מאחורי כל צריבת מדוזה בים עומדת מערכת נשק עתיקה ומרשימה: הנמטוציסט. זהו אברון זעיר אשר יורה חוט חלול במהירות מסחררת, ופעולתו מבוססת על מנגנון ביולוגי ששרד מאות מיליוני שנים. בעקבות מחקר רב-שנים של המנגנון אנחנו כבר יודעים איך להתגונן מהצריבה במים באמצעות קרם פשוט, ובהיבט הרפואי – איך להשתמש במנגנון מוצלח זה כדי להחדיר תרופות דרך העור.

פרסומת

המדוזות האחרונות עדיין כאן, ואם כבר הרגשתם צריבה חשודה ברגל, דעו שזו לא סתם צריבה, אלא ירייה מיקרוסקופית המבוססת על לחץ אוסמוטי, שביצע לא אחר מאשר… תא. או ליתר דיוק, אברון מרשים בשם נמטוציסט (nematocyst), שהוא ללא ספק הנשק הזעיר ביותר שתחושו על עורכם. הוא קיים בטבע כבר מאות מיליוני שנים, ונחשב לאחת ההתמחויות הבולטות ביותר של מערכה שלמה בעולם החי: מערכת הצורבים. מדובר בקבוצה עתיקה של יצורים ימיים הכוללת מדוזות, שושנות ים, הידרות ואלמוגים, יצורים שהופיעו בים לפני כ-600 מיליון שנים – הרבה לפני הדגים, החרקים והעצים.

אומנם גופם רך ופשוט למראה, אך הצורבים שרדו עידנים שלמים ואף הכחדות המוניות, כשהם חמושים במנגנון ייחודי ויעיל במיוחד – התאים הצורבים. מה שמדהים לא פחות הוא שמאז ועד היום המבנה שלהם לא השתנה כמעט. כשמנגנון עובד טוב כל כך, כנראה הוא לא ישתנה הרבה במהלך האבולוציה [1].

הנמטוציסט הוא אברון תוך-תאי אשר נמצא בתוך התאים הצורבים, הקרויים קנידוציטים (cnidocytes), והוא מתפקד כמו מזרק חד-פעמי מהיר במיוחד. הוא מורכב מקפסולה שבתוכה חוט חלול דמוי קפיץ. החוט מצופה בזיזים המכילים ארס או חומרים אחרים, בהתאם לתפקיד הנדרש מהם: תקיפה, הגנה או אחיזה. בחלק העליון של הקפסולה יש מבנה דמוי מכסה הקרוי אופרקולום (operculum), והוא סוגר על החוט עד לרגע השחרור. לצד הקפסולה מבצבצת שערת חישה בשם קנידוציל (cnidocil), המשמשת כחיישן מתוחכם במיוחד [2]. בתוך הקפסולה שורר לחץ עצום – לחץ אוסמוטי שנוצר בשל הריכוז הגבוה מאוד של היונים והחלבונים המסיסים שבתוכה: מים חודרים פנימה מהסביבה כדי לאזן את הפרש הריכוזים, וכך נוצר בתוך הקפסולה לחץ שיכול להגיע ליותר מ-150 אטמוספרות, כמו הלחץ בעומק קילומטר וחצי מתחת לפני הים.

אם נקביל את הנמטוציסט לחלקי רובה, הקפסולה היא הקנה, החוט הוא הכדור, הלחץ האוסטומי הוא אבק השריפה ושערת הקנידוציל משמשת כהדק. החוט החלול מקופל בצפיפות אדירה בתוך הקפסולה, כמו קפיץ טעון שמחכה לרגע השחרור. הלחץ העצום נשמר כל הזמן, עד שהחיישן מזהה שילוב של כמה גירויים, למשל נגיעה קלה, מולקולה חשודה, תזוזה במים ואפילו שינוי פתאומי של האור. ואז, כמו מלכודת דרוכה שמשתחררת, הקפסולה נפתחת והחוט נורה בתאוצה מסחררת. כמה מסחררת? מדידות קבעו שיותר מחמישה מיליון g – פי חמישה מיליון מכוח הכבידה, ובערך פי חמישים מתאוצה של קליע רובה ממוצע! [3].

אבל… איך הנמטוציסט אינו יורה סתם בכל גרגר חול שצף לידו? הסוד טמון בשילוב של גירויים. רק כשמתקיימים יחד גם מגע פיזי וגם איתות כימי מתאים, למשל חלבון המצפה את עורו של טרף פוטנציאלי, החיישן ״משתכנע״ שהמטרה מצדיקה ירי [4]. כך הוא שומר את הקליע הביולוגי הנכון לרגע הנכון, וכדאי לו – כי ירייה אחת, וזה נגמר. הנמטוציסט הוא נשק חד-פעמי: ברגע שהחוט נורה, הוא מתפרק ואינו ניתן לשימוש חוזר.

מבנה הנמטוציסט ומנגנון הפעולה שלו. מקור: Wikimedia Commons

לא מדובר בתאים מסוג אחד בלבד. המדוזה וכל צורב אחר במערכה מחזיקים ארסנל מרשים של תאים צורבים, ולכל אחד סוג שונה של נמטוציסט, המיועד למשימה מסוימת – הזרקת ארס, לכידת טרף באמצעות חוטים דביקים, הגנה באמצעות קוצים צורבים או היצמדות. מבנה הנמטוציסט, אורכו של של החוט והחומרים הפעילים משתנים בהתאם לתפקיד התא והופכים את המערכת למדויקת להפליא.

וכשמשהו בטבע עובד טוב כל כך, הביוטכנולוגיה לא נשארת אדישה. חוקרים מנסים לנצל את המנגנון הזה, בדיוק כפי שהוא, כמערכת להחדרת חומרים לתאים, למשל לצורך העברת תרופות ישירות אל היעד. אחת הטכנולוגיות המסקרנות ביותר לשימוש בנמטוציסטים ככלי להעברת תרופות היא ניצול מנגנון הירי כדי להחדיר תרופות דרך העור, במקום הזרקה באמצעות מחט. הנמטוציסטים יכולים לפעול כמו מזרקים מיקרוסקופיים טבעיים ולשגר את התרופה ישירות לעומק העור או למחזור הדם [5].

יישום נוסף, שכבר אפשר למצוא על המדף, הוא קרם הגנה ייחודי שפותח בישראל – Safe Sea. הקרם מגונן מפני השמש, ובו-זמנית גם מגן מפני צריבת המדוזות. עקרון הפעולה שלו פשוט אבל מבריק: הוא יוצר על העור שכבת מגן שמבלבלת את הנמטוציסט ומונעת ממנו לזהות אתכם כטרף. במילים אחרות, הוא משבש את הטריגרים משילוב הגירויים שהיו אמורים להפעיל את הנמטוציסטים, וכך נותן לכם סיכוי טוב לצאת מהים בלי צריבה מיותרת [6].

אז בפעם הבאה שתהיו בים, קודם כל מרחו קרם להגנה מפני השמש, וזכרו שבנוסף לכך יש לכם אפשרות להערים על מערכת ירי מהעתיקות והמדויקות ביותר שיש בטבע.

עריכה: סמדר רבן

מקורות והרחבות

[1] סקירה גנומית של 500 מיליון שנות אבולוציה של צורבים

[2] מבנה הנמטוציסטים והביומכניקה של הירי

[3] הנמטוציסטים כמערכות אוסמוטיות

[4] הסינון המולקולרי שמאפשר ירי מדויק בתאים צורבים

[5] היישומים הביוטכנולוגיים של נמטוציסטים ברפואה

[6] אתר רשמי של קרם ההגנה  Safe Sea