בין המינים

האם יש הבדל במבנה המוח בין גברים ונשים? ואם היינו מוצאים הבדל כזה רק בתא עצב אחד – האם יש לכך חשיבות?

אחד המודלים הזמינים לחקר שאלות אלה הוא הנמטודה (תולעת נימית) C. elegans. לנמטודה זו מאפיינים רבים ההופכים אותה למודל מחקר מצוין, ואחד מהם הוא שזהות כל התאים בגופה ידועה מראש. בדומה לאדם, גם אצל הנמטודות יש שני מינים, אולם שני המינים של הנמטודה אינם זכר ונקבה אלא זכר והרמפרודיט (Hermaphrodite) – פרט המסוגל לייצר תאי מין נקביים וזכריים ולכן יכול להתרבות ללא פרטנר, כלומר ללא רבייה זוויגית.

חוקרים בפקולטה לביולוגיה בטכניון בחנו את ההבדלים בין שני המינים בנמטודה, וגילו ממצאים מפתיעים. את המחקר שהתפרסם בכתב העת PNAS הובילו ד”ר יעל יוסילבסקי וד”ר מנחם כץ ממעבדתו של פרופ’ בני פודבילביץ בפקולטה לביולוגיה בשיתוף פרופ’ דייוויד הול מקולג’ אלברט איינשטיין לרפואה בניו יורק.

החוקרים גילו כי תא עצב מסועף במיוחד בשם PVD, שאופיין בפרט ההרמפרודיט, יוצר בזכר מבנה מרחבי שונה. יתר על כן, בעוד שבהרמפרודיט PVD משמש בעיקר בחישת כאב, בזכרים נוסף לו תפקיד ייעודי בזמן ההזדווגות; כאשר פוגעים בהתפתחותו, הזכר יהיה מגושם ואיטי. תגלית זו מהווה דוגמה ייחודית לשוני בין-זוויגי במבנה תא עצב יחיד, אשר משולב עם שוני בהיבטים התנהגותיים.

מוח “גברי” מול מוח “נשי”

זה זמן רב ידוע כי יש הבדל בין נשים וגברים בשכיחות של מגוון מחלות נוירולוגיות. נשים, לדוגמה, נוטות לסבול יותר מדיכאון, בעוד הסיכון לפרקינסון גבוה יותר בגברים. האם ההבדלים הללו קשורים במבנה תאי העצב הבודדים שבמוח עצמו? קשה לדעת בגלל מספרם העצום של תאי העצב במוח האנושי – כ-75 מיליארד (75,000,000,000) תאים. גם אילו זיהינו שוני בין גברים ונשים באחד מהם, קשה היה להצביע על תפקידו המדויק מאחר שתאי עצב רבים כל כך שלובים זה בזה ומעורבים יחד אפילו בביצוע הפעולות הפשוטות ביותר.

כדי לגלות אם יש חשיבות למבנה המרחבי של תא עצב בודד, מחקרים רבים התמקדו בנמטודה הקטנה C. elegans, שאורכה כמילימטר. אחד ממאפייניה הייחודיים של נמטודה זו הוא שזהותם של כל התאים המרכיבים את הפרט ידועה מראש. בהרמפרודיט, המסוגל לרבייה עצמית, יש בדיוק 302 תאי עצב, ואנו יכולים לאפיין מהו המבנה המרחבי שלהם וכיצד הם מחוברים זה לזה. “יתרה מכך,” אומר פרופ’ פודבילביץ, “בתוך אוכלוסיית הנמטודות יש גם פרטים ממין זכר, בעלי אנטומיה שונה, תאי עצב נוספים והתנהגות שונה. מדובר במערכת פשוטה להפליא, שבה אנחנו יכולים לשאול ישירות – מה קובע את המבנה של כל תא ותא במערכת העצבים, האם ישנו שוני בין המינים, והאם יש לכך השפעה על ההתנהגות?”

כדי לענות על שאלות אלה בחנו ד”ר יוסילבסקי וד”ר כץ את התפתחותו של תא עצב תחושתי בשם PVD. תא זה מאופיין במבנה מסועף, עם תתי-יחידות שצורתן דומה לחנוכייה. צורתו הייחודית של תא זה, והעובדה כי הוא מתפתח במהלך התבגרות החיה, הפכו את PVD למושא מחקר בהתפתחות תאי חישה בהרמפרודיט כבר לפני יותר מעשור. אף שהרבה מאוד כבר ידוע על אופן התפתחותו בהרמפרודיט, PVD לא אופיין בזכר ולא נבחן בהקשר להבדלים בין המינים. חוקרי הטכניון ביקשו לבדוק אם ייתכן ש-PVD זכרי יפתח מבנה מרחבי שונה, ואם לשוני זה יהיו השפעות על התנהגותו של הפרט הבוגר.

כשבחנו את היווצרות מבנה ה-PVD בזכר ראו החוקרים כי המבנים דמויי-החנוכיה נותרים והם דומים בין שני המינים. עם זאת, הם הופתעו לגלות כי PVD בוגר מצמיח שלוחות נוספות אל תוך מניפת הזנב, שהיא איבר ייעודי המשמש את הזכר להזדווגות. יחד עם שותפם, פרופ’ הול, גילו החוקרים כי שלוחות אלה של PVD נפרדות לגמרי משאר תאי העצב שהיו ידועים עד כה באזור זה. הסתעפות ייחודית זו של PVD אינה נוצרת תוך כדי התפתחות מניפת הזנב אלא מייד אחריה, בהתנשלות האחרונה של הפרט מצעיר לבוגר. מעט לאחר מכן מתחיל הזכר להפגין את התנהגות ההזדווגות הייחודית לו. עוד גילו החוקרים כי כאשר PVD אינו מתפתח כהלכה נפגעת התנהגות זו, והזכרים הופכים מגושמים ואיטיים יותר.

תגלית זו של שוני בין המינים במבנה תא עצב תחושתי יחיד, המעורב גם בהתנהגות שונה בין המינים, מהווה דוגמה ייחודית מסוגה בנמטודה C. elegans ופותחת אפיקים חדשים למחקר על שוני זוויגי במבנה תאי עצב. תגלית זו צפויה להרחיב את הבנתנו בדבר ההשלכות האפשריות הן על תגובת התא הבודד והן על התנהגות היצור השלם.

למאמר ב- PNAS לחצו כאן