מדוע שימפנזים מעניינים אותנו?

השימפנזים הם בני המשפחה החיים הקרובים אלינו ביותר (איור 1A). אנו חולקים עימם 98–95% מהדנ”א שלנו. כמו בני אדם, השימפנזים יכולים להשתמש בכלים; ללמוד את שפת הסימנים; לצחוק; להתעצבן; לנשֵּׁק ולדגדג. לעיתים קרובות, כאשר שימפנזים מתייתמים, שימפנזים אחרים מְאמצים אותם. בשל הדמיון הרב, אנו יכולים להזדהות מאוד עם החיות האלו. למרבה הצער, ההבדל הגדול בין אנשים לשימפנזים, מתבטא בכך שהחיות הללו מצויות בסכנת הכחדה. השימפנזים האחרונים שנותרו בטבע כיום חיים באפריקה. אנשים כורתים את יערות הגשם המשמשים בית לשימפנזים, וצדים קופים אלה עבור בשרם. בטבע, השימפנזים חיים 15 שנים בממוצע, אך המבוגר ביותר הגיע לגיל 63. בגני חיות ובמִקלטים, זִכְרֵי שימפנזה חיים בדרך כלל כמעט עד גיל 32, והנקבות חיות בערך עד גיל 39. כמו בני אדם, גם שימפנזים עלולים לחלות במחלות מסוימות. מחלת לב היא אחת המחלות המשותפות לבני אדם ולשימפנזים. רצינו להבין מדוע שימפנזים מתים ממחלות לב, ומה מתרחש בתוך לבבותיהם¹.

תגלית מדהימה – עצם חדשה

כדי להביט אל תוך לבבותיהם של השימפנזים, השתמשנו בשיטת דימוּת המבוססת על טכנולוגיית קרני רנטגן מתקדמת. שיטה זו מכונה מִיקְרוֹ-טוֹמוֹגְרַפְיָה ממוחשבת, וידועה גם כמיקרוֹ - ct (איור 1B). סוֹרֵק המבוסס על טכנולוגיה זו הציג את הלבבות בהגדלה רבה מאוד, שהמדענים לא ראו מעולם. נדהמנו לגלות עצמות בתוך כמה מהלבבות [1]. השֵּׁם המדעי לעצם הלב הוא os cordis (איור 1C). היינו האנשים הראשונים שראו עצם לב של שימפנזה, והממצא החדש הלהיב אותנו מאוד. כדי להבין כמה שיותר על אודות העצם הזו, ביצענו סריקות מיקרו-CT נוספות, בחנּוּ את העצמות ואת הלבבות תחת המיקרוסקופ, וניתחנו את ההיסטוריה הרפואית של החיות.

בְּאֵילוּ שיטות מדעיות השתמשנו?

כדי לבחון את הלבבות, הִנחנו כל אחד מהם בתוך סורק המיקרו-CT. הלב הסתובב באיטיות במכונה, ומצלמה מיוחדת אספה מאות עד אלפי צילומי רנטגן מכל כיוון. צילומי רנטגן הם שימושיים, כיוון שביכולתם לזהוֹת עצמים בעלי צפיפוּיוֹת שונות [2]. בלבבות, העצם בעלת הצפיפות הגבוהה נראתה לבנה בתמונת הרנטגן, בעוד שהרִקמה והאוויר נראו אפורים או שחורים. שלחנו את כל תמונות הרנטגן למַּחשב, והשתמשנו בהן כדי לִבנות תמונות תלת-ממד של הלב ושל עצם הלב. ביצענו מדידות מדויקות של כל לב ושל כל עצם לב, ואפילו מדדנו את עוביים של מבני העצם העדינים, שיוצגו בצבעים שונים בתמונות (איור 2A).

שיטה חשובה נוספת שבה השתמשנו מכונה הִיסְטוֹלוֹגְיָה – חֵקֶר הָרְקָמוֹת. הסרנו חלקֵי לבבות באמצעות סכין מנתחים, ייבשנו את רקמת הלב והקפנו את הרקמה בשעוות פָּרָפִין. זה אִפשר לנו לחתוך פיסות דקות מאוד של הרִקמה – דקות פי 10 מעובי שׂערה אנושית. את הפיסות הללו הִנחנו על זכוכיות נושא של מיקרוסקופ, וצבענו אותן בכימיקלים המאפשרים לראות את הַתאים תחת מיקרוסקופ. באמצעות המיקרוסקופ והמצלמה, הצלחנו לִצפות בתאי הלב, ולבחון אם הייתה בלב עצם ואם החיה סבלה ממחלת לב (איור 2B).

בדקנו גם את הגילים של השימפנזים, ובחנּו את מבנֵי הלבבות שלהם ואת ההיסטוריה הרפואית של כל חיה, במטרה לבדוק אם היו להם בעיות בריאותיות. המידע הרפואי הזה, בשילוב עם הנתונים שהתקבלו מהמיקרו-CT ומההיסטולוגיה, עזרו לנו לקשֵּׁר בין עצם הלב למחלה.

מה עוד גילינו לגבי עצם הלב של השימפנזים?

לשלושה מתוך שישה עשר השימפנזים שחקרנו הייתה עצם בלב (איור 3), ולאֶחד מהם היה סְחוּס בליבו. סְחוּס הוא רקמה תומכת בתוך הגוף, רכה וגמישה יותר מעצם. גילינו גם רקמת סחוס סביב עצמות הלב. זה היה ממצא מרתק, כיוון שאיננו יודעים הרבה על אודות הדרך שבּה עצם הלב גדֵלה. כל עצם בגוף גדֵלה באופן ספונטני, או מתפתחת מסחוס. העובדה שמצאנו סחוס סביב עצם הלב מרמזת כי ייתכן שעצם זו מתפתחת מסחוס. ראינו גם כלֵי דם בתוך עצם הלב. כלי דם חיוניים לאספקת חמצן וחומרי הזנה לרקמות, ובכלל זה לגידול עצמות ’כלי דם תחת המיקרוסקופ [3]’.

עצם הלב נמצאה בזכרים ובנקבות של שימפנזים, ובפרטים צעירים וזקנים כאחד. ממצא זה מעניין, כיוון שבקֶרֶב כמה מינים ניתן למצוא את עצם הלב רק בחיות מבוגרות. הבחנו גם כי הסיכוי למצוא את עצם הלב היה גבוה יותר בשימפנזים הסובלים מסוג כלשהו של מחלת לב. שימפנזים לוקים בהרבה מהפרעות הלב שניתן לראות אצל בני אדם. אחת מהפרעות אלו מכונה פִיבְּרוֹזִיס אִידְיוֹפָּתִי של שריר הלב [4]. ’אִידְיוֹפָּתִי’ משמעו שאיננו יודעים מדוע מחלה או תופעה רפואית מתרחשים, או מהי הסיבה להם. משמעות המילה ’פִיבְּרוֹזִיס’ היא התעבּוּת של רקמת הלב, והצטלקותהּ. פִיבְּרוֹזִיס אִידְיוֹפָּתִי של שריר הלב היא מחלה שעלולה לגרום למוות, הפוגעת הן בבני אדם הן בשימפנזים.

למה לְחיות מסוימות יש עצם לב, אך לאחרות אין?

אנו יודעים שרק לְחיות ספורות יש עצמות לב. עצם הלב נפוצה בקֶרֶב פָּרות, שוורים ותְאוֹ המים [5]. ישנם גם כבשים, עיזים, גמלים ואפילו לוּטְרוֹת שאצלם ניתן למצוא את עצם הלב [6], אך היא לא נמצאה אצל מַרבּית החיות. בקֶרֶב חיות מסוימות ניתן למצוא את עצם הלב אצל פרטים צעירים ובריאים, אך לעיתים היא מתפתחת רק אצל פרטים מבוגרים יותר, כמו במקרה של תְּאוֹ המים.

מִגוון תיאוריות מנסות להסביר את קיומה של עצם הלב. ייתכן שהיא מסייעת בהולכַת חשמל בתוך הלב. מוֹליכוּת חשמלית היא מה שמאפשר ללב לפעום. עם זה מדענים אחרים העלו סְברה שלפיה עצם הלב עשויה דווקא לִמנוֹע מוליכות חשמלית. עדיין איננו יודעים אם יש אמת באחד הרעיונות הללו. ייתכן כי עצם הלב שנצפתה אצל שימפנזים הלוקים במחלת לב היא שגורמת לבעיות הלב, אבל יכול להיות שהיא גם מסייעת ללב לפעול.

לפי תיאוריה אחרת, ייתכן שעצם הלב משמשת כסוג של תמיכה ללב, ומסייעת ללב לשמור על מבנהו. כך או אחרת, אין זה מסביר מדוע לרוב החיות אין עצם לב. כמו כן, גודלה של עצם הלב יכול להיות קטן מסנטימטר, מה שקרוב לוודאי לא עוזר לתמוך במבנה של לב גדול.

ישנם מדענים שהעלו סְברה שלפיה עצמות הלב היו נפוצות יותר לפני אלפי שנים, אך במהלך האבולוציה הן הפכו פחות נחוצות. תיאוריה נוספת היא שהלחץ המתמשך שהלב נתון בו, עשוי להיות הגורם להתפתחות עצם הלב. זה עשוי להסביר מדוע עצם הלב נפוצה יותר לפעמים בקֶרֶב חיות מבוגרות יותר. ישנן תיאוריות רבות נוספות להתפתחות עצם הלב, וככל הנראה ישנן עוד תיאוריות שאפילו טרם חשבנו עליהן!

סיכום

לסיכום, במחקרנו גילינו כי לחֵלֶק מהשימפנזים יש עצם לב, בפרט לשימפנזים הלוקים בפיברוזיס של הלב. את עצם הלב בשימפנזים ניתן למצוא הן בזכרים הן בנקבות, ובקֶרֶב פרטים צעירים ומבוגרים כאחד. גילינו גם כי סביב העצמות יש סחוס, מה שמצביע על האפשרות כי עצם הלב התפתחה מסחוס. המחקר שערכנו סייע לשפר את הבנתנו בנוגע לעצם הלב, ללבבות השימפנזים ולמחלות לב.

ימים ספורים לאחר שפרסמנו את מחקרנו, התפרסם מחקר מלהיב אחר שבו התגלו תאי עצם בלבבותיהם של כמה אנשים [7]. כפי שקורה במחקרים רבים, גם המחקר שלנו מותיר כמה שאלות חשובות ללא מענה. כיצד ומדוע מתפתחת עצם הלב? למה ניתן למצוא אותה אצל זַנִּים מסוימים ולא בזנים אחרים? מדוע היא נמצאת לפעמים אצל חיות מבוגרות, או חיות הלוקות בבעיות לב, אבל לא בלבבות צעירים ובריאים? כדי לסייע למצוא את התשובות, עָלֵינו לערוך מחקרים נוספים בעתיד. גילוי עצם חדשה בזן הוא מאורע נדיר. זוהי תגלית מדעית מלהיבה, המעלה את השאלה: האם ישנן חיות נוספות, לרבּוֹת בני אדם מסוימים, שיש להן עצמות מסתוריות נוספות שעדיין לא גילינו?

מילון מונחים

מִיקְרוֹ-טוֹמוֹגְרַפְיָה ממוחשבת (Computed Micro- tomography (Micro-CT)): ↑ שיטת דימוּת העושה שימוש בקרני רנטגן כדי לשקֵּף דברים בתלת-ממד, בהגדלה משמעותית מאוד.

עצם הלב (Os Cordis): ↑ עצם שמתפתחת בלב.

הִיסְטוֹלוֹגְיָה (Histology): ↑ חֵקֶר הָרְקָמוֹת. תחום מחקר שבו משתמשים במיקרוסקופים במטרה לחקור את המבנים הקטנים המצויים בגוף, ואת הַתָּאים שבו.

סְחוּס (Cartilage): ↑ רקמה חשובה בגוף המְּספקת לו תמיכה. רכה וגמישה יותר מאשר עצם.

פִיבְּרוֹזִיס אִידְיוֹפָּתִי של שריר הלב (Idiopathic Myocardial Fibrosis): ↑ הפרעה בלב שאין לה סיבה ידועה, הגורמת להתעבּוּת רקמת הלב ולהצטלקותה, ועלולה לגרום למוות בטרם-עת.

הצהרת ניגוד אינטרסים

המחברים מצהירים כל המחקר נערך בהעדר כי קשר מסחרי או פיננסי שיכול להתפרש כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.

תודות

המחבּרים מבקשים להודות לחֶברה לאנטומיה על העזרה במימון עבודה זו במתן מענק ליישׂוּג הציבור ל-Catrin, שכותרתו ’אנטומיה לכול – מנגישׁים אנטומיה’. אנו גם רוצים להודות לאיגוד המדע הבריטי (BSA) ולאוניברסיטת נוטינגהם, על שהעניקו ל- Catrin את מענק המחקר לתקשורת מטעם איגוד המדע הבריטי לשנת 2019. אנו מבקשים להודות לכל מחבּרי המאמר המקורי: Moittié, S., Baiker, K., Strong, V., Cousins, E., White, K., Liptovszky, M., Redrobe, S., Alibhai, A., Sturrock, C.J. ו-Rutland, C.S. זהו שיתוף פעולה בין אוניברסיטת נוטינגהם לגן החיות טוויקרוֹס ומיזם ’לב קופי-האדם’.

הצהרת כלי בינה מלאכותית

טקסט חלופי הנלווה לאיורים במאמר זה נוצר על ידי פרונטירז בסיוע כלי בינה מלאכותית, ונעשו מאמצים על מנת להבטיח את דיוקו, כולל בדיקה על ידי כותבי המאמר כאשר הדבר התאפשר. אם ברצונכם לדווח על בעיה, אנו צרו איתנו קשר.

הערות שוליים

1. ↑אם אתם מעוניינים ללמוד עוד על אודות לבבות, רְאו מאמר מוקדם שלנו בפרונטירז – מדע לצעירים: איך מְתקנים לב שבור – גֶּנֶטִיקה של מחלות~לב.