פיסת רקמה מעובר של מסרקנית גרמה לעובר אחר להצמיח פה ולוע נוספים. גם בעובר של שושנת ים היא הצליחה להפעיל תוכנית ליצירת ציר גוף חדש – רמז למנגנון שהתפתח בראשית האבולוציה של בעלי החיים
כיצד יודע עובר זעיר היכן לבנות פה, היכן יהיה צדו הנגדי ובאיזה כיוון יתפתח הגוף? מחקר חדש במסרקניות מצביע על מנגנון עתיק במיוחד: קבוצת תאים קטנה הפועלת כ“מארגן עוברי”, משדרת הוראות לתאים הסמוכים ומכוונת אותם לבניית ציר הגוף.
חוקרים מאוניברסיטת פרידריך שילר ביינה שבגרמניה השתילו רקמה מעובר של המסרקנית Mnemiopsis leidyi בעובר אחר מאותו מין. ב־42% בקירוב מן הניסויים התפתחה מערכת נוספת, שכללה פתח פה ולוע שלמים. שני הפיות היו מסוגלים לקלוט מזון ולהעבירו למערכת עיכול משותפת.
בניסוי יוצא דופן נוסף העבירו החוקרים את אותה רקמה לעובר של שושנת הים Nematostella vectensis – בעל חיים השייך למערכה אחרת לחלוטין. גם שם הצליחה הרקמה להפעיל בתאי העובר המקבל תוכנית הקשורה להיווצרות פה ולוע נוספים.
המחקר, בהובלת ד”ר סטניסלב קרמניוב ופרופ’ אנדראס היינול, פורסם בכתב העת Nature.
קבוצת התאים שמארגנת את העובר
המושג “מארגן עוברי” נטבע בעקבות אחד הניסויים המפורסמים בתולדות הביולוגיה ההתפתחותית. בשנת 1924 השתילה החוקרת הילדה מנגולד פיסת רקמה מעובר של טריטון בעובר אחר. במקום ההשתלה נוצר ציר גוף נוסף, ובו התפתחו רקמות שמקורן בעיקר בעובר המקבל ולא ברקמה המושתלת.
הממצא הראה כי הרקמה אינה רק בונה בעצמה איבר נוסף. היא משדרת הוראות לתאים אחרים ומשנה את גורלם. המארגן פועל אפוא בדומה למרכז בקרה הקובע את מערכת הקואורדינטות של הגוף המתפתח.
אצל חולייתנים ושושנות ים נמצא המארגן בשפה של הבלסטופור – הפתח הנוצר בעובר במהלך הגסטרולציה, שלב שבו מתחילות שכבות התאים להתארגן למבנה הגוף הבסיסי.
השאלה הייתה אם מנגנון כזה קיים גם במסרקניות, אחת השושלות שהתפצלו מוקדם מאוד במהלך התפתחות עולם החי.
ניתוח בעובר שרוחבו כעובי שערה
המסרקנית הבוגרת ששימשה במחקר יכולה להגיע לאורך של כ־12 סנטימטרים, אך העובר שלה הוא בקוטר של כ־120 מיקרומטר בלבד – מעט יותר מעובייה של שערת אדם. החוקרים חתכו מן העובר פיסת רקמה בגודל של כ־20 מיקרומטר מאזור שפת הבלסטופור והשתילו אותה בעובר אחר.
הפעולה דרשה דיוק רב. הרקמה הייתה צריכה להתחבר ישירות לתאי העובר המקבל, כדי שלא תיפרד ממנו במהלך ההתפתחות. היינול סיפר כי עורך ב־Nature השווה את העבודה ל“ניתוח עננים”.
מתוך 67 עוברים שקיבלו את הרקמה, 28 פיתחו לוע נוסף ושלם עם פתח פה. עשרה נוספים פיתחו מבנה דמוי פה שלא היה מחובר ללוע מלא. יתר העוברים התפתחו ללא מבנה נוסף.
בקבוצות הביקורת, שבהן הושתלה רקמה מאזור אחר בעובר או בוצע חתך ללא השתלה, לא נוצרו פיות או לועים נוספים. הדבר הראה שהיכולת אינה מאפיין כללי של רקמת העובר, אלא תכונה ייחודית לאזור שפת הבלסטופור.
התאים המושתלים גייסו את שכניהם
כדי לבדוק אם מדובר במארגן אמיתי, סימנו החוקרים בצבעים שונים את תאי התורם ואת תאי העובר המקבל. הלוע הנוסף שנוצר הכיל שילוב של תאים משני המקורות.
כלומר, פיסת הרקמה המושתלת לא בנתה לבדה את המבנה הנוסף. היא שינתה את התפתחותם של תאים מקומיים וגייסה אותם להקמת ציר חדש – אותה תכונה שהגדירה את המארגן בניסויים הקלאסיים של מנגולד והנס שפמן.
בכמה מן העוברים התפתחו שני לועים שלמים, שהתאחדו בהמשך והתחברו לאותה מערכת עיכול. החוקרים אף ראו ששני פתחי הפה מסוגלים ללכוד יצורים זעירים ולהעבירם פנימה.
רקמה ממסרקנית “דיברה” עם עובר של שושנת ים
השלב הבא היה שאפתני יותר. החוקרים השתילו את רקמת המארגן של המסרקנית בעובר של שושנת הים Nematostella vectensis.
מסרקניות וצורבים – המערכה שאליה משתייכות שושנות הים – נפרדו זו מזו לפני מאות מיליוני שנים. למרות המרחק האבולוציוני, תאי המסרקנית הצליחו להשפיע על תאי שושנת הים.
ב־11 מתוך 70 השתלות הופיע במקום חדש הביטוי של הגן FoxA, המשמש סמן להתפתחות הלוע בשושנת הים. במקצת העוברים נראו גם פתח פה ולוע נוספים. מאחר שלמסרקנית אין גרסה מקבילה של FoxA, החוקרים יכלו לקבוע שהרקמה המושתלת הפעילה את הגן בתאי שושנת הים עצמה.
לעומת זאת, השתלת רקמה רגילה מן המסרקנית לא הפעילה את הסמן. התוצאה מצביעה על כך שעוברים משתי מערכות שונות עדיין מבינים לפחות חלק מאותה “שפה” התפתחותית עתיקה.
אותות כימיים משותפים לבעלי חיים רחוקים
החוקרים מצאו כי פעילות המארגן תלויה בשתי מערכות איתות מרכזיות: בטא־קטנין ומסלול TGF-β–SMAD2/3. כאשר עיכבו את המסלולים, היכולת של הרקמה המושתלת לייצר לוע נוסף פחתה מאוד.
בניסוי אחר הגבירו החוקרים את פעילותם של שני חלבוני איתות ממשפחת TGF-β, המיוצרים סמוך לבלסטופור של המסרקנית. ב־57% מן העוברים נוצרו הסתעפויות בלוע או פתחי פה נוספים.
החלבונים מן המסרקנית הצליחו להפעיל תוכניות דומות גם בשושנת הים. פירוש הדבר אינו שכל פרטי התפתחותן של המסרקניות ושושנות הים זהים, אלא שרכיבים מרכזיים במערכת התקשורת בין התאים נשמרו לאורך זמן אבולוציוני עצום.
רמז לבניית גופם של בעלי החיים הראשונים
לדברי החוקרים, התוצאות תומכות באפשרות שהמארגן העוברי כבר התקיים באב הקדמון המשותף של בעלי החיים. הופעתו הייתה עשויה להיות שלב חשוב במעבר מיצורים חד־תאיים למבנה רב־תאי מסודר.
יצור רב־תאי אינו זקוק רק לתאים מסוגים שונים. התאים צריכים גם לדעת היכן הם נמצאים, מה עליהם להפוך ומתי לפעול. מרכז איתות המסוגל לייצר הבדלים מרחביים בעובר יכול היה לספק את הבסיס לבניית גוף בעל כיוונים, שכבות ואיברים.
עם זאת, התמונה האבולוציונית עדיין אינה סגורה. מיקומן המדויק של המסרקניות בבסיס עץ בעלי החיים נותר נושא לוויכוח, ועדיין יש לבדוק אם המארגנים בקבוצות השונות אכן נובעים מאותו מנגנון קדום או שחלק מן הדמיון התפתח בנפרד.
גם שיעור ההצלחה בהשתלות בין שתי המערכות היה נמוך יחסית. לכן אין מדובר בהוכחה שכל תוכנית בניית הגוף משותפת לכל בעלי החיים, אלא בעדות חזקה לכך שמערכת איתות בסיסית ועתיקה יכולה לפעול גם לאחר מאות מיליוני שנות אבולוציה נפרדת.
מקור מדעי:
Stanislav Kremnyov, Tatiana Lebedeva, Grigory Genikhovich, Andreas Hejnol ואחרים, “A blastoporal organizer in a ctenophore”, כתב העת Nature, יוני 2026. (Nature)
נכון. הנה FAQ קצר להוספה בסוף הידיעה:
שאלות נפוצות
מהו “מארגן עוברי”?
מארגן עוברי הוא אזור קטן בעובר ששולח אותות לתאים סמוכים ומכוון אותם היכן וכיצד לבנות את ציר הגוף ואיברים שונים.
מה קרה כאשר החוקרים השתילו את הרקמה?
בחלק מן העוברים נוצרו פה ולוע נוספים. המבנים החדשים כללו גם תאים מן העובר המקבל, ולכן הרקמה לא רק בנתה איבר בעצמה אלא שינתה את גורלם של תאים אחרים.
מדוע הניסוי בשושנת הים חשוב?
המסרקנית ושושנת הים משתייכות לענפים אבולוציוניים רחוקים. העובדה שרקמה ממסרקנית הצליחה להפעיל תוכנית התפתחותית בשושנת ים מצביעה על מנגנון עתיק ומשותף.
האם המחקר מוכיח שכך נבנו בעלי החיים הראשונים?
לא. הוא מספק ראיה לכך שמנגנון בסיסי לארגון הגוף עשוי להיות עתיק מאוד, אך אינו מוכיח ישירות כיצד נראה האב הקדמון של כל בעלי החיים.
עוד בנושא באתר הידען:
