העולם העשיר של הדגים המאירים

“עד כה ידענו כי יצורים ימיים כמו אלמוגים ומדוזות, ואפילו בעלי חיים יבשתיים כמו פרפרים ותוכים מסוגלים לזהור. אך קיומה של תופעה מקבילה בדגים דווחה במחקרים מועטים”, אומר ג’ון ספארקס, אוצר במחלקה לדגים ב”מוזיאון האמריקני להיסטוריה של הטבע”

צוות חוקרים בינלאומיים בראשות מדענים מ”המוזיאון האמריקני להיסטוריה של הטבע” ובהשתתפות ד”ר דן צ’רנוב מהחוג לביולוגיה ימית באוניברסיטת חיפה פרסם את הדו”ח הראשון של תפוצת יכולת ההארה הטבעית (Biofluorescence) בעץ החיים של הדגים. החוקרים זיהו למעלה מ-180 מיני דגים בעלי יכולת לזהור במגוון רחב של צבעים ודפוסים.

המונח Biofluorescence מתאר תופעה בה אורגניזמים קולטים אור, מעבדים אותו ופולטים אותו כצבע שונה. במחקר, אשר פורסם ב- 9 בינואר 2014 בכתב העת PLoS ONE, טוענים החוקרים כי תופעת ה- Biofluorescence היא תופעה שכיחה למדי המשתנה בין מיני דגים שונים. עובדה זו מעידה על פוטנציאל לשימוש בתקשורת והזדווגות. הדו”ח הראשון פותח פתח לגילוי חלבוני ניאון חדשים, אשר יכולים לשמש במחקר ביוטכנולוגי.

“עד כה ידענו כי יצורים ימיים כמו אלמוגים ומדוזות, ואפילו בעלי חיים יבשתיים כמו פרפרים ותוכים מסוגלים לזהור. אך קיומה של תופעה מקבילה בדגים דווחה במחקרים מועטים”, אומר ג’ון ספארקס, אוצר במחלקה לדגים ב”מוזיאון האמריקני להיסטוריה של הטבע” וחוקר מוביל במחקר. הוא מוסיף כי “המאמר הזה הוא הראשון אשר בוחן את התפוצה הרחבה של תופעת ה-Biofluorescence בקרב הדגים, ופותח מספר תחומי מחקר חדשים”.

בניגוד לקשת הצבעים המלאה המאפיינת את עולמם של האדם ובעלי החיים היבשתיים, דגים חיים בעולם שרובו כחול, שכן ככל שנעמיק אל קרקעית הים, נבלע רוב ספקטרום האור הנראה לעינינו. צוות המחקר גילה כי דגים רבים קולטים את האור הכחול שנותר ופולטים אותו מחדש בצבעי ניאון ירוקים, אדומים וכתומים.

דייוויד גרובר, פרופסור לביולוגיה ב”ברוך קולג'” ועמית מחקר ב”מוזיאון האמריקני להיסטוריה של הטבע” מסביר כי “באמצעות שילוב של מערך תאורה המחקה את אורו של האוקיינוס עם מצלמות המסוגלות ללכוד את אור הניאון הנפלט מהדגים, אנחנו יכולים לראשונה להציץ אל היקום הביו-פלורסצנטי הנסתר הזה”. לרבים משוכני השוניות הרדודות קיימת היכולת לזהות אור פלורסצנטי וייתכן כי הם משתמשים בביו-פלורסנציה למציאת בני זוג והסוואה, באופן הדומה לשימוש של חיות מסוימות בביו-לומינסנציה (פליטת אור על ידי אורגניזם חי כתוצאה מריאקציה כימית).

המחקר החל באופן מקרי, עם גילויו של צלופח ירוק המאיר באור פלורוצנטי, בעת שגרובר צילם אלמוגים זוהרים באיי קיימן, עבור התערוכה “יצורי האור: התאורה הביולוגית של הטבע”.
ספארקס, גרובר וחוקרים נוספים ממעבדת ג’ון פירס באוניברסיטת ייל, אוניברסיטת קנזס ואוניברסטית חיפה, חברו לקבוצת צלמי סטילס ווידאו מקצועיים, ויצאו לארבע משלחות באיי בהאמה ובאיי שלמה. במהלך צלילות לילות “עוררו” החוקרים את היכולת הביו-פלורסנציה של הדגים באמצעות מערכי אור כחול בתיבות המיועדות לתאורה במים. התוצאה היתה מופע אורות תת-מימי ובלתי נראה לעין האנושית. על מנת לתעד את פעילותם של הדגים, השתמשו החוקרים במצלמות תת-מימיות מיוחדות אשר הכילו מסננים צהובים לצורך חסימת האור הכחול. במקביל הם השתמשו בפנסי ראש צהובים אשר אפשרו להם לראות את הזוהר של התאורה הביולוגית, בעודם שוחים מעל השונית.

התצפית האחרונה נעשתה באיי שלמה, בחסות ההנהלה החדשה של המוזיאון, אשר תמכה בעבודת שדה רב-תחומית ובשילוב טכנולוגיות חדשות. מספינת המחקר ” Alucia” ביצעו החוקרים צלילות בחליפות צלילה וכן מסעות בצוללות המכילות שלושה אנשים, במטרה לחקור את התאורה הביולוגית של שוניות אלמוגים בעומק של עד אלף מטרים. מחקרם המדעי הוגש לפרסום בעודם על הספינה.

ארבעת המשלחות גילו גן חיות של דגים מאירים: החל מדגי סחוס כגון כרישים וכלה בדגי גרם כגון צלופחים ודגי לטאה. באמצעות צילומים, איסוף דגימות ממי הים ועריכת מחקרים נוספים באקווריומים ציבוריים בתום שעות הפעילות, גילו החוקרים למעלה מ- 180 מינים של דגים מאירים, לרבות משפחות שלמות. חלקם משתמשים ביכולתם להאיר לצורך הסוואה וקשה לאתרם.

לדברי החוקרים, לדגים מאירים רבים יש מסננים צהובים בעיניהם, ואלו מאפשרים להם לראות את תצוגות הניאון במים. אמנם יש צורך במחקר נוסף, אך ממצא משמעותי זה מצביע על כך שתאורה ביו-פלורסצנטית יכולה לשמש כאמצעי לתקשורת פנימית בין הדגים מאותו המין, תוך שמירה על הסוואה מטורפים.

“דגים שטוחים, צלופחים ודגי עקרב אלו סוגי דגים שלעולם לא נבחין בהם בעת הצלילה”, מציין ספארקס. “בעין האנושית, דגים אלו מתמזגים עם סביבתם; אך בעיניו של דג בעל מסנן תוך-עיני צהוב, הדגים המאירים בולטים כמו עצם בגרון”.

בנוסף לכך, גילו החוקרים כי יכולת התאורה הביולוגית משתנה מאוד ממין למין, החל מטבעות העיניים, דרך הפרשה ירוקה זוהרת על עור הדגים, וכלה בתבניות זוהרות מורכבות לכל אורך הגוף, ואפילו בתוכו. שוֹנוּת זו מצביעה על כך שהיכולת לזהור התפתחה מספר פעמים בדגים במסלולים אבולוציונים נפרדים. מחקרים עתידיים על מנגנוני התופעה עשויים לחשוף חלבונים מאירים חדשים, אשר ישמשו בביולוגיה ניסויית. בהקשר זה מציין גרובר כי “הגילוי של חלבון פלאורסצנטי ירוק במדוזת Hydrozoan במהלך שנות השישים, סיפק כלי מהפכני עבור ביולוגים מודרניים ושינה משמעותית את המחקר המדעי, החל ממחקרים על נגיף האיידס וכלה במחקרים על פעולתו של המוח שלנו”. עוד הוא מוסיף כי התגלית של ביו-פלורסנציה בדגים יכולה להוות מאגר עשיר נוסף לגילוי חלבונים פלורסנטים חדשים.

להודעה של המוזיאון האמריקני להסטוריה של הטבע