מינים חדשים מופיעים בקצב הרבה יותר גדול מאשר סברו עד כה טוענים חוקרים מאוניברסיטת מסצ'וסטס במאמר שפורסם בסאיינס
הפיצול של מין ביולוגי לשני מינים חדשים דורש הרבה פחות דורות מאשר סברו המדענים עד כה. כך עולה ממחקר חדש של אוניברסיטת מסצ'וסוטס בידי הפוסט דוקטורנט אנדרו הנדרי, אקולוג אבולוציוני, שערך מחקר על שתי אוכלוסיות של סלמון מסוג SOCKEYE בצפון מערב האוקיאנוס השקט. הממצאים פורסמו בגליון ה20 באוקטובר של כתב העת סייאנס. שותפיו למחקר הם פול בנטזן Bentzen ותומס קווין, שניהם מאוניברסיטת וושינגטון, ג'ון ואנברג מאוניברסיטת מונטנה ואריק וולק מהמחלקה לדיג במשרד החקלאות.
“ישנה דעה רווחת לפיה כאשר אוכלוסיה אחת מתפצלת לשתי סביבות שונות, כל אחת מפתחת תכונות המתאימות לסביבה שבה היא חיה במהירות, וכתוצאה מכך, שתי האוכלוסיות נהיות פחות זמינות לרביה הדדית. לפיכך הם הופכים למבודדים לצורך הרביה. תהליך זה, הנקרא מיון אקולוגי, היה בוודאי הדרך הקלה והמהירה ביותר ליצירת מינים חדשים. התוצאות שלנו מראות שלא רק שהדבר נכון, אומר הנרדרי, הדוגמאות הקלאסיות הם של קבוצות הקיימות 10,000 שנים.
אפילו הדוגמאות המהירות ביותר דיברו על 200-400 דורות. במקרה כזה, מצאנו שבידוד רבייתי אכן קרה מתי שהוא בעבר אך איננו יודעים עד כמה מהר היה.
בניגוד לכך, הצוות של הנדרי מצא התאמות אבולוציוניות ובידוד רבייתי אצל הסלמון לאחר 12-14 דורות בלבד: 60-70 שנה. במיוחד, בחנו החוקרים דגים שאבותיהם הגיעו לאגם וושינגטון בשנות השלושים והארבעים. מיד לאחר הבאתם לאגם, הם התפצלו לשני אוכלוסיות, אחת שהשריצה בנהר ואחת שעשתה זאת בחוף האגם.
“סלמוני SOCKEYE חופרים את הביצים שלהם ומשריצים בסוגים שונים של מימקומים ובמגוון של סביבות, אפילו במערכת קטנה כמו זו”, מסביר הנדרי. “כאשר אוכלוסיה חדשה מתבססת במקום אחר, היית מצפה מהם לפתח התאמות חדשות, וזה אכן מה שקרה.”
ההבדלים בין הסלמונים המעדיפים את חופי הנהר לבין אלו המעדיפים את חופי האגם כוללים בין היתר את עומקו של גוף הזכר – הזכרים מהמין המשריץ בחוף האגם עמוקים יותר מהגב לבטן מאלו שבנהר. העומק הזה מעיד על הצלחת אותם זכרים, מסביר הנדרי: “גוף עמוק יותר מאפשר הגעה ליותר נקבות במהלך ההשרצה, ואולם בנהר יש זרם גדול, וגוף עמוק מידי עלול להיות לא מתאים מבחינה הידרודינמית, ועשוי לגרום להם לקשיים במשך כל הזמן, לפיכך דגי הנהר אימצו גזרה דקה יותר ומתאימה יותר לזרם.
הבדלים היו גם בגודל הנקבות ובגיל שבו הן מתרבות – נקבות הנהר היו גדולות יותר מאשר עמיתותיהן שבחוף. הנדרי מצביע על כך שנקבה גדולה יותר יכולה לקבור את הביצים עמוק יותר בתוך האבנים, כדי להפחית את הסכנה שהביצים יסחפו ויהרסו בידי זרמי מים חזקים.
“התפתחויות מהירות תועדו גם בסוגים אחרים של יצורים,” אומר הנדרי. “החידוש במחקר שלנו הוא שאנחנו הצלחנו להראות שהבדלים אלו גם גרמו לבידוד רבייתי”. יתרה מכך, דגים שנולדו בנהר ובאים להתרבות בחופי האגם לא מצליחים לבצע רביה הדדית עם דגים ילידי האגם ( למרות שבכל דור 39 אחוזים מאלו הבאים להתרבות באגם הם ילידי הנהר. אילו היה הדבר מתאפשר, שני המינים היו מתאחדים בחזרה.
ככל הנראה הדבר קורה כי לזכרים שנולדו בהנר יש פחות הצלחה מול הזכרים הגדולים שנולדו באגם גם אלו שמצליחים להזדווג יולדים צאצאים שלא מצליחים לשרוד לא בנהר ולא באגם, משום שהם פחות מתאימים לכל אחת משתי הסביבות. הדבר מראה שוב באיזו מהירות מתבצע הבידוד הרבייתי – פי 10 מהר יותר ממה שחשבו עד כה למהירות המקסימלית. “הדבר מראה שעלינו לחשוב מחדש לע חשיבות הברירה הטבעית על יצירת מינים חדשים ויצירת המגוון הביולוי.
הנדרי מסתייג בדבר אחד: “למרות הממצאים של ההתאמה המהירה והבידוד הרבייתי, אינני מעריך ששתי אוכלוסיות אלו יתפתחו למינים שונים שניתן יהיה להבחין ביניהם ככאלה. פשוט השתמשנו באוכלוסיות חדשות כדי להדגים את התהליך המוביל ליצירת מינים חדשים.”
הנדרי הוא פוסט דוקטורנט דארוויניסטי, והוא עורך מחקרים בביולוגיה במחקלה לאבולוציה. הוא עשה את עבודת הדוקטורת שלו באוניברסיטת וושינגטון בסיאטל.
זה לא אותו הסלמון
האם התמיינותו של מין ביולוגי לשני מינים שונים היא תהליך מהיר
משחשבו עד כה?
מאת קרול קייסוק יון
: תצלום: ניו יורק טיימס
ד”ר הנדרי ודג סלמון מאגם ואשינגטון. ההתמיינות מתחילה כשפרטים
מאותה אוכלוסייה לא מצליחים להתרבות
—-
לפי הדעה המקובלת על מדענים זה יותר ממאה שנה, כמעט בלתי אפשרי
להיות עדים להיווצרותו של מין ביולוגי חדש בטבע: התהליך הזה, כך נהוג לחשוב, הוא ארוך מכדי שחוקר יוכל לחזות בו במשך שנות חייו.
כעת, באחד הגיליונות האחרונים של כתב העת “,”Science מציגים מדענים החוקרים את דגי הסלמון ראיות המרמזות על כך שמין ביולוגי חדש יכול להתפתח הרבה יותר מהר מכפי שהביולוגים חשבו עד כה. המחקר כבר נתקל בהתנגדות נמרצת מצד מדענים רבים.
בנוסף לערעור על תפישותיהם של המדענים בנוגע למהירות שבה יכולים מינים חדשים להתפתח, מעלה המחקר החדש, ומחקר נלווה על האבולוציה המהירה בזבובי פירות, את האפשרות, שמדענים יוכלו להתבונן בהיווצרות מינים, דבר שעד כה היה קשה לדמיין אותו.
במחקר על דגי הסלמון קובעים החוקרים שאוכלוסיית דגים אחת התפתחה לשתי קבוצות מובחנות, שהפסיקו להתרבות ביניהן – ועשו בכך את הצעד הראשון לקראת הפיכתם למינים ביולוגיים נפרדים.
תהליך זה לא התפרש על פני מאות אלפי שנים, אלא נמשך קצת יותר מ-50 שנה.
“אין לכך תקדים בטבע”, אמר ד”ר אנדרו הנדרי, אקולוג אבולוציוני מאוניברסיטת מסצ'וסטס שעשה את המחקר עם ארבעה חוקרים במדינת ואשינגטון. “נדרשת העזה ואמונה אפילו לחפש דבר כזה”. בגיליון “”Science שבו התפרסם המחקר של ד”ר הנדרי התפרסם גם דיווח של חוקרים אוסטרלים על ראיות לכך ששינויים אחרים, גם הם מכריעים, המבחינים בין שני מינים ביולוגיים של זבובי פירות, התרחשו בתוך שישה חודשים בלבד.
האבולוציה של מינים ביולוגיים חדשים, תהליך הידוע כ”התמיינות”, היא תחום מחקר ידוע לשמצה: לא רק שקשה להגיע למסקנות, אלא רוב החוקרים הטוענים כי בידם תוצאות החלטיות בעניין מוצאים את עצמם ניצבים מול התנגדות. גם במקרה הנוכחי, מיד לאחר שהתפרסמו המאמרים ב””Science הכריזו כמה חוקרים בכירים בתחום כי מדובר במחקרים לקויים מהיסוד.
“זו מהומה רבה על דבר פעוט”, אמר ד”ר דניאל הווארד, ביולוג אבולוציוני באוניברסיטה של מדינת ניו מקסיקו. הוא חלק על שיטת המחקר ועל המסקנות של ד”ר הנדרי וצוותו: “על סמך הראיות שיש בידיהם”, אמר, “הם לא יכולים לטעון את מה שהם טוענים”.
אולם אחרים, כמו ד”ר ניק ברטון, ביולוג אבולוציוני באוניברסיטת אדינבורו, שכתב פרשנות לשני המחקרים ב”,”Science משבחים את העבודה החדשה. ד”ר ברטון, שתיאר את המחקר בנוגע לזבובים כחשוב וכ”דוגמה ראויה לציון”, כתב שהמחקרים מספקים ראיה חזקה לכך
שהתמיינות יכולה להתרחש במהירות.
על פי ההגדרה המקובלת, נחשבות שתי קבוצות של אורגניזמים למינים ביולוגיים שונים כאשר הן אינן מתרבות בהצלחה זו עם זו, או כאשר פרטים מקבוצה אחת מתרבים עם פרטים מהאחרת, אך צאצאיהם של פרטים אלה אינם מצליחים להתרבות – מצב המכונה “בידוד רבייתי”.
מדענים תוהים זה זמן רב באיזו מהירות יכול בידוד רבייתי להיווצר. בניסיון להשיב על שאלה זו ניצלו ד”ר הנדרי ועמיתיו את העובדה שב-1937 הוכנסו לאגם ואשינגטון, ליד סיאטל, דגי סוק-איי סלמון. ב-,1992 כשהנדרי ועמיתיו החלו לחקור את הדגים, הם גילו
שהאוכלוסייה המקורית התפתחה לשתי קבוצות נפרדות של דגי סלמון.
קבוצה אחת הטילה את ביציה באחד מחופי האגם, בעוד שהקבוצה השנייה, שהמראה שלה היה מעט שונה, התרבתה באחד הנהרות המזינים את האגם. וחשוב מכך: החוקרים אומרים שמצאו ראיות לכך ששתי הקבוצות פיתחו כנראה הבדלים גנטיים קלים.
הסיבה לכך, קובעים החוקרים, היתה שהפרטים באוכלוסיית דגי הסלמון לא הצליחו להתרבות ביניהם. זהו, הם טוענים, השלב הראשון בדרך להפיכתם למינים ביולוגיים שונים.
ד”ר הנדרי אמר שהוא מאמין כי לא סביר שהאבולוציה המהירה של בידוד רבייתי מוגבלת לדגים, וכי היא תימצא גם באורגניזמים אחרים. הוא הדגיש ששני סוגי הסלמון אינם שני מינים ביולוגיים נפרדים בשלב זה, וייתכן שלעולם לא ייהפכו לשני מינים.
המדענים המבקרים את המחקר אמרו כי אין כל ודאות שהעובדה ששתי קבוצות הדגים שונות זו מזו מבחינה גנטית היא תוצאה של תהליך אבולוציוני של בידוד רבייתי. השונות הגנטית יכולה להיות גם תוצאה של התרבות בין דגי הסלמון שהוכנסו לאגם בשנות ה-30 לבין האוכלוסייה הקטנה של דגי סלמון ילידי האגם.
חוקרים אחרים אמרו שההבדלים הגנטיים בין שתי קבוצות דגי הסלמון הם מזעריים מכדי שיידרש להם הסבר. “זה הבדל קטן יותר מזה שקיים בין גזעים אנושיים שונים, או בין קבוצות שונות של עכברי בית או של צרצרים”, אמר ד”ר הווארד. “הבדל כל כך קטן שאין כל טעם להתעכב עליו כרגע”.
ניו יורק טיימס
(פורסם במקור ב-24.10)
{הופיע בעיתון הארץ, 7/11/2000{
אתר הידען היה עד סוף שנת 2002 חלק מפורטל IOL מקבוצת הארץ
