מחקר מגלה כי טפילות מינית מסייעת לדיונאיות במעמקי הים להסתגל למעמקי האוקיינוס האפלים והעצומים, עם תובנות פוטנציאליות למחקר רפואי על דיכוי מערכת החיסון. קרדיט: twoday.co.il.com
חוקרי ייל חשפו כיצד טפילות מינית בקרב דגי ים עמוקים, הכוללת זכרים הנצמדים לצמיתות לנקבות, הקלה על הסתגלותם מבתי גידול של מים רדודים ל"אזור חצות הלילה" של הים. מחקר זה, המשלב ניתוח גנטי וביולוגיה אבולוציונית, מציע השלכות על התקדמות רפואית בטכניקות דיכוי חיסון.
אסטרטגיית רבייה ייחודית של דג ים עמוק
בתור המערכת האקולוגית הרחבה ביותר על פני כדור הארץ, הים העמוק יכול להיות מקום קשה למצוא בו בן זוג. עם זאת, מדענים גילו שכמה דגיגים בים עמוקים פיתחו אסטרטגיית רבייה יוצאת דופן, שמבטיחה שברגע שהם מוצאים בן זוג במים העצומים, הם נשארים מחוברים לכל החיים.
הדגיגים הללו, המכונים צראטואידים, מתרבים באמצעות טפילות מינית, שבה הזכרים הזעירים מתחברים לעמיתיהם הנקבות הגדולות בהרבה כדי להזדווג. בחלק מִין, הזכרים נושכים את הנקבות ואז משחררים לאחר השלמת תהליך ההזדווגות. באחרים, הזכר מתמזג לצמיתות לנקבה. בתהליך הנקרא טפיליות חובה, ראשו של הזכר מתמוסס לתוך הנקבה ומערכות הדם שלהם מתמזגות. הוא הופך לאיבר מין קבוע המייצר זרע.
יתרונות אבולוציוניים נחקרו
במחקר חדש שפורסם ב-23 במאי בכתב העת ביולוגיה נוכחיתחוקרי ייל בחנו כיצד טפילות מינית פועלת בסינרגיה עם תכונות אחרות הקשורות לדגים כדי להשפיע על הגיוון של דיגיות, חיה שנמצאת ברחבי האוקיינוסים ושמה שואב השראה מהתוספת דמוית החכה שנקבות משתמשות בהן כדי לפתות טרף.
להבנת האבולוציה של טפילות מינית יש השלכות שיכולות יום אחד להודיע על התקדמות ברפואה, על פי החוקרים.
ההקשר האבולוציוני של השפלה אימונוגנומית של דינוג'ים. קרדיט: Current Biology/Brownstein et al.
באמצעות נתונים גנטיים מהגנום של דיגיות, החוקרים הראו כיצד מאפיינים מורכבים – כגון טפילות מינית – סייעו לכמה קבוצות דיגנית במעבר מנדידה בבתי גידול רדודים, כגון שוניות אלמוגים, לשחייה במים החשוכים והפתוחים של "אזור חצות "המערכת האקולוגית במעמקי הים שבה אור השמש אינו יכול לחדור.
"לאנשים נוטים להיות הסברים בעלי תכונה יחידה מדוע קבוצת בעלי חיים יכולה לשגשג במערכת אקולוגית נתונה, אבל ברוב היצורים החיים, נראה שכמה חידושים ייחודיים פועלים בצורה סינרגטית לניצול בתי גידול חדשים", אמר צ'ייס ד' בראונשטיין, בוגר. סטודנט במחלקה לאקולוגיה וביולוגיה אבולוציונית של ייל והמחבר הראשי של המחקר. "מצאנו שמפל של תכונות, כולל אלו הנדרשות לטפילות מינית, אפשרו לדגיגים לפלוש לים העמוק בתקופה של התחממות כדור הארץ קיצונית כאשר האוקיינוסים של כדור הארץ היו במהפך אקולוגי."
תובנות גנטיות והשלכות לרפואה
לצורך המחקר, החוקרים שחזרו את ההיסטוריה האבולוציונית של המינים במעמקי הים. הם הוכיחו כי המעבר המהיר של דיגיות צרטואידיות מהולכים בקרקעית, המשתמשים בסנפירים מותאמים כדי "ללכת" על קרקעית האוקיינוס ברדודים, לשחיינים בים עמוק התרחש לפני 50 עד 35 מיליון שנה במהלך התקופה התרמית הפלאוקן-איאוקן, תקופה של טמפרטורות עולמיות גבוהות שגרמו להכחדה ברחבי האוקיינוסים.
בסופו של דבר, החוקרים לא הצליחו להסיק על עץ אבולוציוני ברור עבור דיגיות ים עמוקים מכיוון שהשושלות השונות התפצלו זה מזה במהירות כה רבה, והותירו את היחסים בין השושלות בלתי ניתנות לפתרון, אמר בראונשטיין. אבל הם גילו שמקורות הטפילות המינית עולים בקנה אחד עם המעבר של דיגיות לים העמוק, למרות שהם לא יכלו לקבוע איזו משתי צורות הטפילות – התקשרות זמנית או טפילות מחייבת – התרחשה לראשונה, אמר בראונשטיין.
תכונות מרובות התפתחו בו זמנית כדי לאפשר טפילות מינית. לדוגמה, ceratioids נחוצים כדי לפתח דימורפיזם מיני קיצוני עם נקבות גדולות וזכרים מיניאטוריים. הם גם היו צריכים להשיל את החסינות ההסתגלותית שלהם – המערכת של תאי חיסון מיוחדים ונוגדנים שתוקפים ומסלקים פתוגנים – כדי שגופם של המארחים הנקבים לא ידחה את הזכר הטפיל.
על ידי שחזור ההיסטוריה האבולוציונית של גנים מרכזיים המעורבים בחסינות הסתגלותית, החוקרים למדו שקבוצות מרובות של דיגיות ים עמוקות התכנסו בהתכנסות החסינות ההסתגלותית שלהם, מה שאיפשר טפילות מינית. ולמרות שטפילות מינית התפתחה ככל שדגי ים עמוקים עברו לים העמוק, הם הגיעו למסקנה שזה לא בהכרח התכונה המרכזית שמניעה את גיוון המינים בין הצראטואידים. עם זאת, זה כן אפשר לדייגל להצליח באזור חצות, אמר בראונשטיין.
"חושבים שטפילות מינית היא יתרון לאכלוס בים העמוק, שהוא בית הגידול הגדול וההומוגוני ביותר של כדור הארץ", אמר. "ברגע שפרטים מוצאים בן זוג במרחב העצום הזה, הטפילות המינית המחייבת מאפשרת להם להיצמד לצמיתות, מה שנראה כסיוע קריטי לאבולוציה של דיגנית במים עמוקים."
למחקר יש השלכות פוטנציאליות על בריאות האדם, אמר הסופר הבכיר תומס ניר, פרופסור לאקולוגיה וביולוגיה אבולוציונית בפקולטה לאמנויות ומדעים של ייל ואוצר האוקיאנוגרפיה של חולייתנים בינגהם במוזיאון ייל פיבודי.
"הבנה טובה יותר כיצד דיגיות ים עמוקות איבדו חסינות הסתגלותית יכולה יום אחד לתרום להתקדמות בהליכים רפואיים, כגון השתלות איברים והשתלת עור, שבהן דיכוי החסינות חשוב ביותר", אמר. "זהו תחום מעניין למחקר רפואי עתידי."
המחקר נערך בשיתוף קתרינה ל. זאפה ואלכס דורנבורג מאוניברסיטת צפון קרוליינה בשארלוט; ספנסר לוט מייל; ריצ'רד הרינגטון ממחלקת משאבי הטבע של ארה"ב, חטיבת משאבי ימיים; ואווה Ghezelayagh של אוניברסיטת שיקגו.
