עקרון ההכבדה פועל גם ברמה התאית

ואולי גם לתא יש מעין זנב-טווס, שמשדר לסביבה: אני חזק *
פרופ' אמוץ זהבי, מנסח “עקרון ההכבדה”, טוען כי ייתכן שאפשר ליישם אותו גם על התקשורת בין תאים בגוף

אורי ניצן , הארץ, וואלה!

פרופ' זהבי. “כל מעשה של הקרבה עצמית מובן יותר כשלוקחים בחשבון את עקרון ההכבדה”. תצלום: דודו בכר
קישור ישיר לדף זה:
https://www.hayadan.org.il/hachbada.html

במאמר העומד להתפרסם בכתב העת של האקדמיה המלכותית באנגליה מתואר זבוב בעל זוג כנפיים שאינן שוות. לזבוב המשונה יש כנף רגילה שמשמשת אותו לתעופה, אולם הכנף השנייה שלו רחבה וקצרה יותר, והיא משמשת אותו כפי הנראה בטקס החיזור. במהלך טקס זה הזכר מנפנף בכנפיו כמו במניפות, וכך הוא זוכה בתשומת לבה של הנקבה.

ליכולת התעופה של הזבוב יש תפקיד חיוני בהישרדות שלו, ונשאלת השאלה מה גורם לו לוותר על השימוש המיטבי באחת הכנפיים.
ריצ'רד הורלי וג'סטין רונייר מאוניברסיטת מונטנה, החוקרים שגילו את חוסר הסימטריה בכנפי הזבוב, מייחסים את התופעה ל”עקרון ההכבדה” ומפנים את קוראי המאמר למחקריו של החוקר הישראלי פרופ' אמוץ זהבי. הזבוב “מכביד” על עצמו בכך שהוא מוותר על תפקוד מיטבי של אחת הכנפיים, אבל באותו זמן הוא זוכה בנקודות מכיוון שהוא משדר לנקבות מסר של עוצמה ושל יכולת הישרדות גבוהה.

“את עקרון ההכבדה אפשר לזהות בכל מערכות התקשורת בטבע”, אומר זהבי מהמחלקה לזואולוגיה באוניברסיטת תל אביב, חתן פרס ישראל ומייסד החברה להגנת הטבע. “נקודת המוצא שלי היתה הזנב של הטווס. במסגרת טקס החיזור של הטווסים הזנב הארוך והכבד של הזכר משמש הוכחה ליכולתו לשאת במעמסה. ייתכן שזכר עם זנב קצר וקל לא יכול לשאת מעמסה דומה, ומכאן נגזרת עדיפותו של זכר מסוים על אלה שזנבם קצר משלו. הטווס מעוניין לשדר כוח ויכולת, וההכבדה משפרת את האמינות של המסר”.

במשך עשרות שנים חשף פרופ' זהבי את תפקיד המפתח של עקרון ההכבדה בתקשורת בין מינים בטבע. במחקר על חיי ציפורים מהמין זנבן, שנעשה בבית ספר שדה בחצבה, זהבי השתמש בעיקרון כדי להסביר את ההיגיון העומד מאחורי התנהגות אלטרואיסטית. אלטרואיזם היא קבוצת התנהגויות שתורמות לחברה שבה הפרט חי, אך בו בזמן מקטינות את סיכוייו של הפרט לשרוד. לדוגמה, אדם שמסכן את חייו כדי להציל את אחיו מתנהג באופן אלטרואיסטי מובהק. תכונות אלטרואיסטיות יוצרות בעיה לביולוגים, משום שהנחת יסוד של תורת האבולוציה היא שתכונות בעלי החיים התפתחו בשל היתרון שהן מעניקות לפרט על פני פרטים אחרים.

פרופ' ביל המילטון מאוניברסיטת אוקספורד היה הראשון שניסה להסביר מדוע התנהגות אלטרואיסטית בכל זאת משרתת את הפרט. המילטון טען שהצלחה ברבייה נמדדת על פי מספר הגנים שבעל חיים מעביר לדור הבא ולא על פי מספר הצאצאים שלו. אחי נושא חלק מהגנים שלי, ולכן התנהגות שמקטינה במידת מה את סיכויי לשרוד אך מגדילה בהרבה את סיכוייו של אחי, מגדילה בסיכום הכללי את סיכויי ההישרדות של הגנים שלי.

“ההסבר שלנו פשוט יותר”, אומר זהבי, “והוא נגזר מעקרון ההכבדה. עקבנו אחרי קבוצות זנבנים (ציפור החיה באזורים צחיחים, א”נ), וראינו שזנבן שמעמדו החברתי גבוה משל חבריו משקיע יותר מהם בטובת הקבוצה. מכאן בא הרעיון שההשקעה בטובת הקבוצה תורמת למעמדו של המשקיע בעיני חבריו לקבוצה. כלומר, ההתנהגות האלטרואיסטית משרתת את הפרט מכיוון שהיא מחזקת את מעמדו ומגדילה את ערכו בעיני הפרטים האחרים בקבוצה. למעשה, כל מעשה הקרבה עצמית מובן יותר כשלוקחים בחשבון את עקרון ההכבדה”.

המודל המתמטי לעקרון ההכבדה התפרסם ב-1989, ומאז התקבל על ידי הקהילה המדעית כעיקרון בסיסי בתקשורת בין יצורים בטבע. זהבי מעריך שההכבדה משמשת גם בתקשורת הבין-תאית. מולקולות שמוצגות על קרום התא, או לחלופין מופרשות לסביבה החוץ-תאית, מאפשרות לתא למסור לסביבה מידע על “חוסנו” ועל יכולתו למלא את תפקידיו. ביצור הרב-תאי לא קיים ניגוד אינטרסים בין תאים, ולכאורה תא שמתקשר עם התא הסמוך לו לא צריך להוכיח את אמינות המידע שהוא מוסר. אך לטענת זהבי, תא צעיר ובריא “ירצה” להפגין את איכויותיו כדי שאפשר יהיה להבדיל בין המידע שהוא מוסר למידע שמוסר תא זקן ופגום.

זהבי סבור שאחד המדדים לחוסנו של תא הן קבוצות הסוכר הקשורות לחלבונים שהוא מציג לסביבה. בניגוד לחלבונים, שהמבנה האחיד שלהם נגזר ישירות מן החומר התורשתי, במבנה של קבוצות הסוכר קיימת שונות מרשימה. “לדעתי, אורך קבוצת הסוכר ומספר ההסתעפויות שלה מספקים מידע על מצבו הפיסיולוגי של התא ועל גילו. תא צעיר ובריא מסוגל לייצר קבוצות סוכר ארוכות ומושלמות, והתאים בסביבה יתייחסו בהתאם לאותות המולקולריים שהוא משדר”.

דוגמה מובהקת לכך הן קבוצות הסוכר שכדורית הדם האדומה מציגה על פני הדופן שלה. קבוצות הסוכר הללו קובעות את סוג הדם שלנו, אך עדיין לא ברור התפקיד שלהן בתקשורת הבין-תאית. “אין לכך עדיין ביסוס מעבדתי”, מודה זהבי, “אך אני סבור שמדובר בעוד יישום של עקרון ההכבדה – התפקיד של קבוצות הסוכר הוא לספק לסביבה מידע על בריאותה וגילה של כדורית הדם. כדוריות זקנות, שהספיקו להשתפשף על דפנות כלי הדם, יציגו קבוצות סוכר פגומות, יזוהו על ידי הטחול ככדוריות זקנות ובלתי מועילות ויושמדו על ידו”. לעומת זאת, תא דם צעיר ייצר קבוצות סוכר באיכות שהתאים הזקנים אינם מסוגלים לייצר, והוא ישרוד משום שהוא יציג את עצמו לסביבה כתא בריא ו”מועיל”.

קל להבין את עקרון ההכבדה, אך חוקרים רבים מתקשים ליישם אותו בתחומי המחקר שלהם. עם זאת, אומר זהבי, “חלק מהניבויים התיאורטיים שלנו כבר זכו לאישורים מתצפיות וניסויים, ועקרון ההכבדה הולך ומתקבל גם בתחומים כמו סוציולוגיה, אנתרופולוגיה וכלכלה”. זהבי עצמו ממשיך לחקור את תפקידה של ההכבדה בחייהם של הזנבנים באזור חצבה.

ידען אבולוציה בפעולה

https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~737655631~~~37&SiteName=hayadan