גילוי: סרטן עם שיניים מצופות "אֵמַייל"

צוות מחקר המשותף לאוניברסיטת בן-גוריון בנגב ולמכון מקס פלנק לקולואידים ופני שטח בפוטסדאם שבגרמניה, מצא שכבה דמוית אמייל בשן של סרטן מים מתוקים. המבנה החדש הוא בעל דמיון מפתיע לשכבת האמייל בשיניים של חולייתנים, בהם האדם.

אמייל השן הוא הרקמה הקשה ביותר בגוף האדם. הרקמות הקשות באדם ובחולייתנים בכלל, עצמות ושיניים, מקבלות את החוזק והקשיות שלהן כתוצאה משימוש במינרלים העשויים סידן-זרחתי (קלציום פוספט). לעומת זאת סרטנים, כמו מרבית חסרי החוליות, משתמשים במינרלים עם הרכב שונה העשויים סידן פחמתי (קלציום קרבונט, גיר).

החוקרים מאוניברסיטת בן-גוריון, פרופ' אמיר ברמן מהמחלקה להנדסה ביוטכנולוגית ופרופ' אמיר שגיא מהמחלקה למדעי החיים והמכון הלאומי לביוטכנולוגיה בנגב, בשיתוף עם ברברה אייכמייר ושותפיה ממכון מקס פלנק בפוטסדם, חקרו את הלסתות של סרטן המים המתוקים האוסטרלי, צ'רקס קוואדריקארינטוס (Cherax quadricarinatus).

הם גילו שהסרטן הזה, בנבדל מסרטנים אחרים, מגן על שיניו מפני שחיקה על-ידי יצירת שכבת מגן קשה העשויה סידן זרחתי, שדומה דמיון מפתיע בארגון המיקרוסקופי שלה לשכבת האמייל בחולייתנים.

ממצאים מפתיעים

"האמייל הוא הפתרון המיטבי לציפוי אברי לעיסה. אנחנו מניחים שבמהלך האבולוציה של החולייתנים ושל סרטן זה, התפתח פתרון דומה לצרכים דומים באופן בלתי תלוי בשתי הקבוצות. בשונה מחולייתנים, סרטנים מסוגלים להחליף שן ישנה בחדשה מספר רב של פעמים בימי חייהם, באופן מהיר וסדיר במהלך גדילתם", אומר ד"ר בנטוב.

יצוין, כי הלסתות של הסרטן הן חלק מהשלד החיצוני אותו משיל הסרטן מדי פעם על-מנת לאפשר את גידולו. להקשיית שלדו החיצוני עושה הסרטן שימוש במינרל העשוי סידן פחמתי (גיר). בסרטני נחלים מסוג crayfish המינרל המושקע הוא גיר לא גבישי (אמורפי). לתופעה זו משמעות רבה למהלך חיי הסרטן. המינרל האמורפי הוא מסיס יותר ומאפשר את ספיגתו מהקוטיקולה בשלב הקודם לנשל, אגירתו, ושימוש בו לצורך בניית השלד החיצוני החדש.

ואולם בד-בבד עם מסיסותו הגבוהה, גם הקשיות של המינרל האמורפי נמוכה יותר, ולכן התאמתו לבניית שיניים גרועה. מכאן הצורך לייצר שכבה קשה על פני השן. הפתרון שהתפתח בסרטן והתגלה באוניברסיטת בן-גוריון הוא ציפוי השן בשכבה של גבישי סידן זרחתי מוארכים, המסודרים בכיוון ניצב למשטח השן ויוצרים מבנה מאורגן וצפוף הדומה במידה מרשימה למבנה האמייל שקיומו בחסרי חוליות לא היה ידוע.

כתוצאה מכך, גם התכונות המכניות של השכבה החיצונית בשן הסרטן דומות במידה מפתיעה לאלו של אמייל. המבנה הגבישי, ההכוונה האחידה, והאריזה הצפופה של הגבישים מקנים לשכבות אלה את הקשיות והחוזק הגבוהים הנדרשים לתפקוד. על כן, שכבת האמייל נחשבת ל"מופת" של מינרליזציה ביולוגית.

מן הראוי להדגיש, כי ה"אמייל" בשן הסרטן משמש כשכבת הגנה קשה על מבנה השן הרך שמתחתיו העשוי כשאר השלד החיצוני, גיר לא גבישי. הצוות באוניברסיטת בן-גוריון חוקר בימים אלה את מנגנון היצירה של חומר זה ומשמעויותיו.