RESEARCH

תגלית יוצאת דופן במפרץ אילת: חוקרות מאוניברסיטת תל אביב גילו מין של אצטלן, בעל חיים ימי ונפוץ במפרץ אילת, המסוגל לחדש את כל איבריו, אפילו אם מחלקים אותו לשלושה חלקים. בקרב בעלי החיים חסרי החוליות, נחשב האצטלן לקרוב ביותר אלינו, בני האדם, מבחינה אבולוציונית. המחקר נערך בהובלת פרופ' נועה שנקר, פרופ' דורותה הושון-פופקו וטל גורדון מבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז ומוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט.

משלים את החסר

ישנם מאות מינים של אצטלנים, והם נמצאים בכל האוקיאנוסים והימים. כל מי שאי פעם פקח עיניים מתחת למים ראה אצטלנים מבלי לדעת, כיוון שהם לרוב מסווים את עצמם כגבשושיות על פני הסלעים ולכן קשה לזהותם.

"האצטלן הוא אורגניזם פשוט בעל שני פתחי גוף: כניסה ויציאה", מספרת טל גורדון, שהמחקר החדש היה חלק מעבודת הדוקטורט שלה. "בתוך הגוף יש איבר מרכזי שדומה למסננת פסטה. האצטלן שואב את המים דרך פתח הכניסה, המסננת מסננת את חלקיקי המזון שנשארים בגוף, והמים הנקיים יוצאים מפתח היציאה. עם זאת, לאצטלן יש גם מערכות מורכבות כמו מערכת עיכול, מערכת עצבים ולב. בקרב בעלי החיים חסרי החוליות, הם נחשבים לקרובים ביותר אלינו מבחינה אבולוציונית".

"מדובר בתגלית מסעירה, שכן זהו בעל חיים השייך למערכת המיתרניים - בעלי חיים עם מיתר גב - הכוללת גם אותנו היונקים", מסבירה פרופ' נועה שנקר. "יכולת חידוש איברים נפוצה בעולם החי, וגם בקרב מיתרניים ניתן למצוא בעלי חיים המחדשים איברים כמו השממית, שיודעת לבנות זנב חדש. אבל עד כה לא נתקלנו בכאלה שמחדשים מערכות גוף שלמות. כאן מצאנו בעל חיים מיתרני, שיכול לחדש את כל איבריו אפילו אם מפרידים אותו לשלוש חתיכות, כך שכל חתיכה יודעת בדיוק איך להשלים את כל מערכות הגוף החסרות ובזמן קצר".

בעל החיים במחקר החדש הינו אצטלן מהמין Polycarpa mytiligera, הנפוץ מאד בשונית האלמוגים באילת. ממצאי התגלית המפתיעה התפרסמו בכתב העת המוביל Frontiers in Cell and Development Biology.

^{ישנם מאות מינים של אצטלנים בכל האוקיאנוסים והימים. טל גורדון ואצטלנים במפרץ אילת. צילום: טל זקין}

ממציא את עצמו מחדש

מחלקת האצטלנים מפורסמת ביכולת הרגנרציה שלה, אלא שעד כה היכולות הללו זוהו בעיקר ברבייה אל-מינית. מעולם לא התגלתה קודם לכן יכולת רגנרציה גבוהה כל כך בבעל חיים מיתרני שמתרבה ברבייה מינית בלבד.

"ישנם מינים של אצטלנים המבצעים רגנרציה פשוט כדי להתרבות", אומרת גורדון. "אלו הם מינים בעלי אורח חיים מושבתי: פרטים רבים זהים המקושרים ביניהם. הם משכפלים את עצמם כדי לגדול. לעומת זאת, האצטלן מאילת, Polycarpa mytiligera, הוא אורגניזם בעל אורח חיים יחידאי, סוליטרי, ללא יכולת רבייה אל-מינית, בדומה לבני האדם".

"במחקרים קודמים הראינו שמין זה מסוגל לחדש את מערכת העיכול שלו ואת אזור פתחי הכניסה והיציאה תוך מספר ימים בודדים, אלא שאז רצינו לראות האם הוא מסוגל לחדש את כל מערכות גופו. לקחנו מספר פרטים מאילת וחילקנו לשני חלקים, שבלי בעיה השלימו את החלק החסר. בניסוי לאחר מכן חילקנו כמה עשרות פרטים לשלושה חלקים, שהותירו חלק גוף ללא מרכז עצבים, לב וחלק ממערכת העיכול. ובניגוד לציפיות, לא זאת בלבד שכל חלק שרד את החיתוך כשלעצמו, כל האיברים התחדשו בשלושת החלקים. במקום אצטלן אחד נוצרו שלושה. זה מפתיע מאוד. מעולם לא התגלתה יכולת רגנרציה כזאת בקרב מינים יחידאים שמתרבים ברבייה מינית, בשום מקום בעולם".

פרופ' שנקר מסכמת: "משחר האנושות בני האדם מרותקים ליכולת לחדש איברים פגועים או חסרים. רגנרציה היא יכולת מופלאה שיש לנו במידה מאד מוגבלת, והיינו רוצים להבין איך היא עובדת כדי לנסות וליישם אותה גם בגוף שלנו. כל אחד שמכניס את הראש למים עם מסכה במפרץ אילת יכול למצוא את האצטלן המסקרן הזה, אשר יתכן כי נוכל להסיק ממנו לגבי תהליכים של חידוש רקמות שיכולים לסייע למין האנושי".

את המחקר ערכו פרופ' ארנון לוטם והדוקטורנית נעמה אלחדף מבית הספר לזואולוגיה ומוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט, ופרופ' לוק-אלן ג'יראלדו ממכון המחקר הלאומי בקוויבק, קנדה, והוא פורסם בכתב העת .Proceedings of The Royal Society of London B

יזמים עם מקור

"המחקר הממושך על קבוצות רבות של דרורים לימד אותנו שבתנאי תחרות, בעלי החיים לא ילכו בהכרח אחרי העדר ולא ינסו לחקות את חבריהם, אלא יעדיפו למצוא לעצמם דרכים אלטרנטיביות שבהן הן ימצאו את מבוקשם", אומר פרופ' ארנון לוטם ומסכם: "לא פחות חשוב מכך, המחקר גרם לנו להבין את תהליך הלמידה הפשוט יחסית שאיפשר לדרורים להגיע למסקנה הנכונה גם ללא חשיבה אסטרטגית או ייעוץ כלכלי. מסתבר שגם בקרב בעלי החיים נמצא גם את הקונפורמיסטיים שפועלים כמו כולם וגם את היזמים המקוריים, שמוצאים את ההצלחה במקום שאף אחד אחר לא חיפש אותה".

בעולם שבו אנו חיים כמעט לכל מחלה ופגע יש תרופה. אנחנו נוטלים כדורים, מורחים משחות, בולעים סירופ, מרגישים יותר טוב ושוכחים מכל הסיפור. אבל חשבתם פעם מה קורה לפסולת הרפואית שלנו ולאן היא מגיעה? במחקר בהובלת פרופ' נועה שנקר ותלמידת המחקר גל נבון מבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס וייז וממוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט נדגמו מי ים ב-11 אתרים שונים לאורך חופי ישראל. בעשרה מתוכם נמצא ריכוז משמעותי של שיירי תרופות, שמוזרמות דרך השפכים אל הים. שיירי התרופות נדגמו באיצטלנים – חסרי חוליות ימיים קבועי-מקום הניזונים מסינון מי הים. מסתבר שהחשיפה לתרופות עלולה להשפיע עליהם לטווח ארוך ולמעשה להפר את האיזון העדין של כל מארג החיים הימי, ואפילו לפגוע בחובבי המטבח הקולינרי שמבוסס על מאכלי הים.

מה לאיצטלנים ולתרופות של בני אדם?

איצטלנים הם חסרי חוליות ימיים שגודלם מספר סנטימטרים, הנצמדים למשטחים קשים כמו סלע, מזח או שובר גלים. מכיוון שהם ניזונים מחלקיקים קטנים שנמצאים במים - נאגרים בגופם במהלך הזמן חלקיקים רבים מהסביבה הימית, בהם חומרים מזהמים.

במסגרת המחקר דגמו החוקרים איצטלנים מתשעה אתרים לאורך חוף הים התיכון (אכזיב, עכו, המרינה בחיפה, שדות ים, תחנת הכוח בחדרה, חוף אכדיה בהרצליה, חוף הסלע בבת-ים, המרינה באשדוד והמרינה באשקלון), ושני אתרים בים סוף (המרינה באילת וריף הדולפינים). הם ביצעו בהם אנליזה כימית על מנת לחפש חומרים פעילים משלוש תרופות נפוצות בשימוש האדם, שידועות בכך שכמעט ואינן מתפרקות במכונים לטיהור שפכים ונותרות זמן רב בסביבה הימית: בזפיברט, המשמש להורדת רמות שומנים בדם; קארבאמזפין לטיפול באפילפסיה ולייצוב מצב הרוח; ודיקלופנק, נוגד דלקות המצוי בתרופה המוכרת 'וולטרן'.

הממצאים שהתגלו מדאיגים מאוד: ב-10 מתוך 11 האתרים שנדגמו נמצאו שיירים של התרופות שנבדקו בריכוזים משמעותיים.

• בארבעה אתרים (באשדוד, באשקלון, בשדות ים ובחיפה) נמצאו כל שלושת החומרים
• בחמישה אתרים (אכזיב, עכו, הרצליה, בת ים והמרינה באילת) נמצאו שיירים של שתיים משלוש התרופות
• בריף הדולפינים באילת, נמצאו רק שיירי תרופה אחת – דיקלופנק, אך בריכוז מדאיג
• ריכוזים גבוהים במיוחד של דיקלופנק ובזפיברט נמצאו בעכו, באשדוד ובאשקלון

רק באיצטלנים שנדגמו מהעומק בתחנת הכוח בחדרה לא נמצאו כלל תרופות.

^{בלעו תרופה? גל נבון דוגמת אצטלנים מסוג Styela plicata במרינה קישון (צילום: ליאון נובק)}

לא מתפרקות

פרופ' שנקר והחוקרת גל נבון מסבירות כי התרופות שבני האדם צורכים אינן מתפרקות בגופנו באופן מלא, ואחוזים גבוהים מהחומרים הפעילים מופרשים מהגוף בצורתם המקורית. בנוסף, עקב חוסר מודעות, תרופות שאינן בשימוש מושלכות לעתים קרובות לאסלה או לפח. מכוני טיהור השפכים הקיימים היום אינם ערוכים לטפל בשיירי תרופות, ואין פיקוח על ריכוזם בתום הטיפול בשפכים, בניגוד למזהמים אחרים. בסופו של דבר, חלק ניכר מהחומרים הללו מגיע דרך הביוב אל הים.

לדבריהן, בסביבה הימית ברחבי העולם ישנו מגוון גדול של שיירי תרופות, בהם סוגי אנטיביוטיקה, נוגדי דלקות, משככי כאבים, הורמונים, נוגדי דיכאון ועוד. "חלק ניכר מתרכובות אלה הן יציבות מאוד", מציינות החוקרות ומוסיפות: "הן אינן מתפרקות במהירות בסביבה הימית, והנזק ליצורים ימיים עלול להיות גדול במיוחד, מכיוון שהתרופות נועדו מלכתחילה לפעול על מערכות ביולוגיות (גוף האדם). כך למשל, מחקרים שונים שנעשו בעולם מצאו כי אסטרוגן המצוי בגלולות למניעת היריון יוצר סממנים נקביים בדגים זכרים, ולכן פוגע ביכולת הרבייה של מינים מסוימים; פרוזק גורם לאגרסיביות וללקיחת סיכונים בקרב סרטנים; נוגדי דיכאון פוגעים בזיכרון ובכושר הלמידה של דיונונים ועוד".

במחקר השתתפה גם המעבדה ההידרוכימית של המרכז לחקר המים בביה״ס לסביבה ומדעי כדור הארץ ע"ש פורטר בפקולטה למדעים מדויקים ע"ש ריימונד ובברלי סאקלר, בראשות פרופ' דרור אבישר. המאמר פורסם באוגוסט 2020 בכתב העת Marine Pollution Bulletin.

לעצור את הזיהום הכרוני

״אנו עובדים כבר 15 שנה על הגורל הכימי-פיסיקלי של שיירי תרופות במקורות מים יבשתיים, והימצאותם של שיירים אלו בסביבה הימית הפתיעה אותנו. תוצאות המחקר מעידות על ההיקף הגדול של זיהום כרוני בשיירי תרופות, וכן על קליטתם של מיקרו וננו-מזהמים, הנמדדים בריכוזים נמוכים מאוד, באורגניזמים הימיים״, אומר פרופ׳ אבישר.

"במחקר שלנו מצאנו שישראל אינה פטורה מהבעיה הגלובלית החמורה של זיהום מי הים בחומרים תרופתיים. התרופות שאנו צורכים מגיעות לים, בעיקר באמצעות הביוב, וגורמות נזק רב לסביבה הימית ולהשפעה עקיפה על בני אדם, הניזונים ממאכלי ים ונחשפים לזיהום זה", מסכמת פרופ' שנקר. "כדי להתמודד עם הבעיה ניתן לנקוט בצעדים שונים. ברמת הפרט, אנו ממליצים לכלל האוכלוסייה לקחת אחריות אישית ולהשליך תרופות שאינן בשימוש למכלים המיועדים לכך בבתי המרקחת ובקופות החולים. כמו כן, אנו פועלים להרחבת המחקר בנושא ניטור זיהום התרופות לאורך חופי ישראל, על ידי אנליזה מתקדמת למגוון גדול יותר של תרופות שנמצאות בשימוש נרחב. בנוסף אנו בוחנים אילו שינויים נגרמים לבעלי חיים הנחשפים לריכוזים סביבתיים של תרופות אלה".

עד כמה משפיעים תנאי החיים המודרניים על רמת התחלואה בקרב בני אדם? צוות חוקרים בהובלת ד"ר הילה מאי מהמחלקה לאנטומיה ואנתרופולוגיה בפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר, וממרכז דן דוד לחקר תולדות האדם במוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט, רצו להבין את השפעת הסביבה על התחלואה בתקופות שונות. למסקנות שלהם הם הגיעו דרך בחינת גולגולות של בני אדם, שחיו באזורנו ב-15,000 השנים האחרונות, ובעזרת חיפוש אחר סימנים מובחנים, שמותירה בגולגולת דלקת אוזניים. הם גילו כי תנאי מחייה, הרגלי תזונה ואפילו אקלים, יכולים להשפיע על התחלואה במחלה זו, וזה לא הדבר היחיד שהם מצאו. הטו אוזן ושמעו.

האוזן התיכונה של אנשי המזרח התיכון הקדומים

"דלקת אוזניים היא מחלה שכיחה ביותר, בעיקר בגיל הרך, ומעל 50% מהילדים סובלים ממנה גם היום," אומרת ד"ר מאי. "המחלה נוצרת בעקבות זיהום חיידקי או ויראלי בדרכי הנשימה העליונות (הצטננות), שמייצר נוזלים המגיעים גם לאוזן התיכונה. אצל ילדים קטנים תעלות הניקוז שאמורות להוביל את הנוזלים מהאוזן התיכונה ללוע עדיין אינן מפותחות דיין, ולכן הנוזלים מצטברים באוזן וגורמים לדלקת".

"עד לגילוי האנטיביוטיקה במאה ה-20, הייתה זו ברוב המקרים מחלה ממושכת ואף כרונית, שאף גרמה לחירשות ולתמותה רבה בעקבות סיבוכים. הדלקות הממושכות גרמו לשינויים בעצם הדופן של האוזן התיכונה, שנשארים לאורך כל החיים וניתנים לזיהוי גם אצל האדם הבוגר. לכן, כשביקשנו לחקור תחלואה באוכלוסיות קדומות בארץ ישראל, בחרנו להתמקד במחלה זו, ופיתחנו שיטה מיוחדת לזיהויה, בגולגלות שנחשפו בחפירות מתקופות שונות לאורך ההיסטוריה".

שיטות ייחודיות, שפותחו במעבדתה של ד"ר מאי, אפשרו לחוקרים לאתר סימנים שהותירו דלקות ממושכות בדופן האוזן התיכונה. הממצאים מעידים כי שכיחות דלקות האוזניים הושפעה ישירות מתנאי המגורים ומהאקלים ששרר באזור בתקופות שונות, כאשר צפיפות, היגיינה ירודה, תזונה, קור ומשקעים מרובים מגבירים את תפוצת המחלה.

מסבירה ד"ר מאי: "האוזן התיכונה היא אחד האזורים השמורים ביותר בגולגולת, ולכן, כדי לצפות בה מבלי לגרום נזק לעצמות הגולגולת, פיתחנו מספר שיטות חדשניות המסתמכות על טכנולוגיות מתקדמות: צילמנו את האזור באמצעות וידיאו-סקופ, מצלמה זעירה המורכבת בקצהו של צינור גמיש שהוחדר דרך האוזן, וסרקנו את התמונות במיקרו-CT בעל רזולוציה גבוהה. בנוסף, בחנו את העצמות תחת מיקרוסקופ אור."

במחקר השתתפו ד"ר קאטרינה פלורנובה ממרכז דן דוד ומהפקולטה לרפואה וד"ר אילן קורן מהפקולטה לרפואה. המאמר פורסם באפריל 2020 בכתב העת International Journal of Osteoarchaeology.

מגורים ב-Open space, צריכת מוצרי חלב ושינויי אקלים

ממצאי הבדיקות מצביעים על שכיחות גבוהה יחסית של דלקות אוזניים בקרב אוכלוסיות של ציידים, לקטים וחקלאים מוקדמים, בתחילת המעבר לחקלאות וליישובי קבע. התחלואה הגבוהה ביותר, שהגיעה עד 80% מהגולגולות שנבדקו, נמצאה בסביבות 6,000 שנה לפני זמננו (התקופה הכלקוליתית).

לדברי ד"ר מאי, יש לכך הסבר: "ידוע לנו מחפירות ארכיאולוגיות, שבתקופה זו התגוררו האנשים בבתים הבנויים מחלל אחד, כאשר כל הפעילויות התקיימו באותו חלל - בישול, לינה, גידול בע"ח וכד'. כתוצאה מכך, הצפיפות בבית הייתה גדולה יחסית, ותנאי ההיגיינה היו ירודים וכללו זיהום אויר. לכך נוספו עוד שני גורמים אפשריים בתקופה הכלקוליתית: שינוי תזונתי - תחילת צריכה של מוצרי חלב, ושינוי האקלים - ירידה בטמפרטורה ועלייה בכמות המשקעים".

בתקופות מאוחרות יותר, לדבריה, השתנו התנאים: הבתים היו גדולים יותר וכללו מספר חדרים, בהם אזורי 'התמחות' כמו המטבח שמוקם בחדר נפרד או בחוץ, ושיכון בעלי החיים במבנה נפרד. השינוי באורחות החיים ובאקלים משתקף בירידה בתחלואה.

הבנת מחלות העבר תוביל למציאת תרופות למחלות ולמגיפות ההווה

"המחקר שלנו עוסק בהשפעת הסביבה וההתנהגות על התחלואה, ומסתמך לשם כך על מחלה נפוצה, שככל הנראה מלווה את המין האנושי מראשית קיומו - דלקת אוזניים", מסכמת ד"ר מאי. "הבנת האופן בו מחלות מופיעות, מתפשטות ונעלמות לאורך ההיסטוריה האנושית יכולה לסייע במניעת ובמציאת פתרון למחלות עכשוויות, כולל מגיפת הקורונה. המחקר מצביע בבירור על גורמי סיכון, ומראה כיצד שינוי באורח החיים יכול להשפיע על שכיחות המחלה. אנו רואים כי בשני המקרים - דלקות אוזניים וקורונה, ריחוק חברתי והקפדה על היגיינה מפחיתים את תפוצת המחלה, בעוד שתנאי מחיה צפופים ולא היגייניים גורמים להדבקה מוגברת".

"הכל החל כשחוקרים גילו מופע חריג בחוליות זנב מאובנות של דינוזאור צעיר, שחי באזור דרום אלברטה שבקנדה לפני למעלה מ-60 מיליון שנה. מדובר בדינוזאור מקבוצת ההדרוזאורים, המכונים גם 'בעלי מקור ברווז', אוכלי עשב שהיו נפוצים בעולם לפני 80-66 מיליון שנה", מסבירה ד"ר הילה מאי מהמחלקה לאנטומיה ואנתרופולוגיה בפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר וממרכז דן דוד לחקר תולדות האדם. "בשתיים מחוליות הזנב של הדינוזאור נמצאו חללים גדולים, אשר צורתם מעידה כי נוצרו על ידי גידול".

חוליות הזנב של הדינוזאור נשלחו למכון שמוניס לאנתרופולוגיה שבמרכז דן דוד, השוכן במוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט, לשם סריקה במכשיר מיקרו-CT מתקדם שנמצא במקום. קבוצת חוקרים בהובלתה של ד"ר מאי, זיהו את החללים כגידול שפיר מסוג LCH (היסטיוציטוזיס של תאי לנגרהנס). גידול זה הינו מחלה נדירה המופיעה גם היום בבני אדם כגידול שפיר בעצמות, בעיקר בילדים מתחת לגיל 10, ועלולה לגרום לכאבים. במקרים רבים הגידול נעלם מעצמו, ללא צורך בהתערבות כירורגית.

המחלה ששרדה 60 מיליון שנה

"המיקרו-CT מייצר דימות ברזולוציה גבוהה ביותר, עד לרמה של מיקרונים ספורים," מסבירה ד"ר מאי. "במחקר הנוכחי סרקנו באמצעותו את חוליות הדינוזאור, ויצרנו שחזור תלת-ממדי ממוחשב של הגידול ושל כלי הדם שהזינו אותו. הדימות אישש את הסברה שמדובר במחלת הLCH-. זו הפעם הראשונה שמחלה זו זוהתה בדינוזאור, והממצאים המפתיעים מעידים כי המחלה אינה ייחודית לבני אדם, ושהיא שרדה לאורך האבולוציה, מדינוזאורים ועד בני אדם, במשך למעלה מ-60 מיליון שנה".

במחקר השתתפו פרופ' ברוס רוטשילד מאוניברסיטת אינדיאנה ארה"ב, פרופ' פרנק רולי מאוניברסיטת ציריך בשווייץ ודארן טאנקה מהמוזיאון המלכותי לפליאונטולוגיה בקנדה. המאמר התפרסם בכתב העת Scientific Reports.

"למחקרים מסוג זה, המתאפשרים כיום הודות לטכנולוגיה החדשנית, יש תרומה חשובה ומעניינת לרפואה האבולוציונית, שחוקרת את התפתחותן והתנהגותן של מחלות בממד הזמן", אומר פרופ' ישראל הרשקוביץ, מבית הספר לרפואה וממרכז דן דוד, שחקר בעבר גידולים ממאירים בדינוזאורים מתקופת היורה וסייע לחוקרים בזיהוי המחלה, ומסכם "החוקרים בתחום מנסים להבין מדוע מחלות מסוימות שורדות לאורך האבולוציה, במטרה לפענח מה גורם להן ולפתח דרכים חדשות ויעילות להתמודד איתן היום".