מחקר משותף לאוניברסיטת תל אביב ולאוניברסיטת מיינץ מצא שהנטייה לחלץ נמלה במצוקה קשורה להבדלים בפעילות גנים במערכת העצבים – ולא לגודל הגוף, למבנהו או למאגרי האנרגיה
מדוע נמלים מסוימות נחלצות לעזרת חברה לקן שנקלעה למצוקה, ואילו אחרות מתקרבות אליה אך אינן מסייעות? מחקר משותף לחוקרים מאוניברסיטת יוהנס גוטנברג במיינץ ומאוניברסיטת תל אביב מצביע על תשובה אפשרית: ההבדל אינו נובע מגודל הגוף, ממבנהו או מכמות האנרגיה שצברה הנמלה, אלא קשור לדפוסי פעילות של גנים במערכת העצבים שלה.
במחקר השתתפו לואיסה מריה חיימס־ניניו ופרופ' סוזנה פויציק מאוניברסיטת מיינץ, לצד עדי בר ופרופ' ינון שרף מבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים באוניברסיטת תל אביב. המחקר נתמך גם בידי הקרן הלאומית למדע ופורסם בכתב העת Journal of Experimental Biology.
"המחקר שלנו מראה שאצל נמלים, הנכונות לעזור קשורה להבדלים הניתנים למדידה בפעילות גנים", אומרת פויציק. לדבריה, הממצא מעניין במיוחד מפני שהתנהגות הצלה יוחסה במשך שנים בעיקר ליונקים, אף שהיא התפתחה בנפרד גם אצל נמלים.
מי מהנמלים תנסה לחלץ חברה לקן?
כדי לבדוק מה מבדיל בין נמלים מסייעות לבין נמלים שאינן מסייעות, שחזרו החוקרים במעבדה מצב מצוקה. נמלה פועלת מהמין Cataglyphis nigra קובעה לקרקעיתו של תא ניסוי מרופד בחול, ולאחר מכן הוכנסה לתא בכל פעם פועלת אחרת מאותה מושבה.
החוקרים תיעדו את התנהגות הנמלים במשך 15 דקות. נמלה הוגדרה כמצילה אם התקרבה אל החברה המקובעת, משכה בה או חפרה סביבה בניסיון לשחררה. התנהגות דומה נצפית גם בטבע כאשר פועלות מנסות לחלץ חברות לקן שנקברו בחול. לעומת זאת, נמלים שהתקרבו אל הנמלה במצוקה אך לא ניסו לשחררה סווגו כלא־מסייעות.
השימוש במונח "הצלה" אינו מייחס לנמלים שיקול מוסרי אנושי. במחקר ההתנהגותי הוא מתאר פעולה המכוונת לסייע לפרט מאותו מין הנמצא בסכנה מיידית, כרוכה במחיר או בסיכון למצילה ואינה מעניקה לה תועלת ישירה ומיידית.
ההבדל התגלה במרכזי העיבוד של מוח החרק
לאחר מבחן ההתנהגות בדקו החוקרים אם ההבדלים בין שתי הקבוצות משתקפים גם ברמה הביולוגית. הם בחנו את המחושים וכמה אזורים במוחן של הנמלים, ובהם אונות הראייה, אזורים מרכזיים במוח ו"גופי הפטרייה" – מרכזי עיבוד במוח החרק המשלבים מידע חושי ומעורבים בלמידה ובבקרת התנהגות.
החוקרים בידדו מהרקמות מולקולות RNA, המעידות אילו גנים פעילים בתאים, והשוו באמצעות ריצוף RNA את פעילות הגנים של הנמלים המצילות לזו של הנמלים שלא ניסו לסייע.
ההבדלים הבולטים ביותר נמצאו בגופי הפטרייה. אצל הנמלים המצילות היו 15 גנים פעילים יותר באזור זה, ובהם גנים הקשורים לתפיסת ריחות, לוויסות הורמונלי, לתהליכים מטבוליים ולתפקוד מערכת החיסון. בתשעה גנים נמצאה פעילות מוגברת אצל המצילות בכל הרקמות שנבדקו.
המאמר המדעי מצביע בין השאר על מסלולים הקשורים לייצור פוליאמינים, לאיתות של הורמון הנעורים ולמערכת החיסון. החוקרים מציעים כי מסלולים אלה עשויים להשפיע על עיבוד אותות מצוקה ועל מידת הנכונות של הנמלה להגיב להם.
לא כוח רב יותר ולא מאגרי אנרגיה גדולים יותר
החוקרים לא מצאו עדות לכך שהנמלים המצילות היו פשוט גדולות או חזקות יותר, או שנהנו ממאגרי אנרגיה גדולים יותר. גם מדדים מורפולוגיים ותכולת השומן לא הסבירו את ההבדל בין הקבוצות. הממצאים מצביעים במקום זאת על הבדלים בעיבוד גירויים חושיים ובמסלולי איתות מולקולריים במערכת העצבים.
אחד הממצאים המפתיעים נגע לגנים של מערכת החיסון. אצל חרקים, גנים אלה אינם עוסקים רק בהגנה מפני מחוללי מחלות; מחקרים קודמים קשרו אותם גם לרמת הפעילות, לשינה ולנטייה להתקבץ. המחקר החדש מעלה אפשרות שהם משתתפים גם בוויסות תגובות חברתיות. אפשרות אחרת היא שנמלים המצילות חברות לקן חשופות יותר לפציעה או לזיהום, ולכן פעילות מוגברת של גנים חיסוניים עשויה להועיל להן.
עם זאת, המחקר אינו מזהה "גן הצלה" יחיד ואינו מוכיח שדפוס גנטי מסוים הוא הגורם הישיר להתנהגות. החוקרים מעריכים שהתגובה נוצרת משילוב בין קליטת אותות מצוקה, עיבודם במערכת העצבים ומסלולים מולקולריים המשפיעים על הנכונות לפעול. יידרשו ניסויים נוספים כדי לברר אילו מן השינויים הגנטיים גורמים להתנהגות ואילו מהם הם תוצאה שלה או מאפיין נלווה.
"נמלים הן מודל טוב במיוחד לחקר היסודות הביולוגיים של התנהגות חברתית מורכבת", מסכמת פויציק. "המחקר שלנו מראה שפרטים מאותה מושבה לא רק מגיבים באופן שונה, אלא שההבדלים האלה קשורים גם לתהליכים מולקולריים הניתנים למדידה".
שאלות ותשובות
כיצד קבעו החוקרים אילו נמלים הן מצילות?
נמלה הוגדרה כמצילה אם בתוך 15 דקות התקרבה לחברה לקן שקובעה בתא הניסוי, משכה בה או חפרה סביבה בניסיון לשחררה. נמלים שהתקרבו אך לא ניסו לחלץ אותה סווגו כלא־מסייעות.
אילו הבדלים נמצאו בין המצילות לבין הנמלים שלא סייעו?
ההבדלים הבולטים נמצאו בפעילות גנים במערכת העצבים, במיוחד בגופי הפטרייה במוח החרק. לא נמצאו הבדלים המסבירים את ההתנהגות בגודל הגוף, במבנהו או במאגרי האנרגיה.
האם נמצא גן יחיד שגורם להתנהגות ההצלה?
לא. המחקר מצא קשר בין ההתנהגות לבין פעילותם של כמה גנים ומסלולים מולקולריים, אך אינו מוכיח שגן יחיד מפעיל אותה. ככל הנראה מדובר בשילוב של קליטת אותות, עיבוד חושי ובקרה מולקולרית.
מהו חלקה של אוניברסיטת תל אביב במחקר?
עדי בר ופרופ' ינון שרף מבית הספר לזואולוגיה באוניברסיטת תל אביב הם ממחברי המאמר והשתתפו בתכנון המחקר, בביצוע הניסויים ובגיבוש השיטות. פרופ' שרף השתתף גם בניהול המחקר ובהנחייתו, והמחקר נתמך בידי הקרן הלאומית למדע.
המאמר המדעי
עוד בנושא באתר הידען
- נמלים נגד בני־אדם: אתגר המבוך
- חכמת ההמונים של הנמלים
- נמלים שרכשו ידע באופן אקראי נוטלות פיקוד זמני
- הרשת החברתית של הנמלים
לפרסום המקורי: [אוניברסיטת יוהנס גוטנברג במיינץ, באמצעות Phys.org](