האם לצרעות יש הנדסה גנטית כבר עשרות מליוני שנים? הרהורים על צרעה טפילית שחקירתה בידי דארווין הביאו אותו להבין שהטבע הוא לא כל כך המקום שנברא ע"י אלוהים טוב ומיטיב
אחד מהמיתוסים הגדולים של ימינו הוא שהטבע 'מושלם', 'אצילי' ו- 'הרמוני'. כל צמח ובעל-חי בטבע מתקיים בהרמוניה עם חבריו. הם עוזרים זה לזה ותומכים זה בזה, ואם נשפוט לפי סרטי דיסני, הרי שהם גם כולם בעלי אוזן מוזיקלית מפותחת, ידע נרחב בריקודי-עם ונטייה פתולוגית כמעט לסדנים.
קשה שלא להיזכר, בנקודה זו, בזחל המופיע בסרט 'עליסה בארץ הפלאות', היושב על פטרייה גדולה ומעשן חומר כימי בלתי-מזוהה המביא להכרה מעורפלת ולנטייה לפצוח בשירה ספונטנית. הסרט, במפתיע, מכוון דווקא לילדים.
לא ניתן להטיל ספק בכך שהזחל שבסרט מאושר. מעבר לזרבובית הנרגילה הצמודה לפיו דרך קבע, הוא אינו חושש משאר יצורי היער. בהמשך חייו הוא יהפוך לגולם, יצמיח כנפי תחרה ופלא וימריא אל ריקוד ההזדווגות פראי, ככל שתישא אותו הרוח.
אך לא זה הגורל שייעד הטבע ה- 'אצילי' לאחד מסוגי הזחלים שחקר צ'רלס דארווין. הסימביוזה האכזרית שבין הזחל והצרעה הטפילית, היתה אחד מהזרזים העיקריים בדרך להבנתו של דארווין את האבולוציה והברירה הטבעית. וכל זה התחיל מזחל.
למעשה, לא הזחלים הם שטרדו את נפשו של דארווין, אלא הצרעות, וליתר דיוק הצרעות הטפיליות. בדומה לשאר מיני החרקים, הצרעות מטילות ביצים שמהן בוקעים הצאצאים הצעירים. כדי שהצאצאים יתפתחו בתוך הביצים יש צורך בסביבה תומכת ובהגנה מיטבית על הביצים. מסיבה זו, חלק מהחרקים מטילים את ביציהם עמוק בתוך האדמה החמימה, במקום אליו לא יגיעו טורפים. אמהות אחרות נושאות את ביציהן על גופן, ושומרות עליהן מכל משמר. הצרעות הטפיליות, שאינן יכולות לעוף עם ביציהן עליהן, מצאו פתרון המשלב את הטוב בשני העולמות.
דארווין, שבצעירותו היה שקוע עמוק בלימודי התיאולוגיה הנוצרית ובאמונה באל טוב ומיטיב, הזדעזע לגלות כי לפחות משפחה אחת של צרעות בוחרת להטיל את ביציה בתוך גופיהם של יצורים אחרים – זחלים חיים. גופם של הזחלים מספק חום ולחות לביצים ולצאצאי הצרעה המתפתחים בתוכן. אם מסתכלים על העניין בלי רגש, ניתן להשוות את התופעה להיריון כפוי. אך בשונה מהיריון, הביצים בוקעות בתוך גוף הזחל, והתולעים הקטנות הבוקעות מתוכן אוכלות את הזחל מבפנים אל החוץ, כאשר במקרים רבים הזחל עדיין בחיים ובהכרה, בזמן שהטפילים הקטנים מכרסמים את גופו.
בשונה מסימביוזה רגילה, בה שני השותפים מרוויחים משיתוף-הפעולה שביניהם, ברור כי הצרעה מנצלת את הזחל באנוכיות חסרת מעצורים, כאשר היא משתמשת בגופו כאינקובאטור לגידול הצאצאים. מינים שונים של צרעות פיתחו והרחיבו את יכולותיהן בתחום זה אפילו מעבר לכך: צד בצד עם הטלת הביצים, חלק מהצרעות מזריקות לזחלים גם רעלים המשתקים את יכולות התנועה שלהם (אך לא את היכולת לחוש כאב). צרעות אחרות שכללו את הטכניקה עוד יותר, והן גורמות לזחלים להכנס למצב דמוי-זומבי לשארית חייהם. גם לאחר שצאצאי הצרעה בוקעים מעורו, הזחל ממשיך ללוות אותם ולהגן עליהם, מבלי לאכול או לשתות, עד יומו האחרון.
הסימביוזה האכזרית שבין הצרעות הטפיליות לזחלים היתה אחת הסיבות לנטישתו של דארווין את רעיון האלוהים הטוב והמיטיב. האם ייתכן כי קיים אלוהים שכזה, שאינו חס על חיי ברואיו? וכפי שכתב לאחד מעמיתיו, "אינני יכול לשכנע את עצמי שאל מיטיב וכל-יכול היה יוצר את האיצ'נאומונידה [שמה של משפחת החרקים הטפיליים אליה התייחס], מתוך כוונה מפורשת שייזונו בתוך גופותיהם החיים של הזחלים."
מהאמונה לאל רחום וחנון עבר דארווין לנסח את תיאוריית האבולוציה המתנהלת באמצעות הברירה הטבעית, ועקרונותיה תקפים עד היום ונלמדים באוניברסיטאות בכל העולם. אך מה שדארווין לא יכול היה לדעת הוא שהזחל מהווה רק את החלק האחרון במערכת מורכבת של סימביוזה שהחלה בתוך גופה של הצרעה עצמה, והיא בפני עצמה מהווה דוגמא לדרך בה אורגניזמים עוברים אבולוציה.
הרעל שמזריקות הצרעות לתוך הזחלים סיקרן מאז ומתמיד את חוקרי החרקים ואת הביולוגים המולקולאריים. רעל רגיל של בעלי-חיים מבוסס על מולקולות כימיות פשוטות, המסוגלות להזיק לתאי הגוף. הן עשויות להיקשר לקולטנים על פני התאים ולשגר אליהם מסרים מסולפים שיביאו למותם, לחדור לתוך התאים ולשתק מנגנונים מטבוליים או להשפיע על רקמות שלמות ולהביא, למשל, לאי-ספיקה של הכליות. אך במידה שהאורגניזם מצליח לעמוד בפני פגיעתם הרעה של הרעלים, הרי שהם מתנקזים מהגוף תוך זמן קצר. כיצד, בהזרקה אחת ויחידה של הביצים והרעל, מצליחות הצרעות לעצור את פעילות גוף הזחל במשך התקופה הארוכה שחולפת עד לבקיעת הביצים?
ומעבר לכך – גם הזחלים אינם משוללי הגנה. ברגע שחודרות הביצים לגוף הזחל, נקראים לפעולה תאי דם ייחודיים היוצרים מעטפת חנק מסביב לביצים. כיצד, אם כך, מצליחות הביצים לשרוד בתוך הזחל, למרות ההגנות הפעולות בגופו?
בשנות השישים התגלה לראשונה קצה החוט לפתרון התעלומה הכפולה. כאשר צולמו ביצי הצרעה בהגדלה גבוהה, על-ידי שימוש במיקרוסקופ אלקטרונים עוצמתי, נחשף גורם זר ש- 'תפס טרמפ' על הביצים. על כל אחד מהכדורים הקטנים התיישבו עשרות ומאות חלקיקים זעירים, שהזכירו במראם את צורת החיים הפשוטה ביותר בעולם: וירוסים.
עם חשיפת התגלית, עלו דעות כי מדובר במערכת פשוטה של סימביוזה, במהלכה מדביק הוירוס את הצרעה הטפילית, מגיע אל הביצים ועובר באמצעותן אל הזחל. תיאוריה זו התקבלה בתחילה על דעת הרוב, אך במהרה הסתבר שהוירוס המועבר לזחלים מכיל בעצמו גנים שמקורם בתאי הצרעה ומקודדים לייצור חלבונים הפוגעים בגוף הזחל. כאשר הוירוס מדביק את תאי הזחל, הגנים באים לידי ביטוי בתוך התאים ומשעבדים את מערכות התא לצרכיהם. התאים המודבקים מייצרים את הרעלנים בתוך גוף הזחל, ובכך מביאים לקריסת מערכת החיסון, לשיתוק ולמניעת ההפיכה לגולם.
אם פה היו נגמרות התגליות, דיינו. כבר שנים רבות ידוע שכפי שוירוסים יכולים להחדיר מקטעי דנ"א לתוך התאים, כך הם עלולים, במקרים נדירים ביותר, לקבל מקטעי דנ"א מהתאים עצמם. הוירוס, מסתבר, פשוט עבר אבולוציה צד-בצד עם הצרעה הטפילית. כאשר הצרעה הטילה את ביציה יותר ביעילות לתוך הזחל, יותר צאצאים היו שורדים, והוירוס המשודרג היה מתפשט ליותר צרעות בדור הבא של האוכלוסיה. בסופו של דבר, היינו מקבלים אוכלוסיה שלמה של צרעות, שכולן מכילות את הוירוס עם רעלני הצרעה.
לכאורה, מקרה פשוט של אבולוציה, אך בדיקה מעמיקה יותר של הגנים שנושא הוירוס חשפה כי מדובר בסימביוזה עמוקה יותר מהצפוי, משום שאותם וירוסים אינם נושאים גנים המקודדים ליצירת חלקיקי וירוסים חדשים.
כדי להבין מדוע גרמה התגלית לזעזוע עמוק כל-כך, יש להבין שוירוסים רגילים מכילים תמיד גנים המקודדים לייצור חלקיקי וירוסים חדשים בתוך התאים המארחים. ללא הגנים הללו, התאים המודבקים אינם יכולים לייצר וירוסים חדשים שיעברו הלאה לתאים חדשים. וירוס שאינו מכיל גנים שכאלו יכחד מהר מאד, מכיוון שלא תהיה לו דרך להתרבות בתוך התאים המודבקים.
כיצד ניתן להסביר את קיומו של וירוס, שאינו מכיל את הגנים הבסיסיים הדרושים לייצורו מחדש? ברור שכדי שוירוס כזה ימשיך להתקיים, יש צורך בתאים שייצרו אותו. ואכן, הקוד הגנטי של תאי השחלה בצרעה הבוגרת מכיל את הגנים הדרושים לייצור הוירוס. הוירוסים הנוצרים יוצאים אל מחוץ לתאי השחלה, נצמדים לביצים ואיתן הן מוזרקים לתוך הזחל. זוהי הנדסה גנטית, פשוטו כמשמעו, של אורגניזם אחד בידי אורגניזם אחר, בתיווך מנגנונים ויראליים.
ברור, אם כך, כיצד נוצר הוירוס בתוך התאים, ומהן הסיבות שמנגנון כזה נשמר בטבע. אך כדרכן של שאלות מדעיות טובות, התשובה לקיומו של הוירוס רק מובילה לפתיחת שאלות נוספות, ובראש ובראשונה: כיצד הגיע מנגנון שכזה לידי מימוש בצרעה?
ההסבר הראשון שהועלה היה שהצרעה הטפילית מהווה פריצת דרך אבולוציונית, ושהיא האורגניזם הרב-תאי הראשון שתאיו רכשו את היכולת לייצר וירוסים משלהם, באמצעות סדרה של מוטציות שהצטברו זו על גבי זו לאורך מליוני שנים, צד בצד עם ברירה טבעית ואלמנטים אחרים המבקרים את האבולוציה. ה- 'וירוס' לפי סברה זו, אינו וירוס אמיתי אלא המצאה חדשה של הצרעות.
הסבר חלופי – מרגש פחות, אך סביר יותר – היה שבאירוע יוצא דופן בעבר, תקף וירוס זר את תאיה של צרעה טפילית. במקום שהוירוס ישעבד את התאים לצרכיו, הצליחה הצרעה להשתלט על מנגנוני החלוקה של הוירוס ולנצל אותם לצרכיה. מכאן ואילך, שני המינים עברו אבולוציה משותפת, כאשר הוירוס חוסך לצרעה את הצורך לייצר את הרעלים בעצמה, והצרעה מפיצה את הגנים הויראליים ביחד עם הקוד הגנטי שלה לכל צאצאיה.
בפברואר 2009 נפלה למקומה החתיכה האחרונה בפאזל, במחקר שבדק לעומק את הקוד הגנטי של הצרעות הטפיליות ממשפחת הברקונידים: ה- Chelonus inanitus וה- Cotesia congregate. החוקרים זיהו 22 גנים ממקור ויראלי הבאים לידי ביטוי בשחלותיה של הצרעה, והראו כי הם תואמים לגנים הקיימים במשפחת הנודיוירוסים – משפחה אנונימית יחסית של וירוסים המדביקים חרקים.
כשמאחדים את כל חלקי הפאזל, מקבלים תמונה המראה שהצרעות הטפיליות עברו אבולוציה למתכונתן הנוכחית לפני 74 מליוני שנים, כאשר הצליחו להשתלט על אחד ממיני הנודיוירוסים שתקפו אותן, ולעבור איתו אבולוציה משותפת. לאחר השוואה בין מקטעי דנ"א שנלקחו מוירוסים שונים, גיבשו החוקרים הנחה מושכלת כי זמן קצר לאחר שהגנום הויראלי התערה בגנום של הצרעה, הצליחו הגנים של הצרעה להחליף את אלו שבתוך הוירוסים הנוצרים. רוב הגנים הקשורים בטפיליות נרכשו והתפתחו בשלב מאוחר יותר בצרעות הטפיליות.
רגע לקראת הסוף, נחזור לדארווין, שלא יכול היה להאמין באלוהים הדואג לברואי-כפיו הזחליים, תוך כדי שהוא יוצר מכונות עינויים קטנות בדמותן של הצרעות הטפיליות. אותו חוסר באמונה ליווה את דארווין לאורך ימי חייו, והנחה אותו בדרכו למצוא הסבר אחר לקיום השפע והמגוון הביולוגי הקיימים כיום.
ההסבר שמצא, לאחר קיבוץ אלפי עדויות ממאות מחקרים, לא דרש את נוכחותו של אל טוב ומיטיב, או את קיומו של טבע 'אצילי' ו- 'הרמוני'. המנגנון אותו חשף דארווין הוא הברירה הטבעית, במסגרתה נאבקים בעלי-חיים ממינים שונים ובתוך אותו מין זה בזה, בנסיון נואש לקנות שליטה על המשאבים שמסביבם ולהעמיד צאצאים שיעבירו הלאה את הקוד הגנטי שלהם. דיירי הטבע יקרים – כאן לא מתנהגים בהתאם. אין חוקי מוסר ואין טוב או רע – מלחמת הקיום היא החוק היחידי, והמנצח הוא זה שזוכה להעביר את הדנ"א שלו לדורות הבאים.
זוהי התמונה הקשה שחשף דארווין בפני העולם. אך יש נקודות אור: הסימביוזה משמשת כדרך כמעט אוניברסאלית בה יכולים אורגניזמים שונים לסייע זה לזה. האלטרואיזם קיים במינים רבים על פני כדור-הארץ, כולל חיידקים, והוכח כאחת מהאסטרטגיות היעילות ביותר לשרידות המין. מקרה הזחל, הוירוס והצרעה הטפילית מציג בפנינו את שתי הדרכים בהן אבולוציה יכולה להתרחש: מצד אחד, הוירוס והצרעה הגיעו לסימביוזה מלאה, המועילה לשני המינים. מצד שני, שניהם ביחד הורגים את הזחל.
הוגן? אצילי? "החיים הם כאב... כל מי שאומר אחרת, מנסה למכור לך משהו." אומר הגיבור הראשי בסרט 'הנסיכה הקסומה', ולאור התחרות הבלתי-פוסקת, העקובה בדם, בסבל ובייסורים שבטבע, קשה לחלוק על קביעתו. מדי דקה נקטלים זחלים בייסורים, והצרעות הטפיליות ממשיכות להתרבות בבשרם. אך בבוא היום, יפתחו הזחלים הגנה טובה יותר בפני הצרעות – אולי אפילו וירוס משלהם – ואז יתהפכו היוצרות. שוב, ושוב ושוב.
אב איניציו – Ab initio,
אד אינפיניטום – Ad infinitum,
The Evolution is Marching On.