הזחל הרעב

זחלים החיים בעלים שעומדים להתייבש יכולים “להחזיר אותם לחיים” בעזרת חיידקים סימביונטים

מאת: יונת אשחר ונעם לויתן

דמיינו לרגע שאתם לרווה של עש – זחל קטן החי בתוך עלה ומתקדם לאורכו תוך כדי אכילה. כל קיומכם תלוי בעלה היחיד הזה, המספק לכם מזון והגנה. אבל אתרע מזלכם לחיות בעלה של עץ נשיר, והסתיו מתקרב. העלה משחים ומצהיב והרקמות החיות שלו, המלאות סוכרים, חומרי מזון נוספים ולחוּת, מתייבשות. מה יכולים הזחלים לעשות במצב כזה? הם אינם מסוגלים לצאת ולעבור לעלה אחר – לא עד שיגדלו, ישלימו את הגלגול ויהפכו לבוגרים. העלה “שלהם”, מצד שני, לא יוכל להמשיך ולכלכל אותם עוד זמן רב. כדי לשרוד, הזחל חייב “לבצע נס” ולהחזיר את העלה שלו לחיים.

וילפריד קייסר (Kaiser) ועמיתיו מאוניברסיטת פרנסואה רבלה בצרפת חקרו את התופעה של “איים ירוקים” – כתמים ירוקים של רקמות חיות המופיעים בעלים הנראים יבשים לחלוטין מחוץ לאזורים אלו. זה מכבר ידוע שהאיים מושרים עקב נוכחות זחלי העש, שמרוויחים כך עוד כמה ימים של אכילה וגדילה. במחקר, שהתפרסם בכתב-העת Proceedings of the Royal Society, ניסו החוקרים להבין כיצד החרקים מבצעים את פעולות ההחייאה שלהם.

ההשערה שלהם היתה שהיכולת הזו טמונה לא בזחלים עצמם, אלא ביצורים אחרים השוכנים בתוכם – חיידקים סימביונטים, בדומה ל”חיידקים הידידותיים” השוכנים במעי שלנו. ישנם מינים של חיידקים שמסוגלים להשרות גדילה בצמחים, בין השאר בעזרת הורמון צמחי הנקרא ציטוקינין, הנמצא ברמות גבוהות באותם איים ירוקים. חלק מהחיידקים משתמשים ביכולת זו כדי לתקוף את הצמחים עצמם, וליצור עפצים שבהם הם מתפתחים. ידועים גם מקרים שבהם פעילות של חיידקים לבדם, ללא מעורבות של חרקים, יוצרים איים ירוקים הדומים מאוד לאלו שיוצרים הזחלים.

כדי לבדוק האם חיידקים סימביונטים אכן מעורבים במקרה זה, בדקו החוקרים זחלים של עש מהמין Phyllonorycter blancardella, החיים בתוך עלים של עצי תפוח. הם מצאו שהם אכן מכילים חיידקים, בעיקר חיידקים מסוג Wolbachia, הנפוצים אצל חרקים. החוקרים נתנו לזחלים אנטיביוטיקה שחיסלה את החיידקים כמעט לחלוטין. תוצאות הטיפול ניכרו מיד: הזחלים שגודלו על עלים יבשים לא הצליחו ליצור את האיים הירוקים, וכמעט כולם מתו לפני שהגיעו לבגרות. כאשר העלים נבדקו, נמצא שהם אכן חסרו את רמות הציטוקינין הגבוהות שנמצאו באיים הירוקים. ייתכן שהחיידקים מייצרים בעצמם את ההורמון וגורמים לזחל להפריש אותו, שכן אצל חיידק זה נמצא גן שחשוב ליצירת ציטוקינין. ייתכן גם שחומרים שמייצרים החיידקים מעודדים את הצמח עצמו להעלות את רמות ההורמון – או גם וגם.

המחקר מצביע על יחסי גומלין בין נציגי שלוש ממלכות שונות: חיידקים, בעלי חיים וצמחים. סימביוזה בין חיידקים ובעלי חיים נפוצה מאוד, כמובן – למשל, חיידקים החיים במעי של כל אחד מאיתנו מספקים לנו חומרי-מזון חיוניים. אך זו הפעם הראשונה שבה תועד שיתוף פעולה בין חיידקים לבעלי-חיים, הגורמים יחדיו למניפולציה של הצמח שבו הם חיים – ובכך מבטיחים את הישרדותם.

הכתבה המקורית התפרסמה בבלוג של ד”ר נעם לויתן SciPhile ובמגזין גליליאו.

לקריאה נוספת

המאמר המקורי:

Kaiser, W., Huguet, E., Casas, J., Commin, C. & Giron, D. Plant green-island phenotype induced by leaf-miners is mediated by bacterial symbionts. Proc. R. Soc. B 277, 2311-2319 (2010), first published online 31 March 2010. doi: 10.1098/rspb.2010.0214

לנושא העפצים ראו: דרור בר-ניר, “Agrobacterium, מגורם מחלה להנדסה גנטית”, “גליליאו” 119.

על חיידקים והשפעתם על ההעדפה המינית של זבובים: נעם לויתן ויונת אשחר, “אהבה מבטן”, “גליליאו” 148.