הגודל כן קובע: הקשר בין גודל תאים לבין תוחלת חיים

הפילוסוף היווני הנודע אריסטו זיהה לפני כאלפיים שנה כי בעלי חיים בעלי ממדים גדולים נוטים להאריך ימים יותר מאשר בעלי חיים קטנים. כך למשל, לווייתנים עשויים להגיע לגיל של 200 שנה, בעוד שעכברים חיים כשלוש שנים בלבד. מחקר חדש שהתפרסם לאחרונה בכתב העת המדעי Developmental Cell, מראה כי תוחלת החיים של יונקים קשורה יותר לגודלם של תאים בגופם מאשר לממדים של האורגניזם.

המחקר בוצע על ידי ד"ר שירה ענזי וד"ר מירי סטולוביץ ריין מבית הספר לרפואה של האוניברסיטה העברית והדסה, בהנחייתם של פרופ' יובל דור ופרופ׳ מולי בן ששון – בשיתוף פעולה עם ד"ר רן כפרי מאוניברסיטת טורונטו וחוקרים נוספים מישראל, קנדה וגרמניה, ובמימון הקרן הלאומית למדע.

בשלב ראשון, הבחינו החוקרים כי במהלך החיים של עכברים, נפחם של תאים אצינריים בלבלב (התאים האחראים לייצור אנזימי העיכול שמסייעים בפירוק המזון), גדל באופן דרמטי. למעשה, התברר כי העלייה במסת הלבלב כולו מלידת העכבר ועד בגרותו מבוססת במידה רבה על גדילה של נפח התאים האצינריים, ופחות על עלייה במספר הכולל של התאים באיבר – וזאת בניגוד למה שהיה מקובל לחשוב עד כה.

פרופ' יובל דור צילום: באדיבות האוניברסיטה העברית

לעומת זאת, כאשר החוקרים בחנו את אותם סוגי תאים בלבלב האדם, התברר כי בזמן המעבר מינקות לבגרות אין כל שינוי בגודל התאים. במילים אחרות, גדילת הלבלב באדם מתבססת על עלייה במספר התאים ולא בגודלם.

מחדף ננסי ועד ג'ירף

כדי להבין את פשר ההבדל בין המינים, אספו החוקרים במהלך שש שנות מחקר זה מגוון דוגמאות של לבלבים מ־22 מינים נוספים של יונקים – מחדף ננסי (היונק הקטן ביותר) ועד ג'ירף. עבודה זו בוצעה בשיתוף פעולה עם הווטרינרים בגן החיות התנ"כי בירושלים ובמכון הווטרינרי בבית דגן, שאספו דוגמאות מלבלבים של בעלי חיים שעברו ניתוח לאחר המוות, וכן עם חוקרים בחיפה, בברלין ובטורונטו.

תוצאות העבודה הראו כי במיני יונקים שונים גודל התאים בלבלב שונה מאוד. להפתעת החוקרים, נמצא מתאם שלילי חזק בין גודלם של תאי הלבלב ובין תוחלת החיים המקסימלית של מין היונק הנבדק. מתאם זה היה חזק יותר מהמתאם בין ממדי הגוף ותוחלת החיים (כפי שזיהה אריסטו). ביונקים שגדלים מהר יותר, מגיעים מהר יותר לבגרות מינית, מזדקנים ומתים מהר יותר, תאי הלבלב היו גדולים יותר. לדוגמה: תאי הלבלב בעכברים ובחולדות (בעלי תוחלת חיים של כשלוש שנים) גדולים בהרבה מאלה של החולד העירום, החולד העיוור או עטלף הפירות (יונקים בגודל דומה שחיים כ-30 שנה ומעלה). ממצאים ראשוניים הראו כי הקשר בין גודל תאים למשך החיים אינו מוגבל ללבלב. עוד נמצא כי תאי אפיתל בבלוטות הרוק גדולים יותר בעכבר מאשר בחולד העירום והאדם.

המפתח: פעילות החלבון mTOR

על פי החוקרים, ברמה המולקולרית, המפתח לקשר בין גודל תאים למשך החיים הוא בפעילות החלבון mTOR. חלבון חשוב זה ידוע כמשפיע הן על גודלם של תאים והן על תוחלת החיים, אך עד כה לא תואר קשר בין שני היבטים אלה.

ברמה כללית יותר, החוקרים מציעים כי הקשר בין גודל תאים לתוחלת חיים מתקשר לאחת התאוריות האבולוציוניות המקובלות להסבר תופעת ההזדקנות. התיאוריה הידועה בשם Antagonistic Preliotropy גורסת כי הזדקנות היא תופעת לוואי מאוחרת ונסבלת של תהליכים מולקולריים שמקנים יתרון הישרדותי ורבייתי בשלבים מוקדמים של החיים.

"השערת העבודה שלנו היא שפעילות mTOR במהלך ההתפתחות העוברית, שגורמת בין השאר לעלייה בגודל התאים, מאפשרת גדילה מהירה יותר של האורגניזם והגעה מהירה יותר לבגרות מינית ורבייה", מסביר פרופ' דור. "אולם מצב זה גורם להזדקנות מהירה יותר וקיצור תוחלת החיים. מינים מסוימים, כגון עכברים וחדפים, 'בחרו' במהלך באבולוציה באסטרטגיה של גדילה מהירה, המבוססת בין השאר על ייצור תאים גדולים – על חשבון תוחלת חיים קצרה יותר. לעומתם, במינים אחרים של יונקים כגון בני אדם והחולד העיוור – הגדילה לאחר הלידה איטית יותר, מבוססת בעיקר על חלוקות של תאים ולא על עליה בנפחם. מנגנון זה מאפשר תוחלת חיים ארוכה יותר. כמובן שנדרשים עוד ניסויים רבים נוספים כדי לאשש או להפריך השערה זאת".