היום לפני: החוקר שגילה איך תאי עוברים מתמיינים

הנס שפמן (Spemann) היה מחשובי החוקרים של הביולוגיה ההתפתחותית, שגילו תהליכים גנטיים וארגוניים רבים בהתפתחות עוברים. מחקריו פורצי הדרך תרמו רבות לפיתוח תחום הביולוגיה ההתפתחותית, וכן בתחומי השיבוט ומיון תאי גזע עובריים.

שפמן נולד ב-1869 בגרמניה, בן בכור במשפחה גרמנית משכילה. בגיל 25 כבר סיים את לימודי הרפואה באוניברסיטאות היידלברג ומינכן, והחליט לעבור למחקר ביולוגי. שנה לאחר מכן, ב-1895, סיים תואר בזואולוגיה, בוטניקה ופיזיקה מאוניברסיטת וירצבורג. ב-1919 קיבל פרופסורה בזואולוגיה מאוניברסיטת פרייבורג.

נדרשו לשפמן עוד הרבה שנים ועבודה קשה כדי להגיע לתגליות המשמעותיות באמת שלו. בהדרגה התברר לו שכשהוא מחלק את תאי העובר, אפילו בשלבים מוקדמים מאוד, הם כבר מפגינים התנהגות שונה לחלוטין זה מזה, בהתאם למקומם בעובר. בשנת 1924 הוא גילה שכשחילק עובר לשניים, החצי שהיה אמור להתפתח בהמשך לאזור הבטן של העובר התנוון ומת, ואילו החצי השני התפתח לעובר קטן אך שלם ובפרופורציות נכונות. כאשר העביר תאים מהצד שמצליח להתפתח לצד השני, התפתח מעין "תאום סיאמי": שני העוברים התאחדו לגוף אחד וחלק מהאיברים שלהם התפתחו פעמיים.

כך הוא מצא שקיימים הבדלים בין האזורים השונים כבר בשלבי ההתפתחות המוקדמים של העובר. רק שנים מאוחר יותר הראו שלא התאים עצמם הם אלה שגורמים להבדלים הללו, אלא המולקולות שהתאים מפרישים. על מחקריו אלה זכה שפמן בפרס נובל לרפואה לשנת 1935.

ההבדלים בין התאים נוצרים כבר בשלבים הראשונים של התפתחות העובר. שפמן | מקור: Science Photo Library

כיום אנחנו יודעים שתאים שונים בגופנו מקבלים תפקידים מוגדרים, אף על פי שה-DNA של כולם זהה. תאים במוח, למשל, מבטאים חלבונים שונים ויש להם תפקוד שונה מתאי שריר או תאי עור. בהמשך הקריירה המדעית שלו חקר שפמן נושאים שקשורים לתהליך זה, המכונה "התמיינות תאים" והראה שיש קשרים בין תאים במהלך ההתפתחות. הקשרים האלה מפעילים את התאים השכנים וגורמים לכל תא להתמיין בהתאם לתפקיד שימלא בגוף היצור.

שפמן הראה בין השאר שתאים שהשתיל התפתחה בצורה שונה בהתאם לשלב ההתפתחותי שבו הם נלקחו. תאים מושתלים משלבי התפתחות מוקדמים התמיינו היטב בהתאם לאיבר העתידי שבו הם הושתלו. בשלבים מאוחרים יותר, לעומת זאת, התאים כבר שמרו על ה"גורל" שלהם והתפתחו כמו שאר התאים באזור שממנו הם נלקחו במקור.

מחקריו של שפמן שימשו אבני דרך לתחומים מדעיים נוספים שהתפתחו רק שנים רבות לאחר מכן, בין השאר בהשראתו. כזה היה למשל מחקרו החדשני משנת 1928, שבו העביר גרעינים של תאי גוף בעוברים של דו-חיים – שלב חשוב בתהליך השיבוט המלאכותי שפותח רק עשרות שנים לאחר מכן.

שפמן הלך לעולמו בפרייבורג ב-12 בספטמבר 1941, בעיצומה של מלחמת העולם השנייה, עקב אי ספיקת לב.