צינור שעובר דרך הגוף
מהפה ועד פי הטבעת, מערכת העיכול היא צינור ארוך אחד, פתוח בשני קצותיו. מזון שנמצא בתוכו עוד לא באמת בתוככם: הוא במנהרה שעוברת דרככם, כמו שהחור אינו חלק מהסופגנייה. כדי להשתמש בארוחה, הגוף צריך להעביר אותה דרך דופן הצינור אל הדם, והדופן הזאת מעבירה רק מולקולות קטנות. לחם, בשר וחמאה עשויים ממולקולות גדולות מאוד: עמילן, חלבונים ושומנים. עיכול הוא העבודה של חיתוכן לחתיכות קטנות מספיק כדי לעבור.
הצינור הוא הפה, הוושט, הקיבה, המעי הדק והמעי הגס, שמסתיים בחלחולת. לצידו יושבים שלושה איברים ששופכים לתוכו מיצים: בלוטות הרוק, הלבלב, והכבד עם כיס המרה שלו.
נסו: השאירו את ארוחה על שלושתם יחד והזיזו את זמן מאז האכילה מ־0 ל־3 שעות ואז ל־12, למחרת בבוקר. הסתכלו איפה נמצאות נקודות המזון, וכמה מהר מתכווצות אלה שבמעי הדק.
הפה והקיבה
הלעיסה מפרקת את המזון לעיסה שיש לה שטח פנים גדול יותר שהמיצים יכולים לעבוד עליו. הרוק מרטיב אותה, והאנזים שבו, עמילאז, מתחיל מיד לחתוך עמילן, ולכן לחם שמחזיקים בפה דקה מתחיל לקבל טעם מתוק. אחר כך הבליעה מגיעה לקיבה בתוך כשמונה שניות, כשטבעת של שריר מתכווץ נעה לאורך הוושט ודוחפת אותה למטה.
הקיבה היא שק שרירי שנמתח ומכיל ליטר ויותר. הרירית שלה מפרישה חומצה מלחית, חזקה מספיק כדי להרוג את רוב החיידקים שמגיעים עם המזון, ופפסין, אנזים שמתחיל לחתוך חלבונים ופועל הכי טוב בחומצה. גלי התכווצות עוברים על החלק התחתון שלה כשלוש פעמים בדקה ושוחקים את המזון אל מול המוצא הסגור, שוער הקיבה, עד שהוא נעשה דייסה סמיכה שנקראת כימוס. רק אז השוער מעביר אותה הלאה, כמה מיליליטרים בכל פעם.
אם כן, הקיבה היא בעיקר מחסן וטחנה. מעט מאוד נספג בה; אלכוהול וכמה תרופות הם יוצאי דופן.
נסו: הזיזו את זמן מאז האכילה מ־0 לשעה אחת. רוב הארוחה עדיין בקיבה, הנקודות נעשות דייסתיות, ואלה שיוצאות ראשונות מצטופפות למטה ליד המוצא.
המעי הדק עושה את העבודה
כמעט כל העיכול והספיגה מתרחשים במעי הדק, צינור בעובי של אצבע ובאורך של כמה מטרים, מקופל הלוך ושוב בבטן. בקטע הראשון שלו, התריסריון, הכימוס פוגש שני מיצים. הלבלב שולח אנזימים לכל סוגי המזון, יחד עם ביקרבונט שמנטרל את החומצה שבאה מהקיבה, כדי שהאנזימים של המעי, שפועלים הכי טוב במים ניטרליים, יוכלו להתחיל לעבוד. הכבד מייצר מרה, שנאגרת ומתרכזת בכיס המרה ונסחטת החוצה כשמגיע מזון. במרה אין אנזימים; התפקיד שלה הוא לפרק את השומן.
המזון עובר את המעי הדק בתוך שלוש עד חמש שעות בערך. גלים איטיים דוחפים אותו קדימה, וטבעות של שריר שמתכווצות ומשתחררות במקומן מערבבות אותו. הנקודות מתכווצות בדרך, רובן במטר או שניים הראשונים.
הצד הפנימי של המעי בנוי לספיגה. הרירית מקופלת לרכסים, הרכסים מכוסים בסיסיות, אצבעות בגובה של כמילימטר, ועל כל תא בסיסית יש אלפי מיקרו־סיסיות זעירות, פלומה שנקראת גבול המברשת. יחד הן יוצרות שטח של כשלושים מטרים רבועים, רצפה של חדר גדול, דחוס בצינור שאפשר להחזיק בשתי ידיים.
לחתוך את המזון לגודל המתאים
כל מולקולת מזון גדולה היא שרשרת של יחידות קטנות יותר, שמחוברות בקשרים שמים יכולים לפרק. בלי עזרה זה היה לוקח שנים. אנזימים עושים זאת ברגע, וכל סוג מתאים רק לסוג הקשר שלו:
- עמילן הוא שרשרת של מאות עד אלפי יחידות גלוקוז. עמילאז מהרוק ומהלבלב חותך אותו לזוגות של גלוקוז, ואנזימים על גבול המברשת מפצלים אותם לגלוקוז בודד.
- חלבונים הם שרשרות של חומצות אמינו. פפסין בקיבה, ואחריו טריפסין ואנזימים אחרים מהלבלב, חותכים אותם לחתיכות קצרות, ואנזימים על גבול המברשת מסיימים את העבודה וחותכים אותן לחומצות אמינו בודדות, או לזוגות ולשלשות שהתאים קולטים ומפצלים בפנים.
- שומן אינו מתערבב במים, ולכן אנזימים יכולים להגיע רק אל פני השטח של טיפה גדולה. מלחי המרה מצפים אותה ומפרקים אותה לטיפות קטנות, וכך שטח הפנים גדל מאוד. אחר כך ליפאז מהלבלב חותך כל מולקולת שומן לחומצות שומן ולשארית של גליצרול.
נסו: בחרו דופן המעי תחת התקרבות לדופן המעי, ואז בחרו אורז (עמילן), אחר כך עוף (חלבון) ואחר כך חמאה (שומן). כל סוג מזון מגיע מצד משלו; הסתכלו איזה אנזים פוגש אותו ומה יוצא ממנו.
אל הדם, או אל הלימפה
התאים של הסיסיות קולטים את החתיכות. גלוקוז נכנס יחד עם נתרן דרך נשא בקרום התא, ויוצא מהצד השני אל הדם; לחומצות האמינו יש נשאים משלהן. שאר הדרך היא דיפוזיה: בכל סיסית יש רשת של נימי דם ממש מתחת לפני השטח. הדם שמנקז את המעי לא חוזר ישר ללב. הוא מתאסף אל וריד השער ועובר קודם דרך הכבד, שאוגר חלק גדול מהסוכר, בונה חלבונים מחומצות האמינו ומסלק כל דבר מזיק, לפני שהדם ממשיך אל שאר מחזור הדם.
השומן הולך בדרך אחרת. חומצות השומן חומקות דרך קרום התא, ובתוך התא הן נבנות מחדש לשומן ונארזות עם חלבון בטיפות שנקראות כילומיקרונים. הטיפות האלה גדולות מכדי להיכנס לנימי הדם, ולכן הן נכנסות אל כלי הלימפה המרכזי שעובר לאורך כל סיסית. הלימפה נושאת אותן למעלה דרך בית החזה ושופכת אותן אל וריד גדול ליד הצוואר, כך שרוב השומן מגיע לדם בלי לעבור קודם דרך הכבד. אחרי ארוחה שמנה יש כל כך הרבה טיפות, שהלימפה שיוצאת מהמעי נראית חלבית; מכאן השם הלועזי של כלי הלימפה הזה, לקטאל, “חלבי”.
נסו: כשהתקרבות לדופן המעי על דופן המעי וארוחה על שלושתם יחד, עקבו אחרי החרוזים. הסוכרים המוזהבים וחומצות האמינו הצבעוניות נעלמים אל נימי הדם האדומים ומתרחקים לאורך הווריד; השומן יוצא מהסיסית כטיפה בהירה שגולשת במורד כלי הלימפה המרכזי אל כלי הלימפה שמתחת.
למה שומן נשאר זמן רב יותר
הקצב שבו הקיבה מתרוקנת נשלט מהתריסריון. כששומן וחלבון מגיעים אליו, התאים שלו משחררים הורמונים, ובראשם כולציסטוקינין, שגורמים לכיס המרה וללבלב לפעול ומעכבים את השוער, כך שהקיבה מוציאה את המזון לאט יותר. זה הגיוני: השומן דורש את רוב העבודה במעי הדק, והמעי נותן לעצמו זמן לעשות אותה. ארוחה שנשארת זמן רב יותר בקיבה היא גם אחת הסיבות לכך שנשארים שבעים זמן רב יותר.
בסצנה, הקיבה מוציאה חצי מארוחת אורז בתוך כ־1.3 שעות, חצי מארוחת עוף בתוך 1.8 שעות וחצי מארוחת חמאה בתוך 2.8 שעות. האורז נספג ברובו בתוך כשלוש שעות, והשומן רק אחרי שש או שבע.
נסו: העבירו את זמן מאז האכילה ל־3 שעות ועברו בארוחה בין אורז (עמילן) לחמאה (שומן). האורז כמעט כולו יצא מהקיבה; כמעט חצי מהחמאה עדיין שם. התרשים מראה את כל היממה לכל אחת מהן.
המעי הגס
מה שמגיע למעי הגס הוא מה שהמעי הדק לא הצליח לנצל: בעיקר סיבים תזונתיים מצמחים, עם אחוזים ספורים מהעמילן, מהחלבון ומהשומן, והרבה מאוד מים. בכל יום נכנסים למערכת העיכול כתשעה ליטרים של נוזלים, ממה ששותים ומכל המיצים שהיא מייצרת; המעי הדק מחזיר את רובם, והמעי הגס את רוב השאר, וכך השאריות נעשות צואה מוצקה.
המעי הגס רחב יותר, מכונס לכיסים, ואיטי: המזון שוהה בו יום עד שלושה ימים. הוא גם ביתם של טריליוני חיידקים שניזונים מהסיבים שאנחנו לא מסוגלים לעכל ומייצרים מהם חומרים מועילים. השותפים האלה הם סיפור בפני עצמו, שמסופר בהמיקרוביום וסימביוזה; ומה שבוחרים לאכול מלכתחילה הוא הנושא של תזונה.
נסו: הזיזו את זמן מאז האכילה ל־12 שעות, למחרת בבוקר. המזון כבר נספג מזמן, ורק שארית חומה קטנה עדיין זוחלת לאורך המעי הגס.
מה המודל הזה משמיט
הסצנה מראה ארוחה אחת במעי ריק. ארוחות אמיתיות חופפות זו את זו, והזמן שארוחה לוקחת משתנה מאוד: המספרים כאן אופייניים לאדם מבוגר ובריא ובאים ממודל פשוט, לא ממדידה. הקיבה מוציאה את הארוחה לאורך עקומה חלקה שהותאמה למדידות של התרוקנות הקיבה; כל חלק ממנה עובר אחר כך את המעי הדק בתוך שעתיים וחצי עד ארבע וחצי שעות; וכל מרכיב תזונתי נספג לאורכו בקצב שנבחר כך שרוב הספיגה תהיה במחצית הראשונה שלו. קיבות אמיתיות מרוקנות נוזלים מהר יותר ממוצקים וממיינות את מה שהן מוציאות לפי גודל החלקיקים; משקאות ממותקים, סיבים, גודל הארוחה ופעילות גופנית משנים כולם את הזמנים.
כל ארוחה מייצגת מזון שעשוי ממרכיב תזונתי אחד. באורז יש גם קצת חלבון, בעוף קצת שומן, ואף אחד לא אוכל חמאה לבדה. הארוחה המעורבת מניחה שהעמילן, החלבון והשומן שבה יוצאים מהקיבה יחד. המים, הוויטמינים והמינרלים וההורמונים שמכוונים את העיכול לא מופיעים במודל, וגם לא חיידקי המעי.
מערכת העיכול מצוירת קטנה ופשוטה מבמציאות: המעי הדק מקופל לצינור של פחות משני מטרים, כשהאמיתי ארוך כמה מטרים, והחיידקים שבמעי הגס לא מוצגים. על דופן המעי, הסיסיות מצוירות גדולות פי מאות מבמציאות והמולקולות גדולות בערך פי מיליון, כדי ששתיהן ייראו יחד, והתנועה שלהן מואטת פי אלף. שרשרות עמילן אמיתיות ארוכות מאות יחידות, לא שמונה.