התא האנושי - מבנהו ותפקודו

היסטוריה

אחד הגילויים החשובים ביותר של המאה ה – 19, הייתה "תיאורית התא". תיאוריה זו הוצגה ע"י שני חוקרים גרמנים, האחד היה בוטנאי במקצועו ושמו מתיאס שליידן (Schleiden), והשני פיזיולוג וזואולוג בשם תיאודור שוואן (Schwann). התיאוריה למעשה קובעת, כי כל היצורים החיים מורכבים מתאים (Cells). בזמן שליידן ושוואן הניחו את התיאוריה על שולחן המדע, עדיין לא הייתה נהירה דרגת ההבנה בדבר מורכבותם העצומה של התאים החיים. לכן הן עדיין החזיקו בתיאוריות ארכאיות על היווצרות חיים ספונטאניות של יצורים חיים.

20 שנה חלפו להם, עד שמדען ואנתרופולוג גרמני בשם רודולף וירכאו (Virchow), הרחיב את התיאוריה התאית, וטען שתאים אינם נוצרים יש מאין, אלא תא נוצר רק מתא אחר. ולו מייחסים את האמרה הלטינית הידועה: "אומניס צלולה א-צלולה", כלומר – כל התאים (או כל תא) באים רק מתא אחר.

"המחקר המדעי בעשרות השנים האחרונות צבר ידע מדעי רב מאוד על העקרונות המשותפיםלכל התאים, בין אם זה תא של צמח, עוף, יונק או חיידק. כיום ידוע, שהכפלתם של התאים ושל החומר התורשתי שלהם, באופן שיעבור לצאצאיהם במנות הנכונות ובצורה זהה – נעשית בדרך דומה, וכך גם יצירת האנרגיה והשימוש בה". (פרופ יהודה בן שאול, התא החי – מבנה ופעילות, בהוצ אוניברסיטה משודרת, עמ 10).

מהו התא?

מבנה התא ותפקודו

המחקר המדעי, יודע לספר לנו כיום, על מבנהו המאוד מורכב של התא, ועל התפקודים השונים שהוא מבצע, ושמתבצעים בתוכו: תא עצב, תא שריר וכו... ולהלן מספר דוגמאות יותר מפורטות לתפקודי התא ומבנהו:

* תא עצב (בלעז: נוירון, Neuron): "הוא תא ארוך ומסועף והמבנה שלו תואם להפליא את תפקידיו שהם, קבלת הוראות ופקודות והולכת תגובות. בני אדם מגיבים למגע, רוח, מכה, עקיצה וכן הלאה – באמצעות תאי העצב".  (פרופ יהודה בן שאול, התא החי – מבנה ופעילות, בהוצ אוניברסיטה משודרת, עמ 10).

* תא השריר: הינו תא אחד במערכת התאים, הפועל בצורה מסודרת מאוד, ועוזר בבניית והתכווצות השריר.

* ממברנה (Cell membrane): "כל התאים מתוחמים על-ידי קרום (ממברנה). קרום זה הוא בעל חדירות ברירנית (דהיינו שיש לו יכולת לברור). כלומר, לא כל החומרים המצויים מחוץ לתא יכולים לחדור אל תוך התא באופן חופשי. יש חומרים שהקרום מאפשר את חדירתם פנימה לתא, וחומרים אחרים שאינם יכולים לחדור". (שם, עמ 16).

* D.N.A (ראשי תיבות באנגלית של Deoxyribonucleic Acid, חומצה דאוקסיריבונוקלאית): "הוא שמה של המולקולה המכילה הן את המידע התורשתי העובד מדור לדור, והן את המידע ליצירת חלבוני התא... מולקולה של דנ"א מתאימה מאוד לאחסון מידע. היא בעלת מבנה חוטי ויציבה מאוד. אפשר להשוות את מולקולת דנ"א לסרט מגנטי של מחשב, או רשמקול. כמו באלה, גם בדנ"א המידע "רשום", בדרך כימית כמובן, בסדר קווי לאורך המולקולה". (שם, עמ 13). 

* R.N.A (ראשי תיבות באנגלית של Ribonucleic acid, חומצה ריבונוקלאית): "הוא שמה של מולקולה, חוטית אף היא, הדומה מאוד במבנה שלה לדנ"א. מולקולות הרנ"א, הן המעבירות את המידע המוצפן בדנ"א שבגרעין -  אל מחוצה לו, אל המקומות בתא בהם נוצרים החלבונים... יצירת הרנ"א נעשית בדרך של שעתוק – טרנסקריפציה, מהדנ"א, ולכן סדר המידע שברנ"א זהה לזה שבדנ"א. תהליך זה דומה, באופן פשטני ביותר, להעתקה של אותות מסרט מגנטי אחד (הדנ"א) לסרט מגנטי חדש (הרנ"א). זוהי אולי דוגמה טובה כדי להסביר שלא בכל שעתוק כזה משועתק כל המידע, או האותות, מסרט מגנטי אחד לשני. ניתן להעתיק רק חלק מהאותות בהם אנו מעוניינים. כך גם בתא, כשיש שעתוק של רנ"א מדנ"א  - לא כל המידע שבנד"א משועתק לרנ"א, אלא רק מידע הקשור ליצירת אותו חלבון שהתא זקוק לו בזמן התאים". (שם, עמ 13 – 14).  

* דרגת הארגון: "היא תכונה המאפיינת את כל התאים החיים, ומכיוון שהתאים הם יחידות הבונות יצורים שלמים, הרי שתכונה זאת מאפיינת את היצורים החיים. משמעות הארגון בתאים הוא מיקומם של המרכיבים השונים האחד ביחס לשני. זהו ארגון מצוין, קומפקטי מאוד, שבו הסקאלות הן קטנות ולפיכך הם חסכני אנרגיה.

וכשנפסקת אספקה זו, מסיבות שונות, יורדת דרגת הארגון, עולה אי הסדר, ואם אין אספקה מחודשת של אנרגיה – התא ימות. במילים אחרות – היצורים החיים, וכן גם התאים הבונים אותם – "נשמעים" לחוקי התרמודינאמיקה". (שם, עמ 11). 

ד"ר גיל גרשון טבעון, המחזיק תארים במקצועות האסטרונומיה, אסטרופיזיקה וקוסמולוגיה, מאוניברסיטת קייפ – טאון (U.C.T) שבדרום - אפריקה, הסביר את מורכבות התא בצורה נפלאה, וכך כתב: "קשה להעביר את ההתרשמות לאדם שאינו בקי בביולוגיה מולקולארית. לצורך התרשמות שטחית, נוח יהיה לחשוב על התא, בהגדלה של ביליון פעם. לעיני המתבונן יתגלה מבנה דמוי ספינת חלל דמיונית ששטחה גדול מספיק כדי לכסות עיר גדולה כניו – יורק. בדפנותיה מיליוני פתחים הנפתחים ונסגרים ומאפשרים זרימה מבוקרת של מאות אלפי סוגי חומרים שונים פנימה והחוצה. אם נכנס מבעד לאחד הפתחים, נמצא עצמנו בעולם של טכנולוגיה דמיונית ומורכבת מסמרת שערות. ראשית נבחין במערכת של צינורות באורך כמעט אין סופי, המסודרים במבוך שאינו ניתן למעקב אפילו, המסתעפים משטח הפנים החיצוני של התא, לכל פינה בתא, ואל הגרעין המרכזי וממנו אל בנק הזיכרון במרכזי, בגרעין, או אל מפעלי ההרכבה והאנרגיה וכו. הגרעין עצמו, יובחן ככדור גיאודזי בקוטר של כקילומטר, בתוכו מסודרים קילומטרים של מולקולות DNA, בעלות מבנה מרחבי משוכלל ביותר, כולם מקופלות באופן מיוחד ובצורה מסודרת. בכל כיוון שנביט, נראה מסביבנו מספר לא מוגבל כמעט של "מכונות דמויות רובוט".

במרכיב הפונקציונאלי הפשוט ביותר של התא – מולקולת חלבון, הוא "מכונה מולקולארית" המורכבת מכמה אלפי אטומים, בעלי סידור מרחבי מיוחד החיוני לתפקודן.

תפקודו של התא, תלוי בפעולה משולבת של עשרות אלפי מולקולות, (ויש חוקרים המשערים שמספרו מאות אלפים!) מסוג זה, שצריכים לבוא בזה אחר זה בסינכרוניזציה מושלמת, במהלך הייצור בתא.

נראה שבתא זה שכמעט לכל הבט של המכונות המשוכללות בטכנולוגיה שלנו, נמצא מקביל בתא: לשון תכנות ומערכת פענוח והצפנה, בנק זיכרון לאחסון לידע ושליפתו, מערכות בקרה המפקחות על ייצור אוטומטי, מערכות בקורת איכות ו"אל – כשל" (error fail safe) וכו. התא יראה לעיננו כמפעל ענק, בגודל של עיר, והמבצע מספר כה גדול של תפקודים ייחודיים הזהה כמעט לכל תהליכי הייצור של המין האנושי ביחד. אולם, הוא מצויד בתכונה אחת, שאין לשום מפעל או מכונה מעשה ידי אדם – הכושר הלא יאומן לשכפל את עצמו בתוך מספר שעות. אין לך דבר מעורר יראה יותר מלצפות בתהליך הפנטסטי, שבו כל מרכיב וכל פרט בתא, יוצר העתק מדויק שלו, והולכת ומתארגנת מערכת של תא נוסף הזהה בכל לראשון, וזאת מבלי שתפקוד התא יופרע (הוא ממשיך לחיות)... מלבד מערכות הייצור של התא (חשבו למשל על הטעם הנפלא של האננס, או על ריח היסמין המיוצרים במעבדות התא המשוכללות יותר מכל מעבדות החיקוי של הכימאים כיום), פותר לנו התא את כל הבעיות של עיר ענקית. מיזוג אוויר, טמפרטורה קבועה, ניקוז כל חומרי הפסולת, ובראש וראשונה האנרגיה. כיום, מתחילים אנשי מדע לחשוב ברצינות על ניצול מסחרי של אנרגיית שמש. תאי הצמחים – כבר פתרו את בעיית הפיכת אנרגית השמש לאנרגיה כימית, ע"י ייצור חומר כימי מסובך בשם: כלורופיל – המקנה לעלים צבע ירוק, והופך למקור הבלעדי לאספקת מוצרי פחמן לעולם החי והצומח. במקום מצברים, שומר התא את האנרגיה במולקולות סוכר, ובשעת הצורך מפרק אותן למרכיביהם תוך שמירה על מחזור הפחמן וניצול האנרגיה". (ד"ר גיל גרשון טבעון, מבט אחר על האבולוציה, עמ לה – לו).