הנס שפמן

הנס שְּפֵמָן (בגרמנית Hans Spemann, ‏ 27 ביוני 1869 - 9 בספטמבר 1941) היה רופא ואמבריולוג גרמני, חתן פרס נובל לפיזיולוגיה או לרפואה לשנת 1935 על גילויו את האפקט הידוע בשם "השראה עוברית" שמשמעותו - השפעה של חלקים שונים של העובר, המכוונת את התפתחותן של קבוצות תאים לרקמות ואיברים ספציפיים. שפמן כיהן גם כמנהל שותף במחלקה לביולוגיה של המכון על שם קייזר וילהלם בברלין ופרופסור לזואולוגיה באוניברסיטת פרייבורג. הנס שפמן נולד ב-1869 בשטוטגרט כבנם הבכור מבין ארבעה ילדים של המוציא לאור יוהאן וילהלם שפמן ואשתו ליזינקה, לבית הופמן. משפחת אביו, שמקורה היה בווסטפאליה כללה הרבה משפטנים ואילו במשפחת אמו רבים למדו מקצועות רפואיים. אחרי לימודים (1888-1878) בגימנסיה על שם אברהרד-לודוויג בשטוטגרט, בשנת 1888 עבד שפמן למשך שנה בעסק של אביו ואחר כך בשנים 1890-1889 שירת שירות צבאי סדיר ביחידת הוסרים בקאסל. בתום השירות עבד למשך כשנה במכירת ספרים בהמבורג. בשנת 1891 התחיל לימודי רפואה באוניברסיטת היידלברג. היה פעיל באגודת הסטודנטים "קרלסרוהנזיה". שפמן נמשך במיוחד על ידי כתביו של גתה ומחקריו של ארנסט הקל ושל קארל גגנבאור, מומחה באנטומיה השוואתית. כמו כן התיידד עם הזואולוג אוגוסט פאולי והביולוג והפסיכולוג גוסטף וולף שהתחיל ניסויים בתחום ההתפתחות העוברית של טריטונים ומצא שאם מסלקים עדשה בעין של טריטון במצב התפתחות, היא נבנית מחדש. בשנים 1894-1893 הוא עבר לתקופה של סטאז' קליני באוניברסיטת מינכן. בסופו של דבר העדיף שפמן לעזוב את העבודה הקלינית כדי להשתלם גם הוא במחקר הביולוגי. לשם כך עבד במכון הזואולוגי של אוניברסיטת וירצבורג. בשנת 1895 סיים תואר בזואולוגיה, בוטניקה ופיזיקה עם עבודות מחקר בהדרכתם של תואודור בוברי, יוליוס זקס ווילהלם רנטגן שהשפיעו באופן משמעותי על דרכו כמדען. שפמן הפך לתלמידו המועדף של בוברי. במסגרת עבודת הדוקטורט שלו בהדרכת בוברי חקר את שושלת התאים של התולעים הטפילים סטרונגילוס פרדוקסוס (Strongylus paradoxus). העבודה לשם דיפלומת ההוראה שלו דנה בחקר התפתחות האוזן התיכונה של הצפרדע. נשאר בהמשך מרצה באוניברסיטת וירצבורג עד שנת 1908. בשנת 1895 הנס שפמן התחתן בווירצבורג עם קלרה בינדר. בהמשך לזוג נולדו שני בנים בחורף 1896 בעת שהותו להסגר בבית הבראה לצורך החלמה משחפת, קרא שפמן את ספרו של אוגוסט וייסמן "Das Keimplasma. Eine Theorie der Vererbung. (הפלזמה הרביעייה: תאוריה של התורשה"). הוא כתב באוטוביוגרפיה שלו:"מצאתי תאוריה של התורשה וההתפתחות שנהגתה בפיקחות בלתי רגילה עד להשלכותיה הסופיות... היא הייתה לתמריץ למחקרי הניסויים". התוצאות במחקרים האמבריולוגיים היו סותרות: בשנת 1888 וילהלם רו, שהנהיג את המניפולציות הניסוייות של העובר כדי לגלות את חוקי ההתפתחות, ביצע שורה של ניסויים שבהם החדיר מחט חמה מאוד אל תוך אחד משני בלסטומרים כדי להרוג אותו. בהמשך צפה איך מתפתח הבלסטומר ששרד ומצא כי הוא הפך למחצית עובר. בשנת 1892 ביצע הנס דריש ניסויים דומים בקיפודי ים, אך במקום להרוג אחד משני הבלסטומרים, הוא הכניס כמה עוברים לתוך שפופרת וניענע אותה כדי להפריד בין התאים. בניגוד לממצאים של רו, הוא גילה שנוצרו עוברים שלמים אך קטנים יותר. הסיבה לפער זה יוחס לכך שדריש הפריד לחלוטין בין שני בלסטומרים ולא הרג אחד מהם כפי שעשה רו. חוקרים אחרים, כמו תומאס האנט מורגן ואוסקר הרטוויג ניסו להפריד בין שני תאים על מנת שימצאו הכרעה במחלוקת בין תומכי האפיגנזה (התפתחות והתמיינות בשלבים) ואלו של ה- פרה-פורמציה או הבריאה המוכנה מראש (לפיה הצורות הסופיות מצויות כבר מלכתחילה), אך לא הגיעו לתוצאות משביעות רצון. כמומחה בשיטות מיקרו-כירורגיות, בהמשך למחקריו על העין של הדו-חיים, תרומותיו של שפמן בשנים הראשונות של המאה ה-20 היו בעלות חשיבות ניכרת בתחום המורפוגנזה. לכן הוא נחשב לאחד החלוצים של המיקרו-כירורגיה. בשנים 1905-1897 שפמן ביצע את ניסויי "ההצרה" שלו: בעזרת שערת לנוגו מילדתו התינוקת מרגרטה (1903) הוא קישר בין שני בלסטומרים של עובר דו-תאי של סלמנדרה. באופן זה הוא יצר הפרדה בין שני החלקים. הוא הבחין שכל חלק התפתח בנפרד ויצר שני עוברים קטנים מהרגיל. אם ההיצרות של הקשר לא הייתה די הדוקה, שני העוברים היו מאוחדים זה עם זה. לפעמים נוצר אף עובר עם שני ראשים וזנב משותף. מישור החלוקה שיחק תפקיד מכריע באופן התפתחות העוברים. אם ההיצרות הפרידה את המחצית הבטנית (ונטרלית) של העובר מהמחצית הגבית (דורסלית), החצי העובר הגבי השלים גם את החצי החסר והתפתח לעובר. עובר זה היה קטן יותר, אך הכיל את כל החלקים החיוניים, ביחס כמותי נכון. חצי העובר הבטני התנוון ויצר ערימת תאים. מכאן התגלה שקיים הבדל בין שני האזורים. על סמך ניסויו שפמן דחה את תאוריית הבריאה המוכנה וגילה בסיס מסוים למושג השדה המורפוגנטי ששאל מפאול אלפרד וייס. ניסויים אלה של שפמן, כמו ניסויים קודמים שהוזכרו, הצביעו על קיומו של ויסות עצמי מסתורי של ההתפתחות העובר.. יכולת ויסות זו של העוברים פוחתת בשלבי התפתחות מאוחרים יותר. שפמן התמנה פרופסור לזואולוגיה ולאנטומיה השוואתית באוניברסיטת רוסטוק ובשנת 1914 מנהל שותף של המכון קייזר וילהלם לביולוגיה בדאהלם, ברלין (בימינו מכון מקס פלנק). שם ביצע את הניסויים שהקנו לו פרסום בעולם. בהשפעת מחקרים חדשים של וורן ה. לואיס ואתל בראון הארווי, פנה באותם הימים לחקר הגסטרולה והשתיל "שדה" תאים ("הקשר הקדמון") מעובר אחד למשנהו. הניסויים בהם הייתה מעורבת הילדה פרשולדט, אחרי נישואיה מנגולד, דוקטורנטית במעבדתו של שפמן בפרייבורג, התנהלו לאורך כמה שנים ופורסמו במלואם רק בשנת 1924. שפמן ומנגולד תארו אזור בעובר, שהשתלת חלקים ממנו לתוך עובר שני, יכול לארגן או לבצע "אינדוקציה" של רקמה עוברית ראשונית ללא קשר למיקום. שפמן קרא לאזורים האלה "מרכזים מארגנים" או Organisatoren, באנגלית organisers. מאוחר יותר הוא הוכיח שחלקים שונים של ה organiser יכולים ליצור חלקים שונים של העובר. למרות מודרניות מחקריו, המשיך שפמן להאמין בניתוחים תאורטיים "נאו-ויטליסטיים" דומים לאלו של דריש, גורוויץ' והרולד סקסטון באר. יחד עם זאת, מחקרים נוספים של יוהנס הולטפרטר, דורותי מ. נידהם וז'וזף נידהם, קונרד ודינגטון ואחרים, הראו שה"מארגנים" שנהרגים באמצעות הרתחה, קיבוע או הקפאה היו גם הם מסוגלים לגרום לאינדוקציה. המסקנה הייתה כי הגורמים המבקרים היו למעשה מולקולות אינרטיות, אך עד לשלהי המאה ה-20 הושגו מעט מאוד נתונים על טיב המנגנון של תהליך העברת האיתותים בתהליך האינדוקציה. אחרי 1919 היה שפמן לפרופסור לזואולוגיה באוניברסיטת פרייבורג כיורש של הקתדרה של הנס דופליין. בפרייבורג המשיך במחקריו עד שנת 1937 כשפרש לגמלאות והוחלף באחד מראשוני תלמידיו, אוטו מנגולד. נשא בהמשך את התואר פרופסור אמריטוס. בשנת 1928 ביצע לראשונה העברה של גרעיני תאים סומטיים בעוברים של דו-חיים, אחד השלבים הראשוניים אל עבר קלונינג. שפמן זכה בפרס נובל בשנת 1935. תורת האינדוקציה העוברית שלו באמצעות גורמים "מארגנים" מתוארת בספרו "התפתחות עוברית ואינדוקציה" (1938). הנס שפמן נפטר בפרייבורג עקב אי ספיקת לב ב-9 בספטמבר 1941. בחייו הפרטיים התעניין רבות בספרות, אמנות ופילוסופיה. John Galbraith Simmons Doctors and Discoveries: Lives that Created Today's Medicine - from Hippocrates to the present Houghton Mifflin, Boston 2002 מדיה וקבצים בנושא הנס שפמן בוויקישיתוף הנס שפמן, באתר פרס נובל (באנגלית) בפרויקט האנציקלופדיה של העובר Karen Wellner Hans Spemann in Embryo Project Encyclopedia, Arizona State University 2013 Built to Scale באתר המכון ויצמן הניסויים המדעיים של הנס שפמן - מאת סונאל פאנסה Sonal Panse The Scientific Experiments of Hans Spemann. site Bright Hub, 2011 . א.דה רוברטיס על מחקריו של שפמן Edward M.De Robertis Spemann's organizer and self-regulation in amphibian embryos Nat Rev Mol Cell Biol April 2006,7 (4) 296-302 Spemann, Hans." Complete Dictionary of Scientific Biography. 2008. Encyclopedia.com. 30 Oct. 2014 C.H. Waddington art. Hans Spemann נטע רוזנטל, היום לפני: החוקר שגילה איך תאי עוברים מתמיינים, במדור "היום לפני במדע" באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 12 בספטמבר 2016 הנס שפמן, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית) הנס שפמן, באתר "Find a Grave" (באנגלית) J.G.Simmons עמוד 235 Sonal Panse 2011 De Robertis