סיקור מקיף

מלכודת הסוכר

מחקר: חלזונות משתמשים באינסולין לצוד דגים

אחד היצורים הקטלניים בעולם. חילזון Conus geographus | צילום: Kerry Matz National
אחד היצורים הקטלניים בעולם. חילזון Conus geographus | צילום: Kerry Matz National

כשאנו חושבים על טורף ונטרף, אני מניח שרובנו מדמיינים אריה רודף אחר זברה בסוואנה האפריקנית. זה אומר שאנו רואים כנראה סרטי טבע רבים, אבל אולי לא מספיק מגוונים. עולם הטבע מלא במגוון עשיר ועצום של טורפים, שפיתחו בעזרתה האדיבה של אמא-אבולוציה טכניקות שונות ומשונות ללכידת הטרף. רבות מהן – במחילה מכבודו של מלך החיות – מתוחכמות ומרתקות הרבה יותר מאשר לרוץ מהר יותר מהטרף ולנעוץ בו שיניים. יש טורפים הטומנים מלכודות לטרף שלהם, כמו זחל הארינמל הלוכד נמלים בבור בעל דפנות מתפוררות, או קורי העכביש הדקיקים הלוכדים חרקים במעופם. טורפים כמו דג האבנון מסווים עצמם בצורה מושלמת ומגיחים מרבצם במהירות רק כשהטרף התמים חולף סמוך להם. אחרים פיתחו איבר מסויים לכדי שלמות, כמו הלשון של לטאות או צפרדעים הנשלפת במהירות מדהימה כדי לתפוס חרק במעופו. יש טורפים המשתפים פעולה בקבוצות, כדי לאפשר להם לתקוף בעלי חיים גדולים וחזקים מהם בהרבה, כמו צבועים, זאבים או אפילו דגי פיראנה. טורפים אחרים פיתחו אסטרגיות ייחודיות, כמו דג הצלף, היורק סילון מים מדוייק אל חרקים היושבים על עלים מחוץ למים, מפיל אותם למים וזולל אותם. צלופחים מסויימים מהממים את טרפם במכת חשמל, המאפשרת להם לטרוף אותו.

הטורפים החביבים עלי ביותר – מבחינה אישית – הם אלה שפיתחו שיטות כימיות מיוחדות ללכוד את טרפם: למשל עכבישים או צרעות המזריקים לטרף חומר משתק, ואז עושים בו כרצונם. טורפים ארסיים אחרים, כמו נחשים או עקרבים, לא טורחים לשתק את הטרף שלהם, אלא פשוט קוטלים אותו במנת רעל, ואז אוכלים אותו. טורפים כימיים אחרים, אינם מזריקים את הארס לטרפם, אלא פשוט מפרישים אותו למים, כך למשל מדוזות שונות קוטלות או משתקות דגיגים או יצורים חסרי מזל אחרים שנקלעו לסביבתן. אחד היצורים המרתקים ביותר בתחום השימוש בארס, הוא חילזון ים תמים למראה, העושה שימוש נרחב בכלים ביוכימיים, ומחקר חדש חושף את מידת התחכום הרבה שלו.

חילזון נגד כאבים

החלזונות החרוטיים (Conidae), הם משפחה הכוללת כ-500 מינים שונים של חלזונות בעלי קונכיה בצורת חרוט. כמה מהמינים קטנים מאוד, אחרים מגיעים לגודל של 10-15 ס"מ. כמאה מהמינים במשפחה הם טורפי דגים. למרות איטיותם, הם מסוגלים לשלוף איבר דמוי לשון ענקית, לתפוס ולעטוף בעזרתו דגיגים קטנים ולתחוב אותם לפיהם. כמה מיני חלזונות מצליחים בפעולה הזאת, משום שקודם לכן הם מפרישים למים ארס משתק, וכשהם באים במגע עם הקורבן הם מזריקים לו ארס קטלני במיוחד.

אחד החלזונות מהמשפחה הזו, Conus geographus, הוא בעל ארס כה קטלני, שדי בכמה מיליוניות הגרם ממנו כדי לקטול אדם בוגר, או לשתק אותו. מעריכים שעשרות בני אדם שילמו בחייהם על מגע לא זהיר עם חילזון זה ועם מינים קרובים לו. החלזונות הקטלניים האלה עוררו את תשומת לבו של מדען פיליפיני צעיר, בלדומרו אוליברה (Baldomero Olivera), שעשה בשנות ה-60 דוקטורט בביופיזיקה במכון הטכנולוגי של קליפורניה. הוא חקר במשך שנים רבות את פעילותם של הרעלנים השונים המרכיבים את ארס החלזונות – רובם ככולם חלבונים קטנים המשתקים פעילויות מסויימות של מערכת העצבים.

מחקריו של אוליברה היו גם בסיס לפיתוחה של תרופה חשובה לשיכוך כאבים כרוניים. חלק גדול מהרעלנים פוגעים בפעילות של תעלות יונים. התעלות הן מעין חורים בתאי העצב, שיכולים להיפתח ולהיסגר במהירות רבה, ולאפשר מעבר של חומרים מסויימים בלבד, כמו אשלגן, כלור, נתרן או סידן. החומרים האלה הם יונים, כלומר אטומים בעלי מטען חשמלי, ושינוי מהיר בכמות שלהם מביא לשינוי המתח החשמלי בתא העצב, דבר שמאפשר לו להעביר אותות לתאים אחרים, או לחילופין – לחסום מעבר אותות. אחד החלבונים שגילה אוליברה, חוסם את פעילותה של תעלת סידן כזו, וגורם לשיתוק אצל דגים. ואולם, הוא הבין שאצל בני אדם, חסימת התעלה המסויימת הזו עשויה למנוע שחרור חומרים הגורמים לתחושת הכאב במוח. ואכן – גירסה של הרעלן המופקת בצורה מלאכותית במעבדה עומדת בבסיס התרופה פריאלט (Prialt), המשמשת לטיפול בכאבים כרוניים עזים, למשל בחולי סרטן. מכיוון שהתרופה היא בכל זאת רעל קטלני מאוד, היא ניתנת רק בהזרקה ישירה לנוזל עמוד השדרה, תוך הקפדה יתרה על מינון מדוייק (חולים שקיבלו בניסויים קליניים מינון גבוה מדי, סבלו מהזיות קשות ומפגיעה בכושר ההתמצאות).

אינסולין משתק

אוליברה, כיום פרופסור באוניברסיטת יוטה, עוסק כבר כמה עשורים בחקר הרעלנים של החלזונות החרוטיים. במחקר הנוכחי הוא ניסה לבדוק עם ד"ר הלנה ספאבי חמאמי (Safavi-Hemami), העושה אצלו השתלמות פוסט דוקטורט, כיצד בדיוק פועלת הלשון הארוכה של החלזונות. לשם כך, הם בחנו את רצף הגנים של כל החלבונים בבלוטת הארס של החילזון. בחינה מהירה של הרצפים העלתה שני קטעים שלכאורה לא היו אמורים להיות שם. הגנים האלה – הבינו החוקרים – אינם מקודדים את אחד מחלבוני הרעל, אלא חלבון מוכר הרבה יותר – אינסולין, המשמש לוויסות רמת הסוכר אצל יצורים רבים, כולל בני האדם כמובן. בחינה מדוקדקת יותר, העלתה כי האינסולין שמייצרים החלזונות אינו זהה לזה המשמש אותם בפירוק סוכר. לעומת זה, הוא זהה מבחינה ביו- כימית, לאינסולין שקיים אצל דגים קטנים, שאותם טורפים החלזונות. החוקרים שיערו כי החילזון מפריש למים אינסולין יחד עם חומרים משתקים, מה שגורם לירידה מהירה ברמת הסוכר אצל הדגים, ופוגע במהירות התגובה שלהם ובכושר ההתמצאות שלהם בסביבה, מה שמקשה עליהם כמובן להימלט מהטורף.

ערפול חושים

כדי לבחון את ההשערה הזו, עשו החוקרים כמה ניסויים. ראשית, הם חיפשו את הגן לאינסולין בעוד חלזונות חרוטיים, ומצאו מין נוסף, Conus tulipa, שגם הארס שלו מכיל אינסולין. לעומת זה, הם לא מצאו את הגן הזה בחמישה מינים של חלזונות טורפי דגים שאינם מפרישים ארס משתק, אלא מזריקים לדג ארס ממית באמצעות איבר דמוי צלצל. כמו כן, הם לא מצאו גן לאינסולין אצל כמה מיני חלזונות הניזונים מרכיכות ותולעים, ואינם טורפי דגים. בשלב הבא, הצליחו החוקרים לייצר במעבדה העתק סינתטי של האינסולין מארס החלזונות. הם הזריקו את החומר לדגי זברה, ונוכחו לדעת כי הוא אכן גורם לירידה חדה ברמת הסוכר בדמם. יתרה מזאת, רמת הסוכר הנמוכה חוללה שינוי התנהגותי בדגים: תדירות התנועות שלהם ירדה מאוד, ושיעור זמן השחייה שלהם (לעומת זמן השהייה במקום), פחת במידה ניכרת. החוקרים משערים כי שחרור האינסולין למים מכניס את הדגים למעין הלם היפוגליקמי, מה שמכונה אצלנו "ירידת סוכר". אצל בני אדם ירידה חדה ברמת הסוכר בדם עלולה לגרום לסחרחורת, ערפול חושים ואפילו עילפון, מתברר שהדגים מגיבים באופן דומה, והחוקרים סבורים כי האינסולין הוא מרכיב מרכזי בשיתוק שאוחז בדגים, ומאפשר לחלזונות לטרוף אותם.

חומרים למחשבה

המחקר המתפרסם בכתב העת של האקדמיה האמריקנית למדעים (PNAS), הוא הראשון המדגים שימוש באינסולין כחומר משתק למטרות ציד. יתכן מאוד שיש עוד דוגמאות כאלה, שאיננו מודעים להן לפי שעה. הממצא הזה גם ממחיש שוב את נפלאות האבולוציה: בעל חיים מסויים מצליח לייצר העתק מדוייק של חומר הקיים אצל בעל חיים אחר, ולעשות בו שימוש למטרה שונה בתכלית. כמו כן, המחקר עשוי לשפוך אור חדש על תפקודיו של האינסולין, ואולי יסייע למדענים לפתח תחליפי אינסולין יעילים יותר, זולים יותר ופשוטים יותר לייצור, דבר שוודאי יועיל למאבק במגיפת הסוכרת הקשה. יתר על כן, כמו במקרה של הפריאלט המשמש לשיכוך כאבים, כל מחקר חדש על החומרים שמפרישים החלזונות ובעלי חיים אחרים, עשוי לסלול את דרכנו לגילוי חומרים חדשים שהאדם יכול להפיק מהם תועלת.
קישורים נוספים:

מאמר המחקר בכתב העת PNAS

תגובה אחת

  1. כתבה מעולה ומאלפת
    בצעירותי שיחקתי באילת עם חילזון כזה, כמובן ללא ידיעה מה נוא יכול לעשות
    מקווה לראות עוד כתבות בנושא בעלי חיים עד ליצירת תופסת בתפריט עבורן
    נוריאל

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן