6 דקות
בואו נפתח עם תמונת דמיון קטנה. דמיינו תא בקוטר של מטר אחד — מבנה ענק, בגודל חדר. כל החומר התורשתי שלנו, כל האברונים, כל תגובות חילוף החומרים — הכול בתוך מבנה אחד ומוגזם כזה. אבל בפועל זה פשוט לא ייתכן. הממברנה של תא כזה לא תספיק להכניס חומרים ולפנות פסולת במהירות מספקת לכל יחידת נפח. וזה בדיוק העיקרון שמסביר מדוע גוף האדם בנוי מ-37 טריליון תאים קטנים, ולא מתא אחד ענק. ככל שתא קטן יותר, יחס שטח הממברנה לנפח גדול יותר — ועבודת התא יעילה יותר.
עכשיו בואו נניח את הבסיס התיאורטי. תורת התא גובשה במשך המאה ה-19 וכוללת 3 עקרונות מרכזיים. ראשון — כל יצור חי בנוי מתא אחד או יותר. שני — התא הוא יחידת החיים הקטנה ביותר, כלומר היחידה המסוגלת לבצע בכוח עצמה את כל תהליכי החיים הבסיסיים. שלישי — כל תא נוצר מתא קיים בחלוקה. ומה שמשתף את כל התאים, ללא יוצא מן הכלל, הוא 4 מרכיבים: ממברנה תאית, ציטופלזמה, חומר תורשתי מסוג DNA, ורבוזומים. כדאי לעצור כאן ולציין: נגיף אינו תא. אין לו ממברנה תאית עצמאית, אין לו רבוזומים, ואין לו חילוף חומרים עצמאי. הוא זקוק לתא חי כדי להתרבות.
כשמדברים על עולם התאים, חשוב להבין שישנם 2 סוגים עיקריים. בפרוקריוטים — חיידקים הם הדוגמה הקלאסית — אין גרעין תחום. ה-DNA שוכן באזור הנוקלאויד בלי ממברנה עוטפת. בנוסף, לחיידקים יש דופן תא מפפטידוגליקן. תפיסה שגויה נפוצה היא לחשוב שלחיידקים אין DNA או רבוזומים — אבל יש להם גם וגם, רק בארגון שונה מאשר בתאים האוקריוטיים. לעומתם, באוקריוטים — תאי בעלי חיים ותאי צמחים — ה-DNA מאוחסן בגרעין תחום, עטוף במעטפת כפולה.
ומה יש בתוך התא האוקריוטי? בואו נעבור על האברונים המרכזיים ונבין איך המבנה של כל אחד מהם מתאים לתפקידו. הגרעין עטוף מעטפת כפולה עם נקבוביות המאפשרות מעבר מבוקר של RNA וחלבונים. תפקידו לאחסן מידע תורשתי ולבקר ביטוי גנים. חשוב להדגיש: הגרעין אינו מייצר אנרגיה — זו טעות נפוצה. הפקת ATP היא תפקיד המיטוכונדריון. בתוך הגרעין נמצא הגרעינון, שתפקידו לייצר תת-יחידות רבוזום.
הרבוזום הוא מבנה שכדאי להכיר לעומק, כי הוא מאפיין ייחודי. הרבוזום הוא מבנה חלבון-RNA חשוף לגמרי — אין לו ממברנה בשום מצב, בין שהוא חופשי בציטוזול ובין שהוא קשור לרשתית הגרנולרית. רבוזום חופשי בציטוזול מייצר חלבון שיישאר בתא. רבוזום קשור לרשתית הגרנולרית מייצר חלבון שמיועד להפרשה או לממברנה. אם רואים בתא ריבוי רבוזומים על הרשתית הגרנולרית ותפוח גולג'י מפותח — סביר שתפקיד התא הוא הפרשת חלבונים, בדיוק כמו תא לבלב המפריש אנזימי עיכול.
הרשתית האגרנולרית, לעומת זאת, חסרת רבוזומים, ותפקידה בניית שומנים ופירוק רעלים. הליזוזום שומר על סביבה חומצית — pH נמוך — שבה פועלים אנזימים הידרוליטיים לפירוק תוך-תאי. והמיטוכונדריון — עם 2 ממברנות, הפנימית מקופלת לקריסטות — הוא אתר הנשימה התאית והפקת ATP.
עכשיו נעבור להשוואה בין תאים צמחיים לתאי בעלי חיים. שניהם אוקריוטים, אבל יש ביניהם הבדלים מבניים חשובים. לתא הצמחי 3 מבנים שאינם בתא בעל חיים. ראשון — דופן תאית קשיחה מתאית, שמספקת צורה ותמיכה. חשוב: הדופן חדירה לכמעט כל דבר, והברירנות היא תפקיד הממברנה שמתחתיה. שני — כלורופלסטים לפוטוסינתזה. שלישי — וואקוואולה מרכזית גדולה שאוגרת מים ומומסים, ולחצה על הדופן — לחץ הטורגור — מחזיק את הצמח העשבוני זקוף.
טעות נפוצה היא לחשוב שלתא הצמחי אין מיטוכונדריונים. כל תא צמחי חי נושם — גם בחושך כשאין פוטוסינתזה — ולכן חייבים לו מיטוכונדריונים. הכלורופלסט אינו מחליף אותם. ומה לגבי תא שיש בו דופן תאית ווואקוואולה מרכזית אבל אין בו כלורופלסטים? זה עדיין יכול להיות תא צמחי — תאי שורש של הצמח חיים בחושך וחסרי כלורופלסטים, בעוד שדופן מתאית ווואקוואולה מרכזית הן מאפיינים צמחיים כלליים.
לסיום, בואו נדבר על אחת התיאוריות המרתקות בביולוגיה של התא — תיאורית האנדוסימביוזה. המיטוכונדריון והכלורופלסט חולקים 2 תכונות שמבחינות אותם משאר האברונים ומצביעות על מקור פרוקריוטי. ראשון — שניהם עטופים 2 ממברנות. הפנימית נותרת מממברנת החיידק הקדמון, החיצונית היא ממברנת השלפוחית שבה נבלע. שני — שניהם נושאים DNA טבעתי משלהם ורבוזומים דמויי פרוקריוט, ומתרבים בחלוקה עצמאית בלי תלות בחלוקת התא. הם אינם נוצרים מחדש — רק מתחלקים.
האוסף הזה של עדויות מצביע על מקור פרוקריוטי: חיידקים עצמאיים שנבלעו בתא קדמון ולא עוכלו, אלא שרדו בשיתוף פעולה. ודוגמה יפה ליישום עקרון זה: תאי שריר הלב פועלים ללא הפסק לאורך כל החיים. מה נצפה למצוא בהם ביחס לתאי עור? מיטוכונדריונים רבים בהרבה, מפני שפעילות שריר מתמשכת דורשת אספקה גבוהה של ATP בנשימה תאית, ומספר המיטוכונדריונים משקף את הדרישה האנרגטית. זהו עיקרון שמבטא יפה את הרעיון שבכל אברון ובכל תא — המבנה תמיד משרת את התפקיד.