גרעין התא
תולדות המחקר

הגרעין הוא האברון הראשון שהתגלה, כנראה מכיוון שהוא גדול בממדיו וכהה יותר ביחס לשאר אברוני התא, שתי תכונות המהוות יתרון בעת צפייה מבעד למיקרוסקופ אור.
הראשון שצפה בגרעין התא היה סוחר הבדים ומלטש העדשות החובב אנטוני ואן לוונהוק, ששכלל את המצאת המיקרוסקופ ובאמצעותו התבונן בסוגי תאים שונים. ב-1719, בעת התבוננות בתאי דם אדומים של דג הסלמון, הבחין ואן לוונהוק בחלל עטוף קרום ויצר רישום של תצפיתו. את מכלול מחקריו, הכוללים את איוריו ורישומיו מתצפיותיו, שלח ואן לוונהוק במהלך השנים אל החברה המלכותית של לונדון.
הבוטנאי הסקוטי רוברט בראון היה הראשון לכנות את הגרעין בשם, בעת שחקר צמחי סחלב תחת עדשת מיקרוסקופ אור. בתוך האפידרמיס (השכבה החיצונית) של הסחלב הבחין בראון באזור עגלגל שהיה כהה יותר משאר חלקי התא. בראון כינה אזור זה בשם "גרעין" (nucleus), אך לא הציע כל תפקיד אפשרי לאזור זה בתא. בבדיקות נוספות גילה בראון גרעינים גם בתאים של צמחים אחרים. בראון הציג את ממצאיו ב-1831 במהלך הרצאה באגודה הלינאית של לונדון.
ניסוח תאוריית התא מיוחס לבוטנאי מתאוס שליידן ולזואולוג תיאודור שוואן.
שליידן היה הראשון שייחס חשיבות לגרעין ולציטופלזמה. הוא מצא גרעינים בכל סוגי תאי הצמחים שבדק תחת המיקרוסקופ, לפחות בשלבים הראשונים להיווצרם. דבר זה הביא אותו למסקנה כי תאים "נוצרים" מהגרעין, מסקנה שנמצאה מאוחר יותר שגויה.
פעם אחת, כאשר סעד שליידן בחברת שוואן ב-1837, נדדה השיחה לתיאור הגרעינים בתאי הצמחים בהם צפה שליידן ועל תאי בעלי חיים. שליידן חלק את דעתו עם שוואן על חשיבותו של הגרעין כגופיף פעיל בתאי הצמחים. שוואן זכר כי ראה מבנים דומים לאלו שתוארו על ידי שליידן בתאי בעלי חיים שונים. שוואן הבין מיד את החשיבות שבחיבור בין שתי התופעות שנצפו, המוביל לרעיון כי תאים של בעלי חיים וצמחים נוצרים באותה דרך, ושבכל תא יש גרעין, ולו תפקיד ייחודי בתא. כדי למצוא עדויות לתאוריה בדק שוואן תאים של בעלי חיים רבים, כגון תאים מצפרדעים ודגים, והדמיון בין שני סוגי התאים אושש מיד.
שוואן פרסם את ממצאיו יחד עם שליידן ובו הכתיבו כי החלק העיקרי של התא איננו דופן או קרום התא, אלא תוכנו ובו הגרעין והציטופלזמה. ב-1838 ניסחו שליידן ושוואן את תאוריית התא, הקובעת כי:
כל היצורים החיים מורכבים מתאים, התאים הם היחידות הבסיסיות של החיים וכל התאים נוצרו מתאים שקדמו להם
מאוחר יותר, ב-1858, ניסח רודולף וירכאו על פי תאוריה זו את המשפט הידוע:
Omnis cellula e cellula
כל התאים מקורם בתאים
בשנות השלושים ביצע החוקר הגרמני יואכים המרלינג סדרה של ניסויים שמטרתם הייתה לבדוק מהו תפקידו של הגרעין בתא. החומר החי בניסויים אלו היה מספר מינים של אצה הנקראת אצטבולריה. אצה זו ייחודית בכך שכל גוף האצה בנוי מתא בודד (כלומר זהו יצור חד-תאי), אף על פי שאורך גוף האצה יכול להגיע לכדי 5 ס"מ ולכן ניתן לצפות באצה זו ולהבחין בשינויים המורפולוגיים שחלים בה גם בעין בלתי מזוינת.
אצת האצטבולריה מורכבת משלושה חלקים עיקריים: "כובע" האצה, גבעול ובסיס האצה, בו נמצא גרעין התא. מאפיין נוסף המייחד את אצת האצטבולריה הוא יכולתה לגדל מחדש את הגבעול והכובע שלה לאחר שאלו מוסרים.
למיני האצטבולריה השונים ישנם כובעים שונים. האמרלינג השתמש בניסוייו בשני מינים של האצטבולריה: בניסוי הראשון היה כובע האצה חלק (שמו המדעי של מין זה הוא Acetabularia Meditarranea), ובניסוי השני היה כובע האצה בעל אונות, בצורה הדומה לשושנת ים (שמו המדעי של מין זה הוא Acetabularia Crenulata). בניסוי הראשון הפריד האמרלינג בין שלושת חלקי התא של האצטבולריה של פרט ממין א' ושל פרט ממין ב'. לאחר מכן, השתיל האמרלינג את הגרעין של הפרט ממין א' בבסיס האצה ממין ב' ולהפך.
לאחר זמן מה, גידל הפרט שגרעינו ממין א' ובסיסו ממין ב' כובע חלק, הזהה בצורתו לזה של מין א' והפרט שגרעינו ממין ב' ובסיסו ממין א' גידל כובע עם אונות, הזהה בצורתו לזה של מין ב'.
| מקור הגרעין | מקור הריזואיד | צורת הכובע |
| --- | --- | --- |
| מין א' | מין ב' | מין א' |
| מין ב' | מין א' | מין ב' |
בניסוי השני, הוציא האמרלינג גרעין של אצה ממין א', ולאחר שהפריד גבעול של אצה ממין ב' משאר חלקיה, השתיל את הגרעין של האצה ממין א' בגבעול של אצה ממין ב'. לאחר זמן מה, הגבעול הצמיח בסיס וכובע הזהים בצורתם לאלו של מין א'.
לאור תוצאות מחקריו שהראו כי הכובעים התפתחו בהתאם למין ממנו נלקח הגרעין, הסיק האמרלינג כי מידע מסוים הנמצא בגרעין הוא האחראי לצורת הכובע.
בשנות החמישים ערך החוקר היהודי-אמריקאי דניאל מאזיה ניסויים באמבה, יצור חד-תאי חסר צורה ברורה הנראה בבירור תחת עדשת מיקרוסקופ אור. מאזיה חתך את תאי האמבה לשני חלקים, כך שבחלק אחד הייתה ציטופלזמה ואת גרעין התא ובשני ציטופלזמה ללא גרעין. מאזיה הפריד את החלקים וגידל אותם בתנאים שווים בתוך כלים המכילים תמיסות מזון בכמויות שוות. לאחר זמן מה התברר למאזיה כי רק חלקי האמבה המכילים את הגרעין המשיכו לחיות, לגדול, להתפתח ולהתרבות, בעוד שהחלקים חסרי הגרעין התנוונו ומתו תוך פרק זמן קצר. תוצאות ניסוי זה הובילו למסקנה כי גרעין התא חיוני לקיומו, תפקודו והתרבותו של התא.
תוצאות מחקרים אלה ומחקרים נוספים, כמו גם גילויים מחדש של חוקי מנדל בתחילת המאה ה-20, הביאו את הקהילה המדעית להסכמה כי המידע התורשתי מצוי ב-DNA שבתוך גרעין התא ביצורים איקריוטיים וכי הוא משמש כאתר למספר תהליכים מכריעים שבסופם מתורגם מידע זה לחלבונים, אבני הבניין הבסיסיות של החיים.
גלריית תמונות האישים המוזכרים בערך:
אנטוני ואן לוונהוק
רוברט בראון
מתאוס שליידן
תיאדור שוואן
רודולף וירכאו