אין שתי תולעים דומות – ממצאים חדשים מאתגרים את הכרונוביולוגיה

האם אתה חובב ספורט או אדם ביתי? דייקן או איחור תמידי? ממלכת החיות גם מציגה מגוון אישיות, שלכל אחת מהן התנהגויות ואורחות חיים שונים.

במחקר שפורסם זה עתה בכתב העת PLOS ביולוגיה, צוות בראשות סורן הפקר וקריסטין טסמר-רייבל ממכון אלפרד וגנר, מרכז הלמהולץ לחקר הקוטב והים (AWI), ואוניברסיטת וינה מדווחים על תגלית מפתיעה: אפילו תולעי פולצ'אט ימיות פשוטות מעצבות את היום-יום שלהן. -חיי יום על בסיס מקצבים מאוד אינדיבידואליים. המגוון הזה הוא עניין לא רק לעתיד של מִין ואוכלוסיות בסביבה משתנה, אבל גם לרפואה.

במבט ראשון, כוכב המחקר החדש אולי לא נראה מרשים במיוחד: אורכו של כמה סנטימטרים בלבד, Platynereis dumerilii הוא מין של תולעת פולצ'אט שניתן למצוא במימי חוף ממוזגים עד טרופיים ברחבי העולם; אם המטרה שלך היא למצוא אישים מצטיינים של בעלי חיים, בוודאי יש מועמדים מתאימים יותר. אבל זו לא הייתה המטרה העיקרית של המחקר, לו תרמו מומחים מ-AWI, ממעבדות מקס פרוץ בווינה, מאוניברסיטאות וינה ואולדנבורג ומאוניברסיטת קתולייק לובן בבלגיה. בראש ובראשונה, החוקרים התעניינו בשעונים הפנימיים שמכתיבים אינספור מקצבים יומיומיים של אורגניזמים.

"תזמון ביולוגי חשוב במספר רמות", מסביר קריסטין טסמר-רייבל, ביולוג ב-AWI. "הקשרים האקולוגיים בין מינים תלויים בו בדיוק כמו שהם תלויים בתהליכים ביוכימיים ברמה התאית". אבל איך מגיבים השעונים הפנימיים של האורגניזמים כאשר בני אדם מחממים את האקלים או משתמשים באור מלאכותי כדי להפוך את הלילה ליום? "כשזה מגיע לאורגניזמים ימיים, אנחנו עדיין יודעים מעט מאוד", אומר סורן הפקר, המחבר הראשי של המחקר. בהקשר זה, המקצבים חשובים במיוחד בחייהם: טמפרטורה, אור זמין ומזון וגורמים שונים נוספים משתנים במהלך היום, והאורגניזמים צריכים להגיב בהתאם. הם מתאימים את התנהגותם, חילוף החומרים והפעילות הגנטית שלהם למקצבים החיצוניים הללו.

עם זאת, עדיין לא ברור אם הם יצליחו באותה מידה לעשות זאת בעתיד. וכשהשעונים הפנימיים שלהם כבר לא תואמים את הסביבה שלהם, זה יכול להפוך לעניין של הישרדות. "ככאלה, אנו זקוקים להבנה הרבה יותר טובה של כיצד מקצב האוקיינוסים משתנים ומה המשמעות של זה עבור מינים ואוכלוסיות בודדות", מדגיש הביולוג – מה שאומר שיש שפע של סיבות להסתכל מקרוב על היומיום. התנהגות של Platynereis dumerilii. למעשה, עבור הכרונוביולוגיה, המתמקדת בשעונים הפנימיים של אורגניזמים, קרוב משפחה רחוק זה של תולעת הטל הפך לאחד ממינים המודל החשובים ביותר.

בניסויים קודמים, הצוות שם לב כיצד לתולעים יש מקצבים יומיומיים די שונים. בקרב בני האדם, זו תופעה מוכרת: ציפורים מוקדמות רק לעתים נדירות הופכות לציפורי לילה, ולהיפך. אבל מה לגבי תולעי פולצ'אט ימי? האם ההבדלים ההתנהגותיים שלהם הם רק וריאציות אקראיות או שיש להם גם טקט אישי? כדי לגלות זאת, הקבוצה צפתה באופן שיטתי בפעילות היומיומית של התולעים כאשר היה ירח חדש. מה הם ראו: כמה אנשים הפכו פעילים בדיוק באותה שעה בכל לילה. בתורם, אחרים נראו כ"תפוחי אדמה ספה" אריתמיים שהיו פעילים רק מדי פעם – בנוסף, היו "גוונים של אפור" שונים בין שני הקצוות הללו. כאשר אותן תולעים נצפו שוב מספר שבועות לאחר מכן, התנהגותן נותרה ללא שינוי: פעם תפוח אדמה ספה, תמיד תפוח אדמה ספה. "הופתענו מאוד לראות עד כמה ניתן לשחזר את המקצבים ההתנהגותיים האינדיבידואליים", אומר טסמר-רייבל. "זה מראה לנו שאפילו לתולעים יש אישיות זעירה וקצבית, כביכול."

יותר אינדיבידואליות = יותר חוסן

כדי לקבל תובנות נוספות לגבי ההבדלים ההתנהגותיים הללו, הקבוצה השוותה באופן שיטתי את הפעילות הגנטית בראשי תולעים המועדות להתנהגות קצבית והפרעות קצב במיוחד. באופן מפתיע, הם גילו שהשעון הפנימי היומי עבד מצוין בכל הדגימות, אפילו ב"תפוחי האדמה של הספה" הפרעות קצב, ושמספר הגנים עם פעילות קצבית היה גבוה כמעט כמו בתולעים ה"דייקניות". המגוון הרחב של האסטרטגיות שהם נוקטים יכול להציע לתולעים יתרון אבולוציוני, כפי שחושבים המומחים. אחרי הכל, הם חיים בסביבה חופית עם תנאים משתנים מאוד; ככזה, סגנון חיים A עשוי להיות הבחירה הטובה ביותר עבור מקום נתון, בעוד שלא רחוק משם, סגנון חיים B עשוי להתאים יותר. בנוסף, צורה זו של אינדיבידואליות יכולה להפוך אותם לעמידים יותר בפני שינויים אנתרופוגניים גדולים – בעולם משתנה, הגיוון הזה מגדיל את הסיכויים שלפחות חלק מהתולעים יוכלו להתמודד עם הנסיבות החדשות שלהן.

אבל המחקר לא רק מציע תובנות חדשות לגבי מקצבים ימיים; זה גם מדגיש את העובדה שהתהליכים הפועלים בתוך אורגניזם נתון אינם בהכרח משתקפים בהתנהגותו: אפילו בקרב תולעי הספה, הפעילות הגנטית עוקבת אחר קצב יומיומי, גם אם לא ניתן לזהות אותה מבחוץ. וזה כנראה נכון לא רק לתולעים, אלא גם לבני אדם. "לכן ממצאים כאלה מרגשים גם עבור תחומים כמו כרונו-רפואה", אומר טסמר-רייבל.

בשנים האחרונות נעשו מאמצים מוגברים ומוצלחים לזכור את מקצבי היומיום האישיים של המטופלים במסגרת הטיפול בהם. אבל, בדיוק כמו עם התולעים שנצפו, הן מורכבות ממרכיבים שונים, החל מהתנהגות ועד לפעילות גנטית, שיכולות להגיב בצורה שונה לתרופות ולעיתוי מתןן. בהתאם לכך, במיוחד כשמדובר בבני אדם, חשוב לניתוחים כרונו-רפואיים לשקול כמה רמות שונות – אם אפילו תולעים יכולות להיות כל כך אינדיבידואליסטיות, המין שלנו כנראה אינו יוצא מן הכלל.