חוקרים בטכניון ובאוניברסיטת חיפה מפענחים את מנגנון הצריבה של המדוזה
פרופ’ אורי שביט
כמות המדוזות בעולם ובים התיכון גדלה בהתמדה, ובעקבות זאת אנחנו נתקלים בכל שנה בנחילים גדולים בחופי הארץ. המדוזה הנפוצה ביותר בישראל היא החוטית הנודדת (Rhopilema nomadica) שהגיעה לים התיכון בשנות השבעים.
המדוזה משתייכת למשפחת הצורבניים – בעלי חיים התוקפים את טרפם (פלנקטון) ומתגוננים באמצעות תאים צורבים המכילים מזרקים שהם למעשה חצים מורעלים. אף שאין להן עיניים, אוזניים ואפילו מוח הן שורדות כבר 600 מיליון שנה, כמעט ללא שינויים התפתחותיים, ובכך הן מהיצורים המורכבים הקדומים ביותר שלא נכחדו עד היום.
מחקר שנערך בטכניון מסביר לראשונה את מנגנון הצריבה הייחודי של החוטית הנודדת. לדברי פרופ’ אורי שביט מהפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית בטכניון, “המדוזה תוקפת את טרפה או את אויבה באמצעות הזרקה של חומר רעיל על ידי אלפי מזרקים מיקרוסקופיים הממוקמים על כל אחת מזרועותיה. בתוך תא הצריבה הקרוי נמטוציט (Nematocyte) נמצאת מחט המזרק, הארוזה ומקופלת לתוך עצמה בתוך קפסולה כדורית בקוטר של כ-10 מיקרון. בתגובה לשינויים כימיים בסביבה או למגע פיזי גדל הלחץ בקפסולה והמחט נורית החוצה בתאוצה עצומה של יותר מ- 50,000,000 מטר לשנייה בריבוע – פי 100 מתאוצה של קליע רובה.”
מנגנון הירי של המחט, ממצב מקופל בתוך הקפסולה ועד להתארכותה המלאה, מעסיק חוקרים רבים ברחבי העולם. ההסבר המקובל גורס כי המחט נשלפת ויורה את החומר הרעיל בעקבות היווצרות של כוח הקרוי פוטנציאל אוסמוטי. כוח זה דוחף את המחט ואת הנוזל בדומה למשאבה שדוחפת מים במעלה בניין. הלחץ המופעל בתהליך זה עצום – 150 אטמוספרות. כדי לסבר את האוזן, זה הלחץ הנדרש כדי להעלות מים לקצהו של בניין בגובה קילומטר וחצי.
אלא שבמחקר המתפרסם כעת בכתב העת Journal of the Royal Society Interface נמצא שהכוח המניע אינו מוגבל לקפסולה בלבד. לאמתו של דבר מדובר במנגנון אוסמוטי אדיר המתפתח בקצה הנע של המחט. מנגנון זה משחרר את המחט ומושך אותה אחריו בדומה לקטר המושך קרונות.
המחקר מבוסס על מדידות בטכנולוגיה של מעבדה-על-שבב (Lab-on-chip) ועל פיתוח של מודל מתמטי העוקב אחר תנועת החומר בתוך המערכת. מנגנון ההתארכות של מחטי הצריבה פוענח על ידי פרופ’ שביט עם פרופסור גלעד יוסיפון מהפקולטה להנדסת מכונות בטכניון ועם ד”ר תמר לוטן מבית הספר למדעי הים ע”ש צ’רני באוניברסיטת חיפה.
את הפתרון סיפקה מערכת ניסויית שפותחה על בסיס פלטפורמת מיקרוזרימה (Microfluidics) במעבדתו של פרופ’ יוסיפון. מערכת זו אפשרה לחוקרים לנתב את המחט ואת כיוון הפריצה שלה.
פרופ’ שביט מסביר: “כל קפסולה מוקמה בפתח של מיקרו-תעלה שחיברה בין תעלת מים מרכזית לתעלה נוספת שהכילה שמן. מצאנו שכאשר המחט חדרה דרך שמן, קצב ההתארכות שלה ירד בשלושה סדרי גודל – מ-50 מילי-שניות במים לכ-25 שניות בשמן.”
החוקרים הסיקו שבניגוד למודל המקובל, התופעה האוסמוטית אינה מוגבלת לקפסולה אלא מתרחשת בכל סביבת הפעולה שלה. לדברי פרופ’ שביט, “המשמעות היא שאפשר להשפיע על הפוטנציאל האוסמוטי לאורך מסלול ההתקדמות של המחט וכך להקטין את יכולת החדירה שלה לעור ולמנוע את הצריבה.”
למאמר בכתב העת לחצו כאן
פרופ’ גלעד יוסיפון
חוטית נודדת
ד”ר תמר לוטן