גילוי בלתי צפוי: תולעת מים מתוקים יוצרת חברות מורכבות עם קסטות חיילים

למין זה של תולעת מים מתוקים יש פוטנציאל לשמש מודל לחקר התפתחות הארגון החברתי.

ממצאים חדשים ממכון Scripps לאוקיאנוגרפיה של אוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו חושפים שטפיל מים מתוקים קטן, הידוע כגורם לבעיות בריאותיות בבני אדם, מגן על המושבות שלו עם מעמד ייחודי של חיילים שאינם פוריים.

התגלית, שפורסמה ב- הליכים של האקדמיה הלאומית למדעים וממומן על ידי ה המכונים הלאומיים לבריאותקמרונות זה מִין של תולעת שטוחה טפילית לשורות חברות חיות מורכבות כמו נמלים, דבורים וטרמיטים, שגם להם יש מעמדות מובהקים של עובדים וחיילים שוויתרו על רבייה כדי לשרת את המושבה שלהם.

כאשר הוא נכנס לבני אדם, בדרך כלל באמצעות צריכת דגים נאים או מבושלים, סוג זה של תולעת שטוח, Haplorchis pumilio, עלול לגרום לבעיות במערכת העיכול ובמקרים חמורים שבץ או התקף לב. בישול מלא של דגים או הקפאת כל דגים שאמורים לאכילה נאים למשך שבוע אחד לפחות מספיקים כדי להרוג את הטרמטודות, לפי הנחיות מנהל המזון והתרופות. אמנם אין סטטיסטיקות ספציפיות עבור Haplorchis pumilioזיהומי טרמטוד הנישאים במזון גורמים ל-2 מיליון שנות חיים שאבדו לנכות ומוות ברחבי העולם מדי שנה.

שלא כמו דבורים וטרמיטים, המושבות של זן זה של תולעים שטוחות אינן מתחת לאדמה או בשקע עץ, אלא בתוך גופו של חילזון חי. הטפילים אינם הורגים את החילזון, אלא שואבים חומרים מזינים במשך שנים כשהם שואבים שיבוטים שוחים חופשי המחפשים דגים, המארח הבא של התולעים השטוחות במחזור החיים המורכב שלהן.

השלכות גידול ייחודיות ומחקר

"בהשוואה לדבורים או טרמיטים, אתה יכול להתאים הרבה יותר מושבות מהתולעים השטוחות האלה במעבדה", אמר ריאן הצ'ינגר, אקולוג בסקריפס ומחבר בכיר של המחקר. "התולעים השטוחות הללו יכולות להפוך לכלים יקרי ערך לחקור שאלות בסיסיות של סוציוביולוגיה – כמו 'איך מתפתח ארגון חברתי כזה?'"

בעוד שלכמה מינים אחרים במעמד זה של תולעים שטוחות טפיליות, הנקראות טרמטודות, יש גם חיילים, חיילי המינים האלה עדיין עשויים להכיל רקמת רבייה לא פעילה, מה שמרמז על כך שהם יכולים להפוך לרבייה בשלב מסוים. מחקר זה הוא העדות הראשונה לחיילי טרמטוד שכל כך מתמחים פיזית למשימתם עד שהם חסרים רקמות רבייה ונראים בלתי מסוגלים לצמיתות להתרבות, אמר הצ'ינגר.

Haplorchis pumilio יוצר מושבות דמויי קן בתוך חילזון המים המתוקים Melanoides tuberculata ולאחר מכן מדביק שני מארחים עוקבים אחרים במהלך מחזור החיים שלו – בדרך כלל דגים ולבסוף חולייתן בעל דם חם. גם הטרמטוד וגם החילזון הם ילידים באפריקה ובדרום אסיה, אך הם פולשניים יחד ביבשת אמריקה, כולל קליפורניה, טקסס ופלורידה.

השלב של מחזור החיים של טרמטודה זו כאשר הוא יוצר מושבה בתוך החילזון הוא המקום שבו החוקרים נתקלו בקאסטת החייל. החיילים מגנים על המושבה מפני מתערבים – כמו טפילים אחרים – באמצעות פה גדול היוצר שאיבה עוצמתית המסוגלת לקרוע חורים באויביה ולמצוץ מבפנים.

"התולעים האלה רוצות לשמור על הבית שלהן", אמר דן מץ, הכותב הראשי של המאמר וחוקר פוסט-דוקטורט באוניברסיטת נברסקה-לינקולן, שערך את המחקר הזה במהלך הדוקטורט שלו בסקריפס. "טפיל נוסף שמדביק את החילזון שלו הוא כמו מישהו שנכנס לביתך ומאיים על המשפחה שלך. אתה תעשה מה שאתה יכול כדי להגן על המשפחה שלך, וכך גם התולעים האלה".

מץ נתקל בתולעים הללו בצורה מסודרת משהו. בטיול סביב אגם מאריי בסן דייגו, קליפורניה, הוא ראה חילזון לא מוכר על שפת המים ולקח אותו חזרה למעבדה. התברר שהחלזון היה Melanoides tuberculata והוא גם נדבק מהטרמטוד Haplorchis pumilio.

בהתבוננות מקרוב במושבת הטפילים, מץ והכינגר הבחינו שרבים מבני המושבה היו ארוכים במחצית ובפרופורציות שונות מהשאר. התולעים הקטנות הללו התבררו כחיילים, שלמרות אורכם של פחות מחצי מילימטר (0.02 אינץ'), היו להם פיות גדולים פי חמישה מאלה של עמיתיהם הגדולים בהרבה, בעלי יכולת רבייה.

"החיילים האלה הם בעצם רק לסתות ניידות", אמר מץ. "כל תפקידם הוא לנשוך דברים."

גילוי של קסטות חיילים לא פוריות

באמצעות ניסויים ובדיקה מדוקדקת, מץ והכינגר חשפו שורות מרובות של ראיות המצביעות על כך שהחיילים הללו שונים לחלוטין מבני משפחתם בעלי יכולת הרבייה בתוך המושבה.

ראשית, לכל החיילים היו חסרים כל איברי רבייה, בעוד שאפילו לתולעי הרבייה הבוסריות ביותר – כולל אלו שטרם נולדו עדיין בתוך הוריהם – היו מבני רבייה ניתנים לזיהוי. שנית, החוקרים לא נתקלו בתולעים בעלות פרופורציות גוף שנראו כמגשרות על הפער הפיזי בין החיילים לבין תולעי הרבייה. לחיילים בכל הגדלים היו מכסים מסיביים יחסית לגודל גופם הכולל, בעוד שאף תולעי רבייה לא התקרבו לממדים ממוקדי הפה של החיילים. ושלישית, החוקרים הראו באמצעות ניסויים ניסיוניים שחיילים תקפו באופן עקבי טפילים אחרים, בעוד שתולעים רבייה לא הראו כמעט התנהגות תוקפנית.

המחקר גם הראה כי נראה כי קיים חיילים מסורים כמקל על דומיננטיות אקולוגית עבור מין הטרמטוד הזה, לפחות בטווח הפולשני שלו בדרום קליפורניה. בין שאר מיני טרמטודות שפלשו גם לדרום קליפורניה והדביקו את אותו חילזון, החוקרים חישבו שהמין המייצר חיילים גרם לכ-94% מכלל מקרי המוות שהתרחשו בקרב המינים השונים. כוח האש המעולה הזה בעימות טרמטוד הוביל את השפע של מיני הטרמטודים האחרים להיות נמוך בהרבה ממה שהם היו אחרים.

"החיילים לא מדביקים בני אדם – הם נמצאים רק בחלזונות", אמר מץ. "שלב אחר במחזור החיים של התולעת מדביק בדם חם בעלי חוליותכולל אנשים, אבל שיש חיילים הופך את הטפיל הזה למצליח יותר בהדבקת חלזונות, מה שאומר יותר הזדמנויות להעביר לאנשים".

טפיל זה מתפשט ברחבי העולם והבנת הביולוגיה שלו עשויה להיות חשובה לבריאות הציבור כמו גם להבנת השורשים האבולוציוניים של ארגון חברתי מורכב. ייתכנו גם מינים רבים יותר של טרמטודות עם קסטות של חיילי קבע.

"בקושי התחלנו לחפש," אמר הצ'ינגר. "ייתכן שיהיו עד 200,000 מינים של טרמטוד על הפלנטה, ובדקנו רק כמה מהם בהקשר של ארגון חברתי. יש עוד הרבה שמחכים להתגלות בנוגע לדרכים שבהן טרמטודות יוצרות חברות מורכבות עם חלוקת עבודה".

המחקר מומן על ידי המכון הלאומי לבריאות.