מי רץ להציל ומי ממשיך הלאה: מחקר ישראלי-גרמני מצא את ההבדל ב-15 גנים
פועלת אחת נקשרה למקומה על קרקע חולית, במרחק עשרה סנטימטרים מפתח הקן. ברגע שהמחסום הוסר, בנות המושבה יצאו החוצה. חלקן ניגשו אליה, נשכו, משכו וחפרו סביבה עד שהשתחררה. אחרות התקרבו, עצרו והמשיכו לדרכן. השאלה מה מבדיל בין שתי הקבוצות עומדת במרכז מחקר חדש שפורסם בכתב העת Journal of Experimental Biology.
התשובה מפתיעה דווקא במה שהיא שוללת. גודל הגוף, אורך הלסתות ומאגרי השומן לא הסבירו מי תיחלץ לעזרה. ההבדל היחיד שנמצא יושב בפעילות הגנים במערכת העצבים, ובעיקר באזור מוחי אחד.
את העבודה הובילה קבוצתה של פרופ' סוזנה פויציק מהמכון לאבולוציה אורגניזמית ומולקולרית באוניברסיטת יוהנס גוטנברג במיינץ, בשיתוף פרופ' ינון שרף ועדי בר מבית הספר לזואולוגיה באוניברסיטת תל אביב. הכותבת הראשונה היא לואיזה מריה חיימס-נינו.
הניסוי נערך בחולות תל ברוך
הנמלים שנבדקו שייכות למין Cataglyphis nigra, נמלת מדבר מהירה שחיה בחולות החוף של ישראל. שבע מושבות נאספו מחולות תל ברוך בחורף 2023. מכל מושבה הופרדו 40 פועלות שהוחזקו שבעה ימים בקופסאות התאקלמות לפני הבדיקה.
הזירה הייתה מלבן של 15 על 20 סנטימטרים מכוסה חול. פועלת אחת נקשרה במרחק עשרה סנטימטרים מהפתח, מחסום צמר הגפן הוסר, וההתנהגות תועדה במשך 15 דקות. הניסויים נערכו בין 9 ל-30 בנובמבר 2023.
ההגדרה הייתה נוקשה. סביב הפועלת הקשורה סומנו שני מעגלים: פנימי ברדיוס של סנטימטר עד סנטימטר וחצי, וחיצוני ברדיוס של חמישה סנטימטרים. פועלת נחשבה מצילה אם נכנסה למעגל הפנימי ונשכה, משכה או חפרה במשך חמש שניות לפחות. פועלת שנכנסה למעגל החיצוני ונמנעה מכל אלה נספרה בקבוצת ההשוואה.
תשעה גנים בכל הרקמות, 15 בגופי הפטרייה
אחרי הצפייה עברו הנמלים לריצוף RNA בארבע רקמות: גופי הפטרייה, אונות הראייה, המוח המרכזי והמחושים. מתוך 10,713 גנים שבוטאו, הרוב המכריע השתנה לפי סוג הרקמה. תשעה גנים בלבד נבדלו לפי ההתנהגות, לרוחב כל הרקמות.
"לרוחב כל הרקמות שנבדקו מצאנו תשעה גנים שהיו פעילים יותר בנמלים שהצילו מאשר בנמלים שלא הצילו", אומרת לואיזה מריה חיימס-נינו, הכותבת הראשונה של המחקר.
ברשימה מופיעים ציטוכרום P450-9e2, אנזים ממשפחה שמעורבת בפירוק חומרים ובעיבוד מולקולות ריח, וארגינאז, אנזים במסלול ייצור הפוליאמינים. גן אחד, siwi, היה דווקא פעיל פחות אצל המצילות.
האות החזק ביותר התקבל בגופי הפטרייה, האזור במוח החרק שאחראי על למידה, זיכרון ועיבוד ריחות. שם נמצאו 15 גנים פעילים יותר אצל המצילות.
"אצל בעלי החיים שהצילו, 15 גנים היו פעילים יותר, ובהם גנים שקשורים לתפיסת ריח, לוויסות הורמונלי, לתהליכים מטבוליים ולתפקודי חיסון", מתארת חיימס-נינו.
ברשימה מופיעים דפנסין, חלבון חיסוני; JHAMT, אנזים במסלול ההורמון הצעיר שמכוון התנהגות אצל חרקים; ו-PGRP-SB1, חלבון שמזהה דפנות של חיידקים. באונות הראייה נמצא גן בודד, ובמוח המרכזי ובמחושים לא נמצא הבדל כלל.
"המחקר שלנו מראה שאצל נמלים הנכונות לעזור קשורה להבדלים מדידים בפעילות הגנים", אומרת פרופ' סוזנה פויציק.
מה שהמחקר שולל חשוב לא פחות
במקביל נמדדו 19 פועלות שהצילו ו-12 שנמנעו, מעשר מושבות נוספות: אורך השוק האחורית, אורך בית החזה, רוחב הראש, אורך הלסתות, מסה יבשה ושיעור השומן. אף אחד מהמדדים האלה לא הבדיל בין הקבוצות. גם גודל המוח יצא זהה סטטיסטית. נמצאה נטייה קלה שפועלות גדולות יותר נחלצות יותר, והיא לא הגיעה למובהקות.
"הממצאים שלנו מצביעים על כך שהבדלים בעיבוד של גירויים חושיים ובמסלולי איתות מולקולריים מסוימים יכולים להשפיע על השאלה אם נמלה תגיב לבת מושבה שנקלעה לסכנה", מוסיפה פויציק.
מה כבר היה ידוע
ההתנהגות עצמה מתועדת כבר יותר מעשור. ב-2009 הראו חוקרים בכתב העת PLoS ONE שנמלים מהמין Cataglyphis cursor מבצעות מה שכונה הצלה מדויקת: הן מזהות מה בדיוק מחזיק את הפרט הלכוד, ומכוונות את הפעולה אל המכשול עצמו במקום למשוך באקראי. הן גם עושות זאת בעבור בנות הקן שלהן ונמנעות מכך מול פרטים זרים.
עבודות המשך הצביעו על כך שההצלה מרוכזת אצל קבוצה קטנה של פועלות, מעין כוננות ראשונה בתוך המושבה. המחקר החדש מוסיף שכבה: מדובר בחתימה ביולוגית שאפשר למדוד עוד לפני שהאירוע מתחיל.
"נמלים הן מודל טוב במיוחד לחקר היסודות הביולוגיים של התנהגות חברתית מורכבת", אומרת פויציק.
הסייגים שהחוקרים מציבים
החוקרים עצמם מציבים גבולות ברורים. חלון הצפייה נמשך 15 דקות, ואי אפשר לדעת אם פועלות שסומנו כמי שנמנעו היו נחלצות בהמשך. המדגמים קטנים, במיוחד בחלק המורפולוגי. תפקידם של חלק מהגנים שזוהו טרם נבדק בניסוי, ולכן מדובר במתאם ולא בהוכחת סיבתיות.
לקורא הישראלי יש כאן זווית מקומית כפולה. החולות שמהם נאספו המושבות הם שריד מצטמצם של בית הגידול החולי לאורך מישור החוף, אזור שנמצא תחת בנייה מתמשכת, והמין שנחקר בו הוא מהנפוצים בשטחים הפתוחים של גוש דן. מעבר לכך, השאלה למה בתוך קבוצה אחת יש פרטים שנחלצים לעזרה ואחרים שממשיכים הלאה נשאלת הרבה מעבר לעולם החרקים, והעבודה הזו מציעה לה בסיס שאפשר למדוד.
