מפעים: איך מתוך אותו DNA נוצרים כל סוגי התאים בגוף?

הגמרא במסכת ברכות מדברת על המזמור מספר תהילים "ברכי נפשי את ה'". למה דווקא נפשי? הגמרא עונה שמהנפש אפשר לראות את גדולתו של הקדוש ברוך הוא, או כמו שהיא קוראת לזה – "מבשרי אחזה אלוק". ובאמת, אחד מפלאי הבריאה המדהימים ביותר, שיותר מכל דבר אחר מגלה על מציאותו של אלוקים, הוא – אנחנו בעצמנו.

שאלתם את עצמכם פעם מדוע בני האדם שונים כל כך זה מזה? מדוע אחים יהיו דומים יותר זה לזה מאשר לאנשים אחרים? לשאלה הזאת יש תשובה בת שלוש אותיות: DNA. לאמיתו של דבר, DNA היא לא מילה קצרה, אלא קיצור למילים ארוכות הרבה יותר - חומצה דאוקסיריבונוקליאית (Deoxyribonucleic Acid). אבל מסיבות מובנות מקצרים אותן ל-DNA.

בשביל להבין מה זה DNA, צריך להבין קודם כל איך בנוי האדם. כשאדם מסתכל על עצמו במראה, הוא רואה אוסף של חומרים שונים: הוא רואה עור, הוא רואה שיער. הוא יכול להבחין גם בגולגולת שלו, שעשויה מעצם, ובשרירים שלו, שהם בעצם בשר. ממה מורכבים כל החומרים האלה? ובכן, התשובה היא שהאדם הוא לא בעל חיים אחד, אלא מיליארדים רבים של תאים, שיוצרים יחד את האדם. לכל אחד מהם יש תפקיד: ישנם תאי עצב, תאי שריר, תאי דם אדומים וכן הלאה, וכל אחד מהם הוא בעל חיים בפני עצמו – התא החי.

התא החי הוא צורת החיים הבסיסית ביותר שקיימת, והוא מתפקד ממש כמו בעל חיים. הוא דורש מזון וחמצן, והוא גם מתרבה. הגוף שלנו עשוי בערך ממיליארד תאים, שמרכיבים יחד את הגוף שלנו כמו לבנים קטנות. לכל תא ישנו תפקיד משלו. חלק מהתאים מתארגנים לחומר קשה, בשביל לשמש שלד לגוף העצמות. חלק מתארגנים לחומר שקוף, והם מרכיבים את העין. חלק מתארגנים לתאי שריר, וכן הלאה והלאה.

אז איך זה עובד? בכל תא יש גרעין, ובגרעין הזה נמצא מולקולת ה-DNA. מולקולת ה-DNA נראית כמו סולם ארוך ומגולגל. אם תפרשו מולקולת DNA, היא תתפרש לאורך של מטר וחצי. כל שלב בסולם נקרא בסיס. ישנם ארבעה סוגים של בסיסים:A T C G . הסדר שבו יהיו מסודרים הבסיסים משמש כשפה, אבל לא כזו שמרכיבה מילים, אלה כזו שבעזרתה אפשר להרכיב שרשראות של חומצות אמינו. חומצות האמינו הן מרכיבי החלבון. ישנם 24 סוגים של חומצות אמינו, ומהם מורכבים כל מאות אלפי החלבונים המרכיבים את גוף האדם. התאים משכפלים את עצמם ללא הרף, ויוצרים רקמות שונות של בשר ועצם.

לתא ישנם איברים שקוראים את מולקולת ה-DNA, מייצרים העתק שלו, שנקרא RNA, ואותו שולחים לאיברים אחרים בתא, אשר דואגים לייצור החלבונים השונים הדרושים לבנייה ולהפעלה של גוף האדם.

כאן פועל אחד המנגנונים הכי מסתוריים מורכבים ומרתקים שאנחנו מכירים, ניקח לדוגמא תא של שריר. בתוך התא של השריר ישנו אותו עותק של DNA שיש בתא דם. אם כן, איך בעצם התא יודע לבנות את עצמו כתא שריר, ולא כתא דם?

בשביל זה צריך להבין שיש כמה סוגים של תאים, המשתנים לפי התפתחות העובר.

כשהעובר רק נוצר, התאים שלו נקראים תאי גזע טוטיפוטנטיים. במצב זה התאים יכולים להפוך לכל סוג של תאים שנמצאים בגוף. לאחר מכן, כשמתקדמים בשלבי ההתפתחות, התאים מתחילים להתחלק ולהתמיין. הם הופכים לתאי גזע פלוריפוטנטיים, כלומר הם עדיין יכולים להתמיין לסוגים רבים של תאים, אבל לא לכולם. בשלב מאוחר יותר הם הופכים לתאי גזע מולטיפוטנטיים, שיכולים להתמיין רק לקבוצות מסוימות של תאים. למשל, תאי גזע שנמצאים במח העצם יודעים להתמיין לתאי דם, אבל לא לתאי עור או לתאי שריר.

אז איך כל תא יודע לאיזה סוג של תא להפוך?

יש לזה כמה מנגנונים:

מיקום התאים – התאים מקבלים "הנחיות" מהסביבה שלהם. תא שנמצא קרוב לשריר יקבל אותות כימיים שיגידו לו להתמיין לתא שריר. תא שנמצא קרוב לעור יקבל אותות שמתאימים לעור.

הפעלה וכיבוי של גנים – בכל תא יש אותו DNA, אבל לא כל הגנים שבו פעילים. בתוך גרעין התא יש מנגנונים שיודעים "לקרוא" רק את הגנים שדרושים לתפקיד הספציפי של התא. למשל, בתא שריר מופעלים גנים שמייצרים חלבונים מיוחדים להתכווצות, ואילו בתא דם מופעלים גנים שמייצרים המוגלובין. את הגנים שלא צריך לקרוא התא משתיק, בצורה מורכבת להפליא

שינויים כימיים בדנ"א – לתהליך הזה קוראים שינויים אפיגנטיים. זה אומר שאף על פי שה-DNA עצמו לא משתנה, מתווספות עליו "תוויות" כימיות שמגיעות מבחוץ, שמשפיעות על אלו גנים יופעלו ואילו יושתקו.

השילוב של כל הגורמים האלו ביחד אחראי על התהליך המדהים של התמיינות התאים. לפי זה אפשר להבין את הכתוב ''מבשרי אחזה אלוק''. המורכבות העצומה של האדם היא מעבר לכל דמיון. כשיורדים לפרטים רואים שלא ייתכן שמורכבות עצומה ועדינה כל כך, תקרה מאליה.

ישנה פטריה רעילה בשם ''מלאך קטלני'', שמכילה חומר בשם ''אמאטוקסין''. החומר הזה נקשר לאנזים שמעתיק את הדנ"א, וכתוצאה מזה אין לתא בגוף יכולת לקרוא את הדנ"א ולפעול להוראותיו. התוצאה היא מוות מאלף סיבות תוך שלושה ימים. זה מה שקורה כשחלק קטן מהמערכת המורכבת הזו משתבש. בסופו של דבר, המורכבות של הבריאה מוכיחה על הבורא שלה, ככתוב, ''מבשרי אחזה אלוק''.