר הזה באמצעות הפעולה של אנזים בשם טלומראז: אנזים שמסוגל להוסיף רצפי טלומרים בקצות הכרומוזומים וכך להאריך את חיי התא ולאפשר לרקמות להמשיך לשגשג.

אצל בני אדם האנזים הטלומראז בא לידי ביטוי רק בתאים עובריים, בתאי גזע, בתאים מסוימים של מערכת החיסון ובתאים סרטניים (שכידוע מתחלקים בלי בקרה). בשאר תאי הגוף, התאים הסומטיים, אין ביטוי של האנזים, מה שקשור באופן הדוק לפונקציות שהם ממלאים בגוף. מחקרים מצאו רמות גבוהות במיוחד של האנזים טלומראז בכל חלקי הגוף של הלובסטר, מה שיכול להסביר את יכולתו המופלאה להתחדש.

תופעות דומות נצפו גם אצל צבים, שניחנו בתוחלת חיים ארוכה, וגם אצל היסעורון האטלנטי, או בשמו המדעי בשמו המדעי Oceanodroma Leucorhouשחי עד גיל 30 ויותר – הרבה יותר מעופות אחרים בגודלו. נמצא שגם אצל היסעורון האטלנטי הטלומרים אינם מתקצרים עם השנים, אלא דווקא מתארכים.


יסעורון אטלנטי | התמונה לקוחה מוויקיפדיה; נוצרה בידי Schlawe, C

האם זה אומר שלובסטרים חיים לנצח?
קודם כל, הלובסטר הוא אמנם יצור מרתק, אך תכונות ההתחדשות שלו אינן ייחודיות רק לו. אותה גדילה מתמשכת המלווה בהשלת המעטפת החיצונית משותפת לרוב חברי סדרת מעשירי הרגל, כגון השרימפסים (חסילונים). זאת אומרת שהלובסטר אינו היצור היחיד שניחן ביכולת המרשימה הזאת.

שלא כמו בני האדם, לובסטרים גם מסוגלים לייצר מחדש גפיים שלמות, בתהליך שנקרא רגנרציה, אפילו בגיל מבוגר. גם התכונה הזאת קיימת אצל יצורים נוספים בעולם החי, כמו השממית או הסלמנדרה.

שנית, קביעת הגיל של יצורים כמו הלובסטר, שעשויים להגיע לגדלים מרשימים ביותר, היא קשה יחסית. למעשה, מדובר במשימה לא פשוטה אצל כל חברי תת-מערכת הסרטנאים: לסרטנאים אין מבנים פנימיים או חיצוניים קשיחים, שאצל יצורים אחרים אפשר להשתמש בהם לקביעת הגיל. בנוסף, יש שונות רבה בגודל הגוף של הסרטנאים, גם באותו גיל; בעוד אצל בני אדם, משקל הגוף של ילד בן שנתיים נמצא בתוך טווח מצומצם יחסית, גודל הגוף של מין סרטנאי כלשהו בן שנתיים יכול להימצא בתוך טווח רחב מאוד. שיטה אחרת לקביעת הגיל מסתמכת על גישות היסטולוגיות או ביוכימיות שמודדות את הריכוז של חומרים שונים ברקמות.

מחקר שפורסם ב-2011 העריך שגילם הממוצע של הלובסטרים הגדולים ביותר שנתפסו בטבע עומד על 54 לנקבות ו-31 לזכרים, וגילם המרבי הוא 72 ו-42 שנים בהתאמה. אכן מדובר בגיל מכובד, במיוחד ביחס לחברים אחרים בסדרת מעשירי הרגל שתוחלת החיים שלהם נעה בין שנה אחת לעשר שנים, אולם זה עדיין לא מספיק כדי להכריז על חיי נצח. גם אם הלובסטר היה חי תמיד בתנאים אידיאליים, נוחים ומתחשבים, הוא בכל זאת היה מזדקן, גם אם זה היה לוקח לו יותר זמן בהשוואה ליצורים אחרים. ובכל זאת, אין סיבה לא לאחל לו לחיות עד 120!

עם זאת, המנגנונים הייחודים הקיימים אצל הלובסטר וחבריו אכן עשויים להועיל למחקר ולהוביל לחידושים ברפואה.

אז איפה בכל זאת אפשר לחפש חיי נצח?
אם בכל זאת מתעקשים, כדאי לשים לב למדוזה קטנה שזכתה לכינוי "מדוזת האלמוות", שהתפרסמה בשל יכולת אלמותית מעניינת לא פחות משחזור איברים וגדילה מתמשכת. בתנאים מסוימים יכולה המדוזה לחזור עם השנים להיות מה שהייתה בשלב צעיר בחייה. התאים שלה, שכבר התמיינו והפכו לחלק מאיבר זה או אחר, יכולים להפוך בתהליך של טרנסדיפרנציאציה לתאים של אותה המדוזה אבל בשלב מוקדם יותר בחייה. אם המדוזה תמשיך להזקין ולהצעיר עד אינסוף, אין ספק שהיא תזכה במתת שככל הידוע לנו ניתנה עד כה רק לאלים – חיי נצח.

בומרנג – בחזרה אליך
באיזה מנגנונים נוספים משתמשים תאים סרטניים כדי להבטיח את שגשוגם, נוסף על הטלומראז שמאפשר להם להתחלק בלי הגבלה?

דברת כהן
המחלקה למתמטיקה שימושית ומדעי המחשב
מכון ויצמן למדע



הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.

12 תגובות

  • ישראל הירשברג

    יצורים חד תאיים וחומרי פסולת

    דברת שלום,
    קראתי את תשובותיך לאסף ויש לי שאלה: מדוע יצורים חד תאיים שומרים פסולת בתוך התא ואינם מפרישים אותה החוצה?

  • אסף

    אולי תשובה לבומרנג ועוד שאלה

    אולי פתיחת תעלות רבות כדי לאפשר כניסה רבה של חומרים לבנייה
    שאלה: בנוגע ליצורים חד תאים, הם כמובן בעליי חיי נצח. אם ניקח ייצור כזה ונשים אותו בתנאים לא טובים (שלא יאפשרו לו להשתכפל אך מספיק בשביל לחיות) האם הוא עדיין יחיה לנצח? והאם יש לו טולמרים?

  • דברת כהן

    מטבוליזם וטלומרים בחד-תאיים

    שלום אסף! תודה על תגובתך!

    כיוונת לנקודה חשובה: גיוס של חומרי בניין חיוניים לתא הוא אכן נושא חשוב בשגשוג של תאים סרטניים. תאים מקיימים חילוף חומרים (מטבוליזם) באמצעות כלי דם, מהם הם מקבלים חומרים החיוניים לבנייתם ולתפקודי החיים, למשל חמצן, ובנוסף משחררים אליהם חומרים שאינם דרושים להם, כמו פחמן דו-חמצני. תאים סרטניים מסוגלים להפריש חומרים שמעודדים צמיחה של כלי דם לכיוונם, וכך מסוגלים להמשיך ולשגשג.

    יש שני סוגים של יצורים חד- תאיים: תאים בלי גרעין (פרוקריוטים), כמו חיידקים; ותאים בעלי גרעין (אאוקריוטים), כמו שמרים.
    בשונה מביצורים אאוקריוטים, אצל רוב החיידקים הדנ"א מסודר בצורה מעגלית ולכן אין להם צורך בטלומרים. אצל מעט חיידקים הדנ"א מסודר בצורה ישרה כמו באאוקריוטים, ולכן יש להם גם צורך בטלומרים (אולם הטלומרים הללו שונים מאוד מאלו של האאוקריוטים).

    לחד-תאיים אאוקריוטים יש טלומרים. כדי לחקור אותם (ומנגנונים תאיים רבים נוספים) משתמשים הרבה במערכת המודל של השמר, שהוא למעשה פטריה חד-תאית.

    בנוגע לשאלתך, גם השמר יכול להזדקן. תא יחיד שלא יתחלק (ישתכפל) לא יוכל לחיות לנצח; המטבוליזם שלו ילך וירד עם הזמן והתא יעשה פחות ופחות חיוני.

  • אסף

    הצטערות השמר (מהמילה צעיר)

    שלום,
    אם שמר הזדקן ואז הוא משתכפל, האם רק אחד מתאי הבת יהיה תא צעיר, והשני ימשיך להזדקן או ששני התאים שהתחלקו יתחילו מחדש "מגיל 0" ואם האפשרות השנייה נכונה אך אברוני השמר והמטבוליזם הופכים לצעירים פתאום לאחר החלוקה
    תודה

  • דברת כהן

    חלוקת התא

    תא אאוקריוטי, או שמר למשל, יכול לעבור חלוקה בהתאם למחזור התא, שנשלט ומבוקר על ידי גורמים רבים (ביניהם החלבון p53 שציין למטה שחר). במקרה כזה התא יעבור מיטוזה, ומהתא "הבוגר" יווצרו שני תאים חדשים.
    במקרים מסוימים, התא לא יעבור מיטוזה אלא דווקא מוות מבוקר בתהליך שנקרא אפופטוזיס. מוות של תאים נדרש כאשר מדובר חלילה בתאים סרטניים או בוירוסים, או בעיצוב מבנה של רקמות (למשל בהתפתחות העוברית), וגם כאשר התא זקן ואיבד מחיוניותו.

  • אסף

    אוקי ענית לי על השאלה הראשונה, תוכלי לענות לי בבקשה על ההמשך?

    כיצד תא שהיה מבוגר לפני החלוקה הופך לפתע לצעיר אחריה, הרי לאחד מתאי הבת יהיו את אברוני תא האם המבוגרים. מהו התהליך שמתרחש במהלך המיטוזה שגורם להתאפסות גיל התא

    תודה רבה

  • דברת כהן

    תא אם ותא בת

    עבור תא בודד של שמר (שמר האופים, ליתר דיוק), אין התאפסות מוחלטת של גיל התא, ושתי התאים שנוצרים אחרי החלוקה (בתהליך שנקרא "הנצה", או budding) אינם זהים בתכונותיהם הקשורות בגיל. קיימים מנגנונים אקטיביים ששומרים את חומרי הפסולת בתא האם, כדי לתת צ'אנס לתא הצעיר "לפתוח דף חדש" :). כלומר, מכל תא שמתחלק נוצרים שני תאים, אחד צעיר יותר והשני זקן יותר.

  • אסף

    קראתי וזה היה מעניין אך עדיין לא ברור לי איך זה קורה טכנית

    במקרה של ההנצה אני יכול לשער שהתא "החדש" נבנה ישירות מהדנ"א של תא האם ולכן גילו מאופס, אך גם במקרה כזה הוא נוצר על פי דנ"א שהוא כביכול ניזוק ולכן הוא אמור להבנות בתור תא מבוגר בגיל של תא האם (אם הדנ"א של תא האם היה זהה בגילו בזמן שהוא נוצר ובזמן שהוא עובר הנצה, תא האם לא היה מזדקן, או שאולי לא?)
    ומה בנוגע לתא שעובר מיטוזה ולא הנצה, שם תא ואברוניו שכבר היו בעלי מטבוליזם איטי ובעלי פגמים מאפסים את גילם בזמן החלוקה (תא הבת שאברוניו הם אברוני תא האם, לא התא בעל האברונים ששוכפלו זה עתה)
    אני מקווה שאני לא חופר, אבל זה ממש מעניין ואני לא מוצא מידע בנושא :)

  • דברת כהן

    הזדקנות, מיטוזה, אברונים והנצה

    שלום אסף,

    להתעניין זה דבר נהדר!

    קודם כל, נחדד שמושג ההזדקנות רלוונטי בעיקר ליצורים רב-תאיים, בהקשר של שגשוג רקמות. הטלומר משמש "קוצב ביולוגי" בעיקר בהקשר הזה - יכולת ההתחדשות של תאים כרקמה ביצור רב-תאי. בשמרים, לא יכול להיות קוצב במובן כזה כי אז כל תא שמר היה מוגבל ל-50 חלוקות בערך... (מספר החלוקות המקורב עבור תאים סומטיים). הדנ"א של תא הבת לאחר ההנצה יכול להיות ניזוק בגלל מוטציות או קיצור של טלומר, אבל קיימים גם מנגנוני תיקון. המנגנונים התאיים מורכבים וחלקם לא ברורים דיים. 
    לקריאה נוספת אתה מוזמן לקרוא במאמר הבא, במיוחד תחת הכותרת הבאה: PROLIFERATION: THE MITOTIC CELL CYCLE MICROBIOLOGICAL REVIEWS, Dec. 1988, p. 536-553 Life cycle of the budding yeast Saccharomyces cerevisiae.. ...cerevisiae. I Herskowitz · Microbiological reviews 01/1989; 52(4):536-553 

    לגבי תא שעבר מיטוזה: המנגנונים של חלוקת האברונים בין שני תאי הבת לא לגמרי ידועים. ההתפתחות הטכנולוגית במאה השנים האחרונות שיכללה באופן ניכר את מחקר האברונים, למשל על ידי שימוש בטכנולוגיות של דימות ומיקרוסקופ אלקטרונים שמאפשרים התבוננות ברזולוציות טובות במיוחד. באופן כללי, האברונים מחולקים בין תא האם ותא הבת בתהליך שנקרא organelle inheritance. יועברו אברונים בכמות מועטה מתא האם, שיגדלו וישגשגו לאחר מכן בתא הבת. כנראה שהאברונים הגדולים, כמו ה-ER והגולג'י, נשברים לחלקים קטנים במהלך המיטוזה, ובהמשך נבנים מחדש בתאי הבת. ה-ER בניגוד לאברונים אחרים בתא, חיוני להישרדות של התא ולכן חייב להיות מורש מיידית. מחקר בשמרים (Babour et al., 2010) מצא שבמצבי סטרס קיצוניים, תא האם שעובר הנצה יעכב את הורשת ה-ER לתא הבת. הורשת אברונים היא תהליך שיכול להתרחש באופן סטוכסטי (אקראי) או בצורה מסודרת ומאורגנת יותר, ולפעמים באופן משולב. החוקרים Warren and Wickner סיווגו את הורשת האברונים לשתי קטגוריות עיקריות: סטוכסטית (אקראית) ומאורגנת. הראשונה מסתמכת על כך שאברונים נמצאים באופן רנדומלי במספר רב של עותקים בציטופלסמה. המנגנון השני משתמש בדרך כלל ב-mitotic spindle כאמצעי חלוקה של האברונים. לעתים הורשת האברונים תתבצע באופן שמשלב את שתי האסטרטגיות הללו.

    לקריאה נוספת על מנגנונים אלה ומנגנונים אחרים הקשורים ליצירת אברונים בתאים, מומלץ לקרוא בספר הבא שמסכם דברים בצורה מסודרת, באנגלית: The Biogenesis of Cellular Organelles, edited by Chris Mullins. ©2005 Eurekah.com and Kluwer Academic/Plenum Publishers
    תוכל למצוא אותו בספריה המדעית הקרובה לביתך, או בגרסה אלקטרונית.
    לקריאה נוספת ראה המאמרים הבאים:
    Organelle segregation during mitosis: Lessons from asymmetrically dividing cells Jimmy Ouellet and Yves Barral J Cell Biol. 2012 Feb 6;196(3):305-13. doi: 10.1083/jcb.201102078.
    ועל חלוקת אברונים בתאי צמחים (מעניין!): Organelle Dynamics During Cell Division Andreas Nebenführ Plant Cell Monogr DOI 10.1007/7089_2007_129/Published online: 26 July 2007

  • אסף

  • שחר

    תשובה לשאלת הבומברנג

    נראה, לי פגיעה באנזים p53. האם אני צודק?

  • דברת כהן

    p53

    שלום שחר, ותודה על תגובתך!

    p53 הוא חלבון שמשמש כפקטור שעתוק בתאים, כלומר מתפקד כגורם בקרה על ביטוי של גנים (כלומר, מעבר מ"אחסונם" של הגנים בצורת דנ"א ליצירת מולקולות רנ"א, שבסופו של דבר יתורגמו לחלבונים). מתייחסים אליו כאל "שומר הסף" של התאים, מכיוון שהוא שולט על רשת רחבה של גנים, ותפקודו קשור בבקרה על מחזור התא ביצורים רב-תאיים: על חלוקת תאים תקינה ועל מוות של התא במידת הצורך. מכאן שיש לו קשר ברור למניעת היווצרות גידולים סרטניים, ולכן הוא יעד אטרקטיבי למחקר מחלות הסרטן.

    מחקרים רבים מצאו שבמצבי סרטן שונים יש מוטציה באחת מחומצות האמינו של החלבון p53, כלומר הראו קשר בין פגיעה בפעילותו לבין סרטן, וקיימת הסכמה על חיוניותו של החלבון לשמירה על מחזור תא תקין. אולם, יש לזכור שp53 שולט על חלוקת התא בתיווך גנים רבים שהוא מבקר את ביטויים, ולכן המחקר בנושא זה מורכב ומעניין.