זרע מונחה

תאי זרע מנווטים את דרכם אל אזור הפריית הביצית, באמצעות חישני חום, בדומה לטילים מונחים המתבייתים על חום המנוע של מטוסים (עד כה סברו שמנגנון המשיכה של תאי הזרע אל הביציות מבוסס על "העדפות כימיות" בלבד). מסקנה מפתיעה זו עולה ממחקר שביצע באחרונה פרופ' מיכאל אייזנבך מהמחלקה לכימיה ביולוגית במכון ויצמן למדע. זו הפעם הראשונה שתופעה זו, של תנועה הנשלטת על-ידי הבדלי טמפרטורה, הקיימת במיקרו-אורגניזמים ובתולעים, מתגלה בתאים של בעל-חיים ממשפחת היונקים.

המחקר, שממצאיו מתפרסמים בגיליון חודש פברואר של כתב העת ,NATURE MEDICINE, בוצע על-ידי תלמידת המחקר ענת בהט מקבוצת המחקר של פרופ' אייזנבך במכון ויצמן למדע, בהשתתפותה של תלמידת המחקר אנה גקמסקי מאותה קבוצה, וכן גם ד"ר אילן טור-כספא מהמרכז הרפואי ברזילי באשקלון, והמדענית האורחת מארגנטינה, ד"ר לאורה ג'יוחלס.

במסעם מהנרתיק, עוברים תאי הזרע דרך צוואר הרחם והרחם, אל החצוצרה. שם, באזור הקרוב לרחם, הם נקשרים לדופן החצוצרה, ולמעשה מאוחסנים שם. באזור האיחסון הם עוברים תהליך הבשלה שמכשיר אותם לחדור מבעד לדופן הביצית. תא זרע שסיים את תקופת הכשרתו, מתנתק מדופן החצוצרה (באזור האיחסון). במידה שב- 24 השעות שקדמו לכך התחולל ביוץ (אורך חיי הביצית הוא כ-24 שעות), יוצא תא הזרע הבשל למסע ארוך, מפותל ומסובך, דרך החצוצרה, אל אתר ההפרייה שבו ממתינה לו הביצית.

כיצד תא הזרע מצליח לנווט את דרכו דרך החצוצרה, שהיא אזור סבוך מאוד, אל הביצית? בעבר גילה פרופ' אייזנבך שתאי זרע בשלים נמשכים משיכה כימית אל הנוזל שסביב הביצית.

תגלית זו העלתה את הסברה שהניווט נעשה באמצעות אותה משיכה כימית. אולם, התנועה המתמדת של החצוצרה מפריעה להיווצרות מפל ריכוזים למרחקים גדולים יחסית, דבר שמשמעותו המעשית היא מניעת האפשרות שתיווצר משיכה כימית ארוכת טווח. כך עלתה הסברה שהמשיכה הכימית יכולה לסייע לתא הזרע לנווט את עצמו אל הביצית בתוך תחום אתר ההפרייה, אבל היא אינה יכולה להיות הגורם שבאמצעותו תא זרע מנווט את דרכו מאתר האיחסון אל אתר ההפרייה שבו ממתינה לו הביצית.

כיצד, אם כן, מצליחים תאי הזרע למצוא את דרכם בחצוצרה, ולהגיע בתוך דקות ספורות מאתר האיחסון אל אתר ההפרייה? זו השאלה שפרופ' אייזנבך וחברי קבוצת המחקר שהוא עומד בראשה יצאו לפתור במחקרם הנוכחי. סקירה מדוקדקת של הספרות המקצועית בתחום זה העלתה שבארנבות קיים הבדל של שתי מעלות צלסיוס בין טמפרטורת אתר האיחסון לבין טמפרטורת אתר ההפריה בחצוצרה. המדענים מצאו שבזמן ביוץ, טמפרטורת אתר האיחסון נמוכה בכשתי מעלות צלסיוס בהשוואה לטמפרטורת אתר ההפריה (שהיא כשלעצמה נמוכה במעט מטמפרטורת הגוף). הממצא הזה העלה את האפשרות שתאי הזרע שמצויים באזור האיחסון הקר יחסית, נמשכים אל אזור ההפרייה החם יחסית שבו ממתינה להם הביצית. תופעה זו, של תנועה שהיא, למעשה, הימשכות אל החום כונתה בידי המדענים "תרמוטקסיס". על פי ההשערה הזאת, תאי הזרע מנווטים את דרכם מאזור האיחסון אל אזור ההפרייה, דרך החצוצרה באמצעות תרמוטקסיס, וכשהם מגיעים לאזור ההפרייה הם מנווטים את יתרת הדרך, עד לביצית עצמה, באמצעות כימוטקסיס תנועה בעקבות משיכה כימית.

כדי לבחון את השערתם, בנו המדענים במעבדה מערכת המדמה את אזור האיחסון, אזור ההפרייה והחצוצרה שביניהם. במערכת הזו הם בחנו את התנהגותם של תאי זרע של ארנבים, ומצאו שאכן, הם רגישים לשינויי טמפרטורה, ונמשכים מהאזור הקר יחסית (טמפרטורת אזור האיחסון שבניסוי הייתה 37 מעלות צלסיוס), אל האזור החם יחסית (טמפרטורת אזור ההפרייה שבניסוי הייתה 39 מעלות צלסיוס). לאחר מכן החלו המדענים להקטין בהדרגה את הפרש הטמפרטורות שבין שני האיזורים, ומצאו שגם כאשר קיים ביניהם הבדל קטן מאוד, בן כחצי מעלת צלסיוס בסך הכל, תאי הזרע עדיין נמשכים בעוצמה רבה מהאיזור הקר יחסית ("איזור האיחסון"), אל האיזור החם יחסית ("איזור ההפרייה"). יתר על כן, התברר שרק תאי זרע בשלים, אלה העשויים לחדור מבעד לקרום הביצית, פועלים כ"טילים מונחי חום" ומושפעים מהבדלי הטמפרטורות שבין איזור האיחסון לאיזור ההפרייה. בעבודה שבוצעה בשיתוף פעולה עם פרופ' חיים ברייטברט מאוניברסיטת בר-אילן, מצאו החוקרים ממצאים דומים בזרע של אדם.

פרופ' אייזנבך סבור שחשיבותו העיקרית של הממצא המפתיע הזה, היא בתרומתו המשמעותית להבנת מנגנוני הרבייה באדם ובבעלי-חיים יונקים אחרים. כמו כן, ייתכן שאפשר יהיה להשתמש בטרמוטקסיס להגדלת סיכויי ההצלחה של הפריות מבחנה.