סיקור מקיף

צמחים שנכחדו ברובם יחד עם הדינוזאורים שבו "לחיים" בזכות זרמי האוקיינוסים

פרופ' רן נתן, מהמחלקה לאקולוגיה, אבולוציה והתנהגות באוניברסיטה העברית, לקח חלק במחקר שפורסם ב-New Phytologist: "הממצאים מהווים עדות ייחודית לתפקיד של מערכות זרמי האוקיינוס בעיצוב דגמי התפוצה וההיסטוריה האבולוציונית של צמחים"

הצמח Cycas_thorasa, ציקס הגדל בגן הבוטני. צילום - דר' אורי פרגמן-ספיר, הגן הבוטני
הצמח Cycas thouarsii, הגדל בגן הבוטני. צילום – דר' אורי פרגמן-ספיר, הגן הבוטני

ההיסטוריה האבולוציונית של יצורים חיים תלויה במידה רבה בתפוצה הגיאוגרפית של הקבוצות הטקסונומיות, המשתנה לרוב במהלך התקופות. כאשר משתנים התנאים באזור מסוים, האוכלוסייה המקומית יכולה להיעלם (הכחדה) או להישאר באותו אזור לאחר שינוי תכונות עקב סלקציה (מנגנון עיקרי של האבולוציה) או להתאים לתנאים החדשים באופן גמיש ללא סלקציה (תופעה המכונה פלסטיות פנוטיפית). פרטים או יחידות הפצה מאותה אוכלוסייה יכולים גם להגיע למקומות רחוקים ולייסד שם אוכלוסייה חדשה, בתהליך הקרוי "הפצה ארוכת-טווח".

הצמח Cycas_thorasa, ציקס הגדל בגן הבוטני. צילום - דר' אורי פרגמן-ספיר, הגן הבוטנילמרות שציארלס דארווין תיעד בספרו מוצא המינים (1859) עדויות רבות להפצה ארוכת-טווח של צמחים ובעלי חיים, מרבית החוקרים במאה ה-20 המעיטו בחשיבותה של הפצה ארוכת-טווח בטענה שאירועי הפצה אלה הם נדירים ומקריים ביותר, ולכן לא ניתנים למחקר מדעי רציני. מגמה זו השתנתה בשני העשורים האחרונים כאשר חוקרים הדגימו מספר מנגנונים שאחראים על הפצה ארוכת-טווח, כגון זרמי אוקיאנוס, שינויי אקלים ואירועי מזג אוויר קיצוני (סופות), וציפורים נודדות. אולם מעט מאוד מחקרים בחנו באופן ישיר את התפקיד של מנגנונים אלה בקביעת הדינמיקה הגיאוגרפית של קבוצה טקסונומית מסוימת במשך מיליוני שנים.

צמחים מהסוג ציקס (Cycas) שייכים לשושלת האבולוציונית הקדומה ביותר בעולם הצמחים הקיימים היום. בתקופת היורה, לפני כ-200 מיליון שנים, צמחי הציקס נפוצו מאוד בכל העולם, אך בסוף תקופת  הקרטיקון, במקביל להכחדת הדינוזאורים לפני כ-65 מיליון שנים, נעלמו מרבית המינים ונותרו מעט שרידים כ"מאובנים חיים" במספר מועט של אתרים בעיקר בדרום מזרח אסיה.

באופן מפתיע, קבוצה עתיקה זו עברה "התרעננות" והרחבת תפוצה מחודשת בתקופות הגיאולוגיות הצעירות ובעיקר בפלייסטוקן (בשני מיליוני השנים האחרונות). כיום מוכרים מעל 100 מיני ציקס הנפוצים במגוון גדול של בתי גידול בחגורה רחבה סביב קו המשווה, באסיה, אוסטרליה, אפריקה ואמריקה. מיני הציקס מזכירים בצורתם דקל (למרות שהם רחוקים מאוד מבחינה אבולוציונית מדקלים) ומוכרים היטב לחובבי גינון וגינות, כמו גם לבעלי כלבים בשל הרעלים המצויים בזרעים המרוכזים באצטרובלי ענק בחלק גדול של המינים. כעשרה מיני ציקס מתאפיינים בהתאמות של הזרעים לציפה במים ונפוצים בעיקר בחופי מערב האוקיינוס השקט והאוקיינוס ההודי סביב קו המשווה. מינים אלה ותהליך ההתפשטות שלהם לאורך השנים היו מוקד מחקר של קבוצת חוקרים בינלאומית מסין (אוניברסיטת פקין ומכון קונמינג לבוטניקה), תאילנד (Global Biodiversity Conservancy) וישראל – פרופ' רן נתן מהמחלקה לאקולוגיה, אבולוציה והתנהגות באוניברסיטה העברית. מאמר מדעי בנושא פורסם לפני ימים אחדים בכתב העת New Phytologist.

זרמי האוקיאנוס שמרו על צמחי הציקאסה. מתוך המחקר של פרופ' רן נתן, האוניברסיטה העברית
זרמי האוקיאנוס שמרו על צמחי הציקאסה. מתוך המחקר של פרופ' רן נתן, האוניברסיטה העברית

החוקרים שיערו שזרמי האוקיינוס הם מנגנון ההפצה העיקרי של קבוצה זו. כדי לבחון השערה זו באופן ישיר, שולבו במחקר שתי מתודולוגיות שונות. דגימות גנומיות מדנ"א של הכלורופלסט ואברונים אחרים העוברים בהורשה אימהית ("פלסטומים") שימשו לשחזור האילן הפילוגנטי, המייצג את ההיסטוריה האבולוציונית של 10 המינים. סימולציות מחשב של תנועת עצמים המוסעים על ידי זרמי האוקיינוס שימשו לבדיקת ההתאמה שבין הדגמים הצפויים לפי תהליך הפצה זה ובין דגמי השינוי הגיאוגרפי במהלך ההיסטוריה האבולוציונית המשוחזרת בעזרת הפלסטומים. בהתאם לידע על הקבוצה, ניתוח הפלסטומים הראה שמרנות קיצונית ללא שינויים ניכרים עד להתפצלות דרמטית בתקופת הפלייסטוקן לשלוש תת -קבוצות, אחת באוקיינוס ​​השקט, השנייה במדף הסונדה (דרום-מזרח אסיה) והשלישית באוקיינוס ​​ההודי.

סימולציות ההפצה התאימו היטב לדגם ההתפשטות של עשרה מיני ציקס בתקופת הפלייסטוקן. מסלולי סחיפה בזרמי האוקיאנוס הראו פוטנציאל להסעת זרעים בעלי מנגנון ציפה למרחקים של מאות ואלפי קילומטרים, אך רק במסלולים מסוימים אשר צפויים לייצר חלוקה לאזורים גיאוגרפיים נפרדים בהתאם למצב המוכר כיום.

"ממצאים אלה מהווים עדות ייחודית לתפקיד של מערכות זרמי האוקיינוס בעיצוב דגמי התפוצה וההיסטוריה האבולוציונית של צמחים, והמחקר ממחיש את הפוטנציאל הגלום בשילוב של נתונים גנומיים וסימולציות מחשב לחקר מנגנוני הפצה ארוכת-טווח הקובעים את דפוסי השינוי של המגוון הביולוגי בזמן ובמרחב", סיכם השבוע פרופ' נתן.

לפרסום המדעי

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook
לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן