סיקור מקיף

סודו של הארבה: איך הופכים חגבים בודדים ובלתי מזיקים לנחיל דורסני המכלה כל צמח בדרכו?

חוקרים באוניברסיטת תל אביב מצאו קשר בין חיידק במעי של החגב לבין התופעה ההרסנית של התלהקות ונדידה

ארבה המדבר אוכל עשב. <a href="https://depositphotos.com. ">המחשה: depositphotos.com</a>
ארבה המדבר אוכל עשב. המחשה: depositphotos.com

"נחילי ארבה המכלים את היבולים וגורמים לרעב קשה הם תופעה מוכרת מימי קדם ועד ימינו אלה. בשלוש השנים האחרונות פגעה מכת הארבה באזורים נרחבים באפריקה, בהודו ובפקיסטן, וקיימות הערכות כי התופעה צפויה להתגבר בעקבות שינויי האקלים." מסביר מסביר פרופ' אמיר אילי מבית הספר לזואולוגיה. "נחיל ארבה נוצר כאשר חגבים, שעל פי רוב חיים בטבע כבודדים, מתקבצים יחד ומתחילים לנדוד, אך הסיבות להתנהגות זו עדיין אינן מובנות במידה מספקת, והאדם עדיין חסר אונים מולה. מחקרים בשנים האחרונות הראו שהמיקרוביום עשוי להשפיע על ההתנהגות בכלל וההתנהגות החברתית בפרט של בעל החיים הפונדקאי, בין היתר בקרב חרקים. אנחנו חוקרים אפשרות שלמיקרוביום, כלומר לאוכלוסיית החיידקים במעי של החגב, יש תפקיד בהתלהקות שיוצרת את נחיל הארבה, ואף פרסמנו מספר מאמרים בנושא. במחקר הנוכחי לקחנו את הבדיקה צעד נוסף קדימה."

צוות המחקר בהובלת פרופ' אמיר אילי והדוקטורנט עומר לביא גילה שאוכלוסיית חיידקי המעיים (המיקרוביום) של חגב שחי לבדו משתנה באופן משמעותי כשהוא מצטרף ללהקה. הממצא העיקרי הוא חיידק המכונה Weissella שכמעט ואינו נצפה במעי של חגב בודד אך הופך לדומיננטי במיקרוביום עם ההצטרפות ללהקה. בנוסף בנו החוקרים מודל מתמטי המוכיח כי ההתלהקות 'כדאית' לחיידק מבחינה אבולוציונית, שכן היא מאפשרת לו להתפשט ולהדביק מספר רב של חגבים נוספים. לדברי החוקרים, "הממצאים שלנו אינם מוכיחים כי החיידק הוא האחראי לתופעת ההתלהקות והנדידה – כלומר ליצירת הארבה, אך סביר להניח שיש לו תפקיד בתופעה, וזוהי השערה חדשה שמעולם לא הועלתה עד היום. אנחנו מקווים שהתובנה החדשה תהווה בסיס לפיתוח אמצעים למניעת או להפחתת תופעת הארבה שפוגעת בהמוני בני אדם, בעלי חיים וצמחים בעולם."

במחקר השתתפו גם פרופ' לילך הדני אוהד לוין-אפשטיין ויונתן בנדט מבית הספר למדעי הצמח ואבטחת מזון, פרופ' אורי גופנא מבית הספר סמוניס למחקר ביו-רפואי וחקר סרטן, וד"ר ערן גפן מאוניברסיטת חיפה-אורנים. המחקר מהווה דוגמה יפה לשיתוף פעולה בינתחומי מוצלח: חוקרי התנהגות ופיזיולגיה של חרקים (אילי, גפן), חוקרי מיקרוביולוגיה וחיידקים (גופנא) ומומחים למודלים אבולוציוניים ממוחשבים (הדני). המאמר פורסם בכתב העת Environmental Microbiology.

ההתלהקות כדאית לחגב

במסגרת המחקר גידלו החוקרים חגבים מסוג ארבה מדברי במעבדה, כבודדים ובקבוצה. הם אספו צואה של חגבים שגודלו בבדידות, איפיינו באמצעותה את אוכלוסיית חיידקי המעיים שלהם, ואחר כך צירפו אותם לקבוצה גדולה של כ-200 חגבים. בדגימה חוזרת, כעבור 7 ימים, נמצא שינוי משמעותי במיקרוביום של החגבים שגודלו כבודדים וצורפו לקבוצה. עומר לביא: "השינוי העיקרי שמצאנו היה בתפוצה של חיידק הקרוי weissella. חיידק זה, שנעדר כמעט לחלוטין מהמיקרוביום של החגב הבודד, הפך לדומיננטי במיקרוביום לאחר שהחגב צורף ללהקה."

בשלב הבא בנו החוקרים מודל מתמטי שהראה שההתלהקות 'כדאית' לחיידק מבחינה אבולוציונית, מכיוון שהיא מאפשרת לו להתפשט ולהדביק חגבים נוספים. בשל היתרון האבולוציוני שהוכח במודל העלו החוקרים השערה חדשה, כי ייתכן שהחיידק ממלא תפקיד בהתנהגות היוצרת התלהקות בקרב החגבים. במילים אחרות, ייתכן שהחיידק מעודד בדרך כלשהי את החגב הפונדקאי לשנות את התנהגותו ולהתקרב לחגבים אחרים.

פרופ' אילי מסכם: "המחקר שלנו תורם תרומה חשובה להבנת התופעה של התלהקות חגבים ויצירת נחילי ארבה – אחד הגורמים המובילים לרעב בעולם, מימי קדם ועד ימינו. במחקר מצאנו שינוי משמעותי בהרכב אוכלוסיית חיידקי המעי אצל חגבים שעוברים ממופע בודד למופע של להקה. השינוי העיקרי הוא התרבות עצומה של חיידק המכונה weissella, שכמעט ולא נצפה במיקרוביום של החגב הבודד, אך משתלט על אוכלוסיית חיידקי המעי כשהחגב מצטרף ללהקה. כמו כן בנינו מודל מתמטי המוכיח כי לחיידק יש 'אינטרס' אבולוציוני שהחגב הפונדקאי יצטרף ללהקה. הממצאים אמנם אינם מוכיחים כי החיידק הוא האחראי לתופעת ההתלהקות והנדידה – כלומר ליצירת הארבה, אך הם מצביעים על היתכנות גבוהה שיש לו תפקיד בתופעה, וזוהי השערה חדשה שמעולם לא הועלתה עד היום. אנחנו מקווים שהתובנה החדשה תהווה בסיס לפיתוח אמצעים למניעת או להפחתת תופעת הארבה שפוגעת בהמוני בני אדם, בעלי חיים וצמחים בעולם."

עוד בנושא באתר הידען:

דילוג לתוכן