אלמוג העיר ואלמוג הכפר

פרופ’ אורן לוי חוקר את תזמון הרבייה של אלמוגים ברחבי העולם ומופתע מדיוקו. עם זאת השעון הביולוגי של האלמוגים אינו מותאם לאורות הכרך

“תמיד רציתי לדעת איך אלמוגים מתזמנים את הרבייה שלהם באופן כל-כך מדויק: פעם בשנה, יום-יומיים אחרי ליל ירח מלא”, אומר פרופ’ אורן לוי מאוניברסיטת בר-אילן. “בשונית המחסום הגדולה באוסטרליה, שאורכה 2,500 ק”מ, רוב האלמוגים מתרבים באותו לילה. כיצד זה מתרחש?”.

בתזמון של תהליכים כאלה מעורב ״שעון ביולוגי״: מנגנונים ביוכימיים המקשרים בין תהליכים בגוף החי לתהליכים המתרחשים בסביבתו. פרופ’ לוי החליט לחקור את מנגנון השעון באלמוגים ובשושנות-ים.

מחקר לאור ירח

“גיליתי שהתזמון המדויק מושג באמצעות שילוב בין כמה גורמים חיצוניים המסנכרנים את השעון הביולוגי”, מסביר פרופ’ לוי. “הבשלת תאי הרבייה, כלומר תאי הזרע והביצה, קשורה בעליית הטמפרטורה של מי הים. באוסטרליה הם מבשילים ומוכנים לרבייה בנובמבר, עונת הקיץ בחצי הכדור הדרומי. כאשר תאי הרבייה בשלים, מחזור הירח עוזר לסנכרן את השעון הביולוגי ליום מסוים בחודש”.מה השאלה?כיצד מתפקדים השעונים הביולוגיים של אלמוגים ושושני-ים, החיים בסימביוזה עם אצות?

לאלמוגים ולשושנות-ים אין עיניים (אף שלחסרי-חוליות אחרים, כמו צדפות מסוימות, דווקא יש). איך הם יודעים מה מצב הירח? ובכן, כדי להבחין בעוצמת האור אין צורך במבנים מורכבים כמו עיניים; די במולקולות רגישות לאור, פוטו-רצפטורים, היכולות להפעיל מולקולות אחרות, כמו חלבונים. פרופ’ לוי בדק אם יש חלבונים שרמתם בתאי האלמוג או שושנת-הים משתנה בהתאם למצב הירח, ואכן, מצא חלבונים המתבטאים ביתר בתקופת ירח מלא, בהשוואה ללילות ירח חסר. חלבונים אלה אחראים כנראה לתזמון המדויק של הרבייה. כצפוי, עננות גבוהה בזמן הירח המלא יכולה לשבש את סנכרון הרבייה, ולדחות את רביית האלמוגים לחודש הבא.

שעונים ירוקים

פרופ’ לוי מצא, כי בשעון של מערכת האלמוגים מעורב יצור חי נוסף: אצה. בתוך גופם של האלמוגים ושושנות-הים חיות אצות ירוקות חד-תאיות, הנקראות אצות שיתופיות או זוֹאוֹקְסַנְתֶלוֹת. האלמוגים ושושנות-הים מספקים לאצות האלה סביבת חיים מוגנת, ואילו האצות מבצעות פוטוסינתזה ומספקות למארחיהן סוכר, כלומר מזון ואנרגיה. כדי לבדוק את הקשר בין השעון של בעל-החיים לזה של האצה השיתופית, פרופ’ לוי וקבוצתו חוקרים שושנת-ים מסוג אפטזיה (Aiptasia). אחד מיתרונותיה הוא שאפשר להפריד בינה לבין האצות הסימביונטיות שלה, ולגדלן בנפרד. כך אפשר לחקור את השעון הביולוגי של שושנת-הים עם האצות ובלעדיהן.

המחקר הראה כי השעון של אלמוגים ושושני-ים יכול לקצוב מקצב של 12 ו-24 שעות, וכי המקצב של 12 שעות מתווך על-ידי מחזורי הגאות והשפל. אך מקצב השעון של האצות השיתופיות הוא של 24 שעות; וכשהאצות חיות בסימביוזה עם אלמוג או שושנת-ים, נוכחותן ממסכת את השעון שמקצבו 12 שעות ומשרה מקצב של 24 שעות. כיצד האצות עושות זאת? האם הגורם המעורב הוא רמת הסוכרים המיוצרים בפוטוסינתזה, או שמא רמת החמצן הנפלט כתוצר לוואי בתהליך?

“להערכתי, הגורם המעורב הוא רמת החמצן”, אומר פרופ’ לוי, “ואנו קרובים להוכיח זאת. ברחבי עולם החי נמצא שעונים ביולוגיים רבים הקשורים לרמות החמצן התוך-תאי. יש אף תיאוריה המקשרת בין האבולוציה של שעונים ביולוגיים לעלייה ברמת החמצן באטמוספרה לפני 2.4 מיליארד שנה. הקשר בין רמת החמצן לשעונים ביולוגיים הוא כנראה עתיק מאוד”.

עודף האור וכאב הבטן של האלמוגים

שלא במפתיע, פעילות האדם משבשת את המנגנונים הביולוגיים המתוחכמים האלה. האור המלאכותי פוגע בפעילותם של יצורים חיים רבים, ולפיכך הוא מכונה “זיהום אור בלילה”. פרופ’ לוי וקבוצתו הראו כי זיהום אור פוגע בשעון הביולוגי של האלמוגים, ומשבש גם את התזמון של הבשלת תאי הרבייה וגם את התזמון של השחרור שלהם, כלומר של הרבייה עצמה.השעון של אלמוגים ושושני-ים יכול לקצוב מקצב של 12 ו-24 שעות, וכי המקצב של 12 שעות מתווך על-ידי מחזורי הגאות והשפל

כחלק מעבודתם, ובסיוע מענק מחקר מהקרן הלאומית למדע, החוקרים יוצרים מפה של זיהום האור בשוניות ברחבי העולם. המחקר מקיף שוניות מאילת ועקבה ועד אוקינאווה, הפיליפינים ואוסטרליה. שונית המחסום הגדולה באוסטרליה, למשל, אינה סובלת מזיהום אור כיוון שהיא רחוקה מאוד מהחוף; ואילו באילת ובעקבה, השונית צמודה לחוף וסובלת מזיהום אור קשה. השונית במפרץ עקבה חשופה לתאורה המלאכותית החזקה ביותר שנמצאה במחקר: פי 5,000 יותר מירח מלא.

במקביל, החוקרים בודקים כיצד זיהום האור פוגע במרכיבים שונים של השונית. החוקרים דגמו אלמוגים במהלך היממה, לאורך מחזור הירח ולאורך השנה, ואספו יותר מ-256 דוגמאות מהחוף הצפוני של אילת, שזיהום האור בו חזק מאוד, ומחוף דרומי, שזיהום האור בו מועט יותר.

“מצאנו הבדל עצום בפיזיולוגיה, ברמות ביטוי הגנים וברמות החיידקים בשתי קבוצות האלמוגים האלה, שאנחנו מכנים ‘אלמוגי העיר’ ו’אלמוגי הכפר’,” אומר פרופ’ לוי. “תהליכים טבעיים מחזוריים רבים, כמו תהליכי רבייה וגדילה, נעלמו כמעט לחלוטין ב’אלמוגי העיר’. בגלל התאורה המלאכותית החזקה, האלמוגים נמצאים במצב עקה חריף ומתמשך. כדי לשמור על שוניות האלמוגים, על יופיין הייחודי ועל שלל היצורים החיים בהן, יש להביא בחשבון גם את הגורם הזה בתכנון התאורה של ערים הסמוכות לשוניות, ולצמצם את עוצמת ההארה של פנסי רחוב, מקומות בילוי ושלטים”.

החיים עצמם:

“הבילויים האהובים עליי”, אומר פרופ’ לוי, “הם לטייל עם הקרובים אליי, לרוץ, לקרוא וגם להתפנות מניהול המחקר ומהכתיבה ולערוך ניסוי לבד, בעצמי, כמו סטודנט בתחילת מחקרו”.

תגיות:

• אוניברסיטת בר אילן
• אורן לוי
• מדעי החיים

שיתוף