המטרה: כמה שפחות זכרים
מרית סלוין
מושבת דבורים. הזכרים המתפתחים מביצים מופרות נאכלים על ידי הנקבות בשלב מוקדם
בטבע אין מנגנון אחיד הקובע את מינם של בעלי חיים. בצבים, למשל, קביעת המין מושפעת מגורמי סביבה כמו טמפרטורה. בדגים היא קשורה במעמד חברתי. אך אצל מרבית בעלי החיים המין נקבע באמצעות מנגנונים גנטיים. בבני האדם וביונקים אחרים מנגנון זה מוכתב על ידי כרומוזומי המין X ו-.Y עובר שקיבל כרומוזום Y מאביו יתפתח לזכר, ואילו עובר שקיבל מאביו כרומוזום X יתפתח לנקבה. מנגנון אחר מוכר מזבובי התסיסה, שאין להם כרומוזום :Y אצלם נקבע המין על פי היחס בין מספר כרומוזומי X לשאר הכרומוזומים.
בדבורים המצב מסובך יותר. לפני כ-160 שנה התברר שדבורים זכרים מתפתחים מביצים לא מופרות בעוד שנקבות מתפתחות מביצים מופרות. חברת הדבורים נחלקת לשלוש קבוצות: מלכה, פועלות וזכרים. רוב תושבי הכוורת הם פועלות; מספרם של הזכרים מועט ביותר וכל תפקידם מתמצה בהפריית המלכה. המלכה, שמטילה מדי יום כאלף ביצים, היא אם כל יושבי הכוורת.
מהביצה מתפתח עובר, שנהפך כעבור שלושה ימים לזחל ויוצא מהביצה. הזחל מתנשל כמה פעמים, נהפך לגולם ומהגולם מגיח הבוגר. כל אחת מהביצים המופרות בכוורת יכולה להתפתח לפועלת או למלכה. מי שקובע את כיוון ההתפתחות של הזחל הן הפועלות, וזאת על פי אותות מהמלכה. המלכה מפרישה פרומון מיוחד (חומר כימי המשמש לתקשורת) הנקרא "פרומון מלכה". פרומון המלכה משפיע על הרכב המזון שהפועלות מספקות לזחלים, וזה קובע את כיוון התפתחותו של הזחל הנקבי. המזון שהזחל אוכל גורם אצלו לשינויים הורמונליים, הגורמים מצדם לשינויים בביטוי של גנים מסוימים. התוצרים השונים של גנים אלה מובילים לשני מסלולי התפתחות – למלכה או לפועלת.
בשנות השבעים התגלה שזכרים יכולים להתפתח גם מביצים מופרות (שמהן בדרך כלל מתפתחות נקבות). אלא שכבר בשלבים הראשונים לחייהם נאכלים זכרים אלה על ידי הפועלות, ולכן אין להם כל זכר באוכלוסיית הדבורים בכוורת. בעקבות הגילוי התפתחה תיאוריה מפורטת, שעל פיה מה שקובע את מין הדבורה הוא אזור מסוים על פני אחד הכרומוזומים שלה. בביצה מופרית, הנושאת מטען גנטי מהאב ומהאם, נמצאים שני אזורים כאלה: האחד מקורו באב והשני באם. אם שני האזורים האלה זהים, מתפתח זכר; אם שני האזורים שונים, מתפתחת נקבה. זכר, כאמור, מתפתח גם מביצה לא מופרית הנושאת מטען גנטי אחד בלבד שמקורו האם (מה שקרוי "רביית בתולים").
מאז שנות השבעים נערכו ניסויים רבים במטרה להעמיק את הבנת מנגנון קביעת המין בדבורים. התברר שהזכרים שהתפתחו מביצים מופרות ונושאים מטען גנטי זהה בכרומוזומים שקיבלו מהאב ומהאם אינם מסוגלים להעמיד צאצאים, לא משתתפים בעבודות התחזוקה בכוורת, ובאופן כללי אינם תורמים דבר למושבה. לכן הנקבות הורגות אותם.
אבל אם מספרם של הזכרים האלה יהיה גדול, הדבר יהווה בעיה לכוורת. איך מונעים מצב כזה? הפתרון שהתפתח במהלך האבולוציה, כך סברו חוקרי הדבורים, הוא יצירת שונות רבה באתר קביעת המין. בשל השונות הזאת, הסיכוי שבביצה מופרית יהיו שני עותקים זהים של האתר הוא נמוך ביותר, והתוצאה היא מספר קטן של זכרים. במחקרים נוספים נמצא הכרומוזום המכיל את אזור קביעת המין. התברר שהאזור הזה מופיע בגרסאות רבות, והגילוי סיפק נדבך נוסף לתיאוריה.
מאז שנות ה-70 נמשכים המאמצים לאמת את התיאוריה באמצעים מולקולריים, אך רק לפני כשבועיים הצליחו בכך. שיתוף פעולה בין קבוצות מחקר מגרמניה (בראשות מרטין ביה), ארה"ב (בראשות רוברט פייג') ונורווגיה (בראשות סטיג אומהולט) הביא לגילוי הגן האחראי על קביעת המין בדבורים. הגן הזה קיבל את השם Sex Determiner Complementary(CSD), והתברר שהוא מופיע בדבורים ב-19 גרסאות שונות. שונות גבוהה כל כך בתכונה אחת נדירה באוכלוסיות טבעיות של בעלי חיים. מספר כה גדול של גרסאות לאותו גן מקטין את הסיכוי להולדת זכרים לא פוריים, כפי שחזתה התיאוריה.
בניסוי נוסף במסגרת המחקר, שהתפרסם בסוף אוגוסט בכתב העת ","Cell השתיקו החוקרים, באמצעות טכניקות מיוחדות, את הגן CSD בעוברי הדבורים. כשהשתיקו אותו בעוברי נקבות, העוברים התפתחו לזכרים. כשהשתיקו את הגן בעוברי זכרים, העוברים התפתחו לזכרים. כלומר, זכר מתקבל גם אם הגן מושתק ולא מייצר את החלבון האחראי על קביעת המין.
"שנים רבות אנחנו מחכים לפריצת הדרך בשאלת קביעת המין בדבורים", אומר ד"ר גיא בלוך מהאוניברסיטה העברית, העוסק בחקר גנים המשפיעים על התנהגות דבורים. "יפה לראות שהממצאים המולקולריים תומכים בתיאוריה שהתפתחה על סמך ניסויים בגנטיקה קלאסית. המחקר בוצע בצורה יסודית והתוצאות משכנעות שהחוקרים אכן בודדו את הגן לקביעת המין. פיתוח היכולות להשתיק גנים בדבורים, בשילוב עם פענוח גנום הדבורה הנעשה כעת בארה"ב, עשויים לאפשר בעתיד להשתמש בדבורים לחקר בעיות מרכזיות בביולוגיה, שאותן לא ניתן לבדוק ביעילות בעזרת בעלי חיים המשמשים כעת מודלים בגנטיקה מולקולרית".
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~629997286~~~197&SiteName=hayadan
