סוכר, כולסטרול, אבץ, תרכובות זרחן - כל החומרים החיוניים האלה נשמרים בתאי הגוף בדיוק בכמות הנכונה. אפשר לשער, כי די בסוג אחד של משאבה מולקולרית אחת על פני השטח של התא כדי להבטיח שרמת החומרים תישאר קבועה: כאשר הריכוז של חומר מסוים בתא - כמו סוכר - יורד, המשאבות יעבדו באופן אינטנסיבי יותר, ויחזירו את הסוכר לרמה הרצויה.
בפועל, כפי שהראו מחקרים בשמרים, מתרחש דבר מוזר: התאים מכניסים לתוכם את החומרים המזינים באמצעות שני סוגים של משאבות - סוג אחד פועל ב"זמנים טובים", כאשר הריכוז מסביב לתא הוא גבוה, והסוג השני נכנס לפעולה ב"זמנים רעים", כאשר ריכוז החומרים נמוך. לשם מה נחוץ המנגנון הכפול הזה?
מחקר חדש של מדעני מכון ויצמן, שהתפרסם באחרונה בכתב-העת Science, עשוי לספק את התשובה. את המחקר ערכו במעבדתה של פרופ' נעמה ברקאי, מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית, החוקר הבתר-דוקטוריאלי ד"ר שגיא לוי, תלמיד המחקר משה כפרי, וטכנאית המעבדה מירי כרמי.
זה זמן רב ידוע, שכאשר רמת האבץ או תרכובות הזרחן בסביבתו של תא שמרים יורדת, מספר המשאבות של "הזמנים הרעים" על פני השטח של התא גדל פי 100. כאשר ריכוז החומרים עולה בחזרה, משאבות ה"זמנים הרעים" נסוגות, ובמקומן חוזרות לפני השטח של התא משאבות רבות מסוג "הזמנים הטובים".
המחקר החדש גילה, כי תאי שמרים שהכילו את משאבות "הזמנים הטובים" התכוננו טוב יותר למצב של רעב, וחזרו לעצמם בהצלחה רבה יותר לאחר שהרעב חלף, בהשוואה לתאים שבהם התקינו המדענים, באמצעות הנדסה גנטית, סוג אחד בלבד של משאבות, מסוג "הזמנים הרעים". מסקנת החוקרים הייתה, כי משאבות "הזמנים הטובים" פועלות כנראה כמנגנון איתות, אשר מזהיר את תא השמרים מפני הרעב המתקרב. התא, שמקבל התראה מראש, יכול לאגור את החומר החסר. ההכנה הזאת מסייעת לו גם לחזור לצמוח מחדש מהר יותר, עם תום תקופת הרעב.
מנגנון כפול זה, ובו שני סוגי משאבות, הוא ככל הנראה חלק ממנגנון בקרה רחב יותר, המאפשר לתא להתמודד עם תנודות באספקת חומרים מזינים. המנגנון החכם מעניק לתא יתרון הישרדותי, שסוג אחד בלבד של משאבה אינו מסוגל לאפשר לו.
אם מחקרים עתידיים יראו שהעיקרון תקף גם לגבי תאי אדם, ממצאים אלה עשויים להסביר כיצד שומר הגוף שלנו על רמות נכונות של חומרים מזינים ברקמות ובאיברים שונים. בנוסף, ייתכן כי פגמים במנגנון עשויים להיות מעורבים במחלות מטבוליות שונות, ולכן הבנה של הבקרה הכפולה עשויה להיות חיונית גם לחקר מחלות כאלה.
