גן חיות בטיפה
שאבו צנצנת מים מבריכה, תנו להם לשקוע, והם ייראו כמעט צלולים, אולי ירקרקים מעט. שימו טיפה אחת מתחת למיקרוסקופ, והיא צפופה. דברים גולשים, מסתחררים, זוחלים ומזנקים. חלקם ירוקים, חלקם כמו זכוכית, חלקם שעירים, ולאחד יש שמונה רגליים.
הראשון שראה את זה היה אנטוני ואן לוונהוק, סוחר בדים מהעיר דלפט שליטש בעצמו עדשות זעירות. בשנות ה־1670 הוא הביט במי גשם ובמי בריכה, וכתב לחברה המלכותית בלונדון על “החיות הקטנטנות” שמצא, רבות וקטנות כל כך שבהתחלה איש לא האמין לו. הוא גילה עולם שלם של חיים שקטנים מכדי שהעין תראה אותם: תאים בודדים שחיים בכוחות עצמם, ובעלי חיים קטנים מגרגר חול.
הסצנה מציבה שישה מהם בטיפה אחת: אמבה, סנדלית (Paramecium), אאוגלנה, צורנית (דיאטום), גלגלית (רוטיפר) ודוב מים (טרדיגרד), ומסביבם חיידקים, אצות ירוקות קטנות, חוט של האצה ספירוגירה וגרגרי פסולת. כולם מצוירים בגודלם האמיתי זה ביחס לזה.
איך המיקרוסקופ מראה אותם
בהגדלה פי 10 הטיפה כולה נכנסת למבט, כיפה של מים ברוחב של כ־6 מילימטרים, וכל מה שבתוכה הוא נקודה זעירה. כשמעלים את ההגדלה, הטיפה גדלה סביב היצור שאתם עוקבים אחריו. מיקרוסקופ לא מראה יותר מהטיפה ככל שהוא מגדיל; הוא מראה חלק קטן והולך שלה, מוגדל כך שימלא את אותו עיגול של אור.
גודל החלק הזה נקבע בעינית. בתוכה יש טבעת, צמצם השדה, ברוחב של כ־20 מילימטרים, והעדשה השיפעית שמתחת מגדילה אליה את הזכוכית. עם עינית רגילה שמגדילה פי 10, החלק של הזכוכית שאתם רואים הוא בערך 200 מילימטרים חלקי ההגדלה הכוללת: 5 מ“מ בהגדלה פי 40, 2 מ”מ פי 100, חצי מילימטר פי 400 וחמישית מילימטר פי 1,000. התרשים שליד הסצנה מסמן את הרוחב הזה על סרגל.
נסו: לחצו על פי 10, פי 40, פי 100, פי 400 ופי 1,000 תחת הגדלה (חזקות של עשר). שימו לב לריבועים המסורטטים שגדלים: בהגדלה פי 1,000 ריבוע אחד של הרשת הדקה ביותר, מאית מילימטר, רחב יותר מאורכו של חיידק.
מעבר להגדלה של כפי 1,000 מיקרוסקופ אור לא מראה פרטים חדשים, כי האור עצמו גס מכדי להבחין במשהו קטן מכחמישית מיקרומטר. המאמר מיקרוסקופים מראה למה, ואיך מיקרוסקופי אלקטרונים עוקפים את המגבלה.
הגדלים זה לצד זה
מיקרומטר (µm) הוא אלפית מילימטר. ביחידות האלה הטיפה מכילה:
- חיידקים, באורך של כ־2 מיקרומטרים;
- אאוגלנה, כ־50 מיקרומטרים;
- צורנית, כ־60 מיקרומטרים (רוב המינים בין 20 ל־100);
- סנדלית, כ־250 מיקרומטרים, רבע מילימטר;
- גלגלית, כ־300 מיקרומטרים כשהיא מתוחה;
- דוב מים, כ־350 מיקרומטרים;
- אמבה, כ־500 מיקרומטרים, חצי מילימטר.
העין בלי עזרה מבחינה בקושי בדבר שרוחבו עשירית מילימטר, כשהוא מוחזק במרחק קריאה. לכן אמבה, סנדלית או דוב מים הם נקודה לבנה שבקושי רואים בצנצנת שמחזיקים מול האור, וכל השאר בלתי נראה.
ההפתעה היא במספר התאים. האמבה, הסנדלית, האאוגלנה והצורנית הן כל אחת תא אחד. הגלגלית ודוב המים הם בעלי חיים עם פה, מעי, שרירים ועצבים, הבנויים מכאלף תאים כל אחד. ובכל זאת האמבה, תא יחיד, גדולה משניהם. הגודל לא מגלה כמה תאים יש למשהו.
נסו: תחת עקבו אחרי בחרו אמבה ואחר כך גלגלית, בהגדלה פי 100. האמבה היא תא אחד; הגלגלית, הקטנה ממנה, בנויה מכאלף.
תא אחד שעושה הכול
ארבעת התאים הבודדים אינם חיידקים. חיידקים קטנים מהם בהרבה ואין להם גרעין (ראו חיידקים). לכל אחד מהם יש גרעין, מיטוכונדריה ותאי־משנה אחרים עטופים בקרום, כמו התאים בגוף שלכם (ראו תאים). ביולוגים קוראים לאאוקריוטים חד־תאיים כאלה פרוטיסטים. כל אחד מהם צריך לעשות לבדו את כל מה שבעל חיים שלם עושה: למצוא מזון, לנוע, להיפטר מפסולת ולשמור על מאזן המים שלו.
הם נעים בשלוש דרכים שונות. לאמבה אין צורה קבועה. היא דוחפת החוצה בליטות שנקראות רגליים מדומות, והפנים הנוזלי שלה זורם קדימה אל תוכן בזמן שהחלק האחורי נמשך פנימה, כך שהתא כולו זורם על פני המשטח במהירות של כמה מיקרומטרים בשנייה. הסנדלית מכוסה באלפי ריסים, שערות קצרות שמכות בגלים שעוברים לאורך גופה כמו רוח על שדה חיטה; הם חותרים אותה קדימה במהירות של כמילימטר בשנייה, כמה מונים מאורכה, והיא מסתובבת תוך כדי. לאאוגלנה יש שוט ארוך אחד, שוטון, שמושך אותה קדימה. לצורנית אין שום דבר שבולט ממנה: היא גולשת לאט כשהיא פולטת ריר דביק דרך הרפה, חריץ לאורך שריון הזכוכית שלה.
כל הארבעה חיים במים מתוקים, וזו בעיה. פנים התא מלוח יותר ממי הבריכה, ולכן מים מחלחלים פנימה כל הזמן באוסמוזה, ותא בלי דופן היה מתנפח ומתפוצץ. לאמבה, לסנדלית ולאאוגלנה יש חלולית מתכווצת, שלפוחית שמתמלאת במים העודפים וסוחטת אותם החוצה כל כמה שניות. לסנדלית יש שתיים כאלה, בצורת כוכב, עם תעלות שאוספות מים מכל התא.
נסו: עקבו אחרי סנדלית בהגדלה פי 400 והזיזו את צפייה באכילה מעט ממבחוץ. גופה נעשה שקוף כזכוכית, ותוכלו לראות את החלוליות המתכווצות שלה מתמלאות ומתרוקנות לסירוגין בזמן שהריסים מכים בגלים.
ציידים, רועים וגננים
הם גם ניזונים בדרכים שונות, וזה מה שמראה סוף התנועה של צפייה באכילה.
האמבה היא ציידת. כשהיא נוגעת במשהו שאפשר לאכול, אצה או אפילו סנדלית, שתי רגליים מדומות זורמות סביבו ונפגשות מעברו השני, וסוגרות אותו בתוך בועה של קרום שנקראת חלולית מזון, ושם אנזימים מעכלים אותו. אכילה כזאת, בבליעה, נקראת פגוציטוזה, ותאי הדם הלבנים שלכם משתמשים בה כדי לבלוע חיידקים.
הסנדלית היא רועה. שקע דמוי משפך בצדה, חריץ הפה, מרופד בריסים שגורפים זרם של מים וחיידקים אל פי התא. החיידקים מצטברים בחלולית מזון חדשה, שנצבטת ונישאת סביב התא בזמן שהיא מתעכלת; חלולית חדשה נוצרת כל כמה דקות.
האאוגלנה והצורנית הן גננות: הן מייצרות את המזון שלהן בעצמן. הכלורופלסטים הירוקים של האאוגלנה והזהובים־חומים של הצורנית משתמשים באור השמש כדי להפוך פחמן דו־חמצני ומים לסוכר, כמו שצמחים עושים. האאוגלנה אוגרת את מה שהיא מייצרת כגרגירים של סוכר דמוי עמילן, פרמילון; הצורנית אוגרת טיפות של שמן. לאאוגלנה יש גם כתם עין אדום ליד בסיס השוטון, שמצל על נקודה רגישה לאור מצד אחד, כך שהתא יודע מאיפה בא האור ושוחה אליו. בחושך היא יכולה לספוג מזון מהמים במקום.
הצורניות חשובות הרבה מעבר לטיפה. הן חיות בכל ים ואגם, ויחד הן מייצרות כחמישית מהחמצן שנוצר על פני כדור הארץ בכל שנה. שריון הזכוכית שלהן בנוי משני חצאים שמתאימים זה לזה כמו קופסה ומכסה. כשצורנית מתחלקת, כל תא בת שומר חצי אחד ובונה בתוכו חצי חדש, קטן מעט, כך שהאוכלוסייה מתכווצת לאט עד שסבב של רבייה זוויגית מחזיר את הגודל המלא.
נסו: עקבו אחרי אאוגלנה או צורנית בהגדלה פי 1,000 והזיזו את צפייה באכילה עד אכילה. הכלורופלסטים שלהן זוהרים והמזון האגור מופיע גרגיר אחר גרגיר.
בעלי חיים קטנים מנקודה בסוף משפט
הגלגלית ודוב המים הם בעלי חיים, ולכל אחד יש מוח, מעי ושרירים, דחוסים בפחות מחצי מילימטר.
הגלגלית נאחזת בזכוכית באצבעותיה ומרימה את העטרה שלה, שני דיסקים שבשוליהם ריסים. הריסים מכים בגל שמקיף כל דיסק, כך שהם נראים כמו שני גלגלים מסתובבים. הם מושכים מערבולת של מים אל הפה, ובתוך הראש מערכת לסתות קשות, המסטקס, טוחנת את החיידקים והאצות שנתפסו. גלגליות רבות שומרות על מספר תאים זהה לגמרי לאורך כל חייהן הבוגרים. המין שבסצנה, גלגלית בדלואידית, מפורסם מסיבה אחרת: מעולם לא נמצאו בו זכרים, והנקבות מתרבות לבדן כבר עשרות מיליוני שנים. היא גם יכולה להתייבש לגמרי ולחזור לחיים כשהמים חוזרים.
דוב המים מדדה על שמונה רגליים קצרות ועבות, שכל אחת מהן מסתיימת בטפרים מאונקלים. הוא ניזון כשהוא דוחף שני סטילטים חדים מהפה אל תוך תא של צמח, כמו תא אחד בחוט הספירוגירה, ואז שואב את תוכן התא בעזרת הלוע השרירי שלו. דובי המים הם אלופי ההישרדות: כשביתם מתייבש הם מכנסים את רגליהם, מאבדים כמעט את כל המים שלהם ומצטמקים לקליפה יבשה שנקראת “חבית”. במצב הזה הם שרדו הקפאה עד קרוב לאפס המוחלט, חימום מעל נקודת הרתיחה ואפילו חשיפה לריק של החלל, והם מתעוררים שוב כשמרטיבים אותם.
נסו: עקבו אחרי דוב מים בהגדלה פי 400 והזיזו את צפייה באכילה ממבחוץ עד אכילה. שימו לב לסטילטים שחודרים לתא האצה, לסרט הירוק שבתוכו שמתכווץ ונעלם, ולמעי של דוב המים שמוריק.
מי אוכל את מי
כשמחברים הכול, הטיפה היא רשת מזון קטנה. חיידקים ניזונים מחומר מת וממזון מומס; הסנדלית והגלגלית אוכלות חיידקים; האאוגלנה, הצורנית והאצות הירוקות מייצרות מזון מאור; האמבה אוכלת אצות ופרוטיסטים קטנים ממנה; דוב המים מוצץ אצות. בעלי חיים גדולים יותר בבריכה, מפרעושי מים ועד ראשנים ודגים צעירים, אוכלים את כולם. כמעט כל החיים בבריכה נשענים על דברים שאי אפשר לראות.
מה המודל הזה משאיר בחוץ
הסצנה מציירת כל יצור בגודל הטיפוסי של פרט בוגר, אבל פרטים אמיתיים שונים זה מזה: אורכה של אמבה יכול להיות כל דבר בין רבע לשלושה רבעים של מילימטר. ששת היצורים מוצבים קרוב זה לזה הרבה יותר ממה שטיפה אמיתית מחזיקה אותם בדרך כלל, כדי שאפשר יהיה להשוות ביניהם בהגדלה פי 100, והם שוחים, זוחלים ואוכלים במקום במקום לנדוד אל מחוץ למבט, כמו שיצורים אמיתיים עושים מהר מאוד. הסנדלית מתנדנדת במקום לדהור במהירות של מילימטר בשנייה.
הריסים והשוטונים מכים לאט פי כמה וכמה מהאמיתיים, כדי שאפשר יהיה לעקוב אחרי הגלים שלהם, ולסנדלית יש כ־1,500 ריסים במקום כמה אלפים. הצבעים חזקים ממה שמראה מיקרוסקופ אמיתי: רוב הפרוטיסטים כמעט שקופים, ורואים אותם בעיקר לפי קווי המתאר שלהם והגרגירים שבתוכם.
גם המיקרוסקופ מפושט. מיקרוסקופ אמיתי ממקד בכל פעם פרוסה דקה של הטיפה, כך שמה שמעליה ומתחתיה מטושטש, ומי בריכה נבדקים בדרך כלל מתחת לזכוכית כיסוי דקה, שמשטיחה את הטיפה. הסצנה מראה את כל העומק חד ומשאירה את הטיפה גלויה. שדה הראייה נקבע לפי הכלל המקובל, 200 מ“מ חלקי ההגדלה, לעינית שמגדילה פי 10; עיניות אחרות נותנות שדות רחבים או צרים מעט יותר.