האם נמצא המקור של הארס בעולם החי?

מדובר במנגנון יעיל שהתפתח באופן בלתי תלוי ובמקביל, בקבוצות שונות של בעלי חיים במהלך האבולוציה ובצורות שונות. השאלות הגדולות שנותרו פתוחות לגבי רוב הרעלנים היא מה מקורם, כיצד הם מיוצרים בגוף החי ואיך הם התפתחו אבולוציונית?

ארס מאפשר לבעלי חיים קטנים וחלשים פיזית, כמו עקרב נחש, עכביש ואפילו מיני חלזונות מסוימים, להגן על עצמם מפני בעלי חיים גדולים וחזקים מהם בהרבה. הוא בא בדרך כלל בתור “פיצוי” לחיה בעלת מבנה הגוף השברירי והאיטי להרוג את אויביה בקלות ובמהירות. בדרך כלל חיות גדולות, מהירות וחזקות לא מאופיינות ביכולת להיות ארסיות. לכן, בני אדם לא פיתחו במהלך האבולוציה שלהם את הארס.

הארס עצמו הינו תערובת של חלבונים רעילים המכונים בקיצור רעלנים, שבעל החיים מייצר בגופו ומזריק אותו לבעל חיים אחר. מדובר במנגנון יעיל שהתפתח באופן בלתי תלוי ובמקביל, בקבוצות שונות של בעלי חיים במהלך האבולוציה ובצורות שונות. השאלות הגדולות שנותרו פתוחות לגבי רוב הרעלנים היא מה מקורם, כיצד הם מיוצרים בגוף החי ואיך הם התפתחו אבולוציונית.

קבוצת מחקר בראשות פרופ’ יהוא מורן מהמחלקה לאקולוגיה, אבולוציה והתנהגות שבאוניברסיטה העברית, חוקרת את האבולוציה של רעלנים בשושנות ים, קרובות המשפחה של המדוזות והאלמוגים. הסיבה שהחוקרים בחנו דווקא חיה לא שגרתית זו נעוצה ביכולת לגדל אותה במעבדה ולהנדס אותה גנטית, יכולת שאינה זמינה עבור רוב בעלי החיים הארסיים. עד כה היה ידוע כי לשושנות הים ישנו ארס המורכב מנוירו-טוקסין שתפקידו לשתק טרף קל כמו דגים וסרטנים ומשמש גם להגנה על שושנת הים מפני טורפים. עבור בני האדם הארס אינו קטלני אך יכול לגרום לנפיחות. מאידך, ישנם מספר מינים של שושנות ים, בעיקר המינים Actinodendron arboreum ו-Phyllodiscus semoni ובני המשפחה Stichodactylidae העלולים להיות אלימים ולגרום באמצעות הארס שלהן להלם אנפילקטי ופגיעה בתפקוד הכליות והנשימה, מצבים שעלולים להתפתח לפגיעה קשה באדם ועד למוות.

במחקר חדש שבוצע במעבדתו של פרופ’ יהוא מורן מהמכון למדעי החיים ע”ש סילברמן באוניברסיטה העברית בירושלים, שמתפרסם השבוע בכתב העת היוקרתי של האקדמיה למדעים של ארה”ב PNAS, גילו החוקרים כי שושנות הים “גייסו” להן את הארס דרך ממערכת העצבים של עצמן. למעשה, במהלך אבולוציוני מבריק ומפתיע, הגנים המקודדים לנוירו-פפטידים (חלבונים קטנים שעליהם מועבר חומר הממלא תפקיד חשוב בהעברת אותות עצביים) הוכפלו, והגנים החדשים החלו לפעול במערכת הארס במקום במערכת העצבים של שושנת הים. כששושנת הים מותקפת על ידי דג המנסה לטרוף אותה היא מזריקה לו את הנוירו-פפטידים שהפכו לרעלנים וכך גורמת לו לחוש בכאב. למעשה זאת הפעם הראשונה במדע שהוכח כי חיה כלשהי בטבע הצליחה לגייס רעלן ממערכת העצבים של עצמה.

“ארס הוא כלי תקיפה של החיה שהתפתח שוב ושוב במהלך האבלוציה. יש אותו לנחשים, למדוזות, לחלזונות מסוימים אבל לא בטוח שלאב הקדמון של אותן חיות היה בכלל ארס. עוד ידוע כי התפתחות זו נעשתה באופן בלתי תלוי. כשארס מתפתח כל כך הרבה פעמים עולות השאלות מאיפה הוא מגיע, מה המקור שלו, איך פתאום לנחש, לעכביש או לשושנת יש את התערובת המתוחכמת של החומרים שפועלת על מערכת העצבים ופוגעת בחיה שהם תוקפים? הרבה מאוד שאלות, רב הנסתר על הגלוי”, מציין פרופ’ מורן.

למרות המסתורין סביב הארס, מחקר זה מצליח לחשוף את ההיסטוריה האבולוציונית שאפשרה לשושנות הים, יצורים קטנים ורכים חסרי יכולת תנועה, שריון או שלד לפתח מנגנון הגנה מוצלח. שושנות הים הן קבוצה עתיקה של בעלי חיים שהיו בין הראשונות להופיע על כדור הארץ והן חיות כיום בכל רחבי האוקיינוסים, מה שמעיד על הצלחתן הרבה להשתמש בארס של עצמן לצרכי הגנה. “מדובר בחיה עם מערכת עצבים פשוטה, ללא שיריון ובאופן כללי הן חיות מאוד רכות, ולמרות זאת במשך מאות מיליונים של שנים הן שרדו בכל פינה באוקיינוסים. את ההצלחה האבלוציונית שלהם אפשר לזקוף בזכות הארס שלהן. סביר להניח שמנגנון זה של ייצור ארס משותף לעוד בעלי חיים רבים, והסיבה העיקרית שהוא לא נחשף עד היום הוא שמעט מאוד מחקרים התמקדו במערכת העצבים של חיות ארסיות אלה, אלא בעיקר בארס נחשים שעלול להיות מסוכן לאדם וקטלני”, מסכם פרופ’ מורן את ממצאי מחקרו.

עוד בנושא באתר הידען:

• האם יש מירוץ חימוש גם אצל חיות ארסיות?
• אבולוציה בפעולה: שושנת הים – חצי צמח, חצי בעל חיים
• ארס עקרבים לשם החדרת תרופות לתוך המוח