הצרעה השולטת במוחו של התיקן/סיינטיפיק אמריקן

חקר העצב: לאכול את העוגה ולשמור אותה חיה – צרעה טפילית מכתיבה את התנהגותו של הטרף על ידי הזרקת ארס ישר למוחו. הצצה מרתקת לקשר בין תהליכים ביוכימיים במוח לבין התנהגות

יעל בלבן, אוניברסיטת בן גוריון בנגב

 Ampulex compressa על בול ממלזיה
Ampulex compressa על בול ממלזיה

Ampulex compressa על בול ממלזיה

כל אמא משתדלת לספק לילדיה מזון טרי ונקי, והצרעה אמפולקס קומפרסה (Ampulex compressa), שהזחל שלה ניזון מתיקנים, אינה יוצאת מכלל זה. אך לצרעה הטפילה, החיה באזורים טרופיים, אין מקרר ועליה לשמור את האוכל טרי בדרך אחרת. במקביל עליה לוודא שהמזון יישאר במקומו מרגע הטלת הביצה ועד סיום הארוחה והתגלמות הזחל. איך גורמת הצרעה לתיקן אמריקני, הגדול ממנה פי שלושה, לעקוב אחריה למחילה ולחכות "בסבלנות" – ובעודו בחיים – במשך 8-7 ימים עד שזחל הצרעה יסיים לאכול אותו? התשובה מדהימה: הצרעה מסוגלת להכתיב לתיקן סדרה של התנהגויות מסוימות הרצויות לה על ידי הזרקת ארס היישר למוחו .

"זה המקרה היחיד הידוע לנו בטבע של הזרקה ישירה של ארס למערכת העצבים המרכזית," אומר פרופ' פרדריק ליברסאט, חוקר במחלקה למדעי החיים ומרכז זלוטובסקי לחקר העצב באוניברסיטת בן גוריון. חוקרי המוח ומערכת העצבים משתמשים בתיקן כחיית מעבדה, כשם שמדענים אחרים משתמשים בעכברים. לתיקן מערכת עצבים פשוטה יחסית, אך היא דומה מבחינות רבות – מבניות ותפקודיות – למערכת העצבים של בעלי חוליות, לרבות האדם. הצרעה אמפולקס קומפרסה מספקת לחוקרים הזדמנות למחקר מרתק.
השימוש בארס לשינוי התנהגות נדיר בטבע. יש טורפים ארסיים רבים, אך רובם משתמשים בארס להמית או לשתק את הטרף, כדי לאכול אותו מיד. "במקרים כאלו," מסביר ליברסאט, "שיתוק הטרף משתק גם את שרירי הנשימה וכלי הדם, והטרף מת במהירות. לעומת זאת, הצרעה צריכה לשמור את התיקן חי וטרי, אבל למנוע ממנו לברוח במשך השבוע שבו הזחל ניזון ממנו." כדי להשיג זאת הצרעה מחדירה את העוקץ אל תוך ראשו של התיקן והארס מוזרק היישר למוח. ליברסאט וקבוצתו סימנו את ארס הצרעה בחומר רדיואקטיבי המאפשר לגלות את מיקומו לאחר העקיצה. בבדיקה מיקרוסקופית של התיקנים העקוצים אפשר לראות שהארס מרוכז באזור מסוים במוח. במחקר אחר נמצאו בקצה העוקץ קולטנים שבעזרתם, ככל הנראה, הצרעה חשה או "טועמת" את המוח ומוודאת שהעקיצה נעשית במקום הנכון. התוצאה של העקיצה מפתיעה: התיקן פותח בשלושים דקות של ניקוי עצמי אינטנסיבי, שאחריהן הוא הופך למעין "זומבי".
ניקוי עצמי (grooming) הוא פעולה נפוצה אצל בעלי חיים, שמטרתה להיפטר מלכלוך, טפילים, פטריות וכדומה. גם אצל חרקים מדובר בהתנהגות מורכבת הכוללת, בין השאר, ניקוי הראש והבטן בעזרת הרגליים הקדמיות וניקוי הרגליים והמחושים בעזרת הפה. כיצד מעוררת זאת הזרקת הארס? באנליזה כימית נמצא שארס הצרעה מכיל דופאמין (Dopamine), מתווך עצבי (נוירוטרנסמיטר) הפעיל גם במוח האדם והקשור למנגנונים האחראים, בין השאר, לתנועה ולמוטיבציה. נמצא שהזרקת דופאמין בצורה מלאכותית למוח התיקן גורמת לו לניקוי עצמי, ואם מזריקים לתיקן חומר הסותר את פעולת הדופאמין (אנטגוניסט לדופאמין) לפני עקיצת הצרעה, הניקוי העצמי פוחת באופן ניכר. מכאן נראה שנוכחות דופאמין בארס היא הגורמת לתיקן לנקות את עצמו בנמרצות כזאת.
איזו תועלת מפיקה הצרעה מן הניקוי העצמי? אחת ההשערות שמעלה פרופ' ליברסאט היא שכך יאכל הזחל מזון נקי ככל האפשר מפטריות ומטפילים אחרים, בדיוק כשם שאנו שוטפים ידיים לפני האוכל.
לאחר שסיימה הארוחה לנקות את עצמה, הצרעה אוחזת במחוש התיקן ומושכת אחריה את השבוי למחילה שהכינה מבעוד מועד. התיקן אינו משותק: הוא הולך על רגליו, שריריו לא נפגעו ובניסויים נמצא שהוא מסוגל גם לעוף ולשחות. ולמרות זאת הוא אינו מתנגד ואינו נמלט! ליברסאט מסביר: "שרירי הרגליים נשלטים באופן רפלקסיבי על ידי גנגליונים מקומיים, שהם המערכת המקבילה אצל התיקן לחוט השדרה של בעלי חוליות. לעומת זאת, כמו בבני אדם, המוח הוא המחליט מתי ללכת, לאן לפנות ואילו רגליים להזיז. הצרעה משתלטת על מנגנון השליטה של המוח במערכת העצבים."
הצרעה מוליכה את התיקן ככלב הנמשך ברצועה לתוך המחילה, ומטילה עליו ביצה אחת. אחר כך היא סוגרת את המחילה בעלים יבשים ומסתלקת. במחקר נוסף מצאה קבוצת המחקר של ליברסאט כי תיקנים שנעקצו על ידי הצרעה שורדים ללא מים ומזון טוב יותר מאשר תיקנים שלא נעקצו או שהוזרק להם רעלן משתק שמקורו מטורף ארסי אחר. מתברר שעקיצת הצרעה משפיעה גם על חילוף החומרים ועל צריכת החמצן של השבוי, במטרה לשמרו "טרי" במשך זמן רב יותר.
הזחל בוקע מן הביצה יומיים לאחר ההטלה, מנקב חור בגוף התיקן וניזון מן ההמולימפה (נוזל ה"דם" בחרקים) במשך שלושה ימים נוספים. אחר כך חודר הזחל לגוף התיקן, אוכל את אבריו הפנימיים (וכך סוף-סוף הורג אותו) ומתגלם בתוכו. לאחר שלושה שבועות בוקעת מן הגולם צרעה בוגרת, מוכנה לחפש לה קורבן חדש.
המחקר של ליברסאט הוא מחקר בסיסי, אך עשויות להיות לו השלכות יישומיות. אי היכולת לשלוט בתנועה ולייצר תנועות רצוניות מאפיינת גם כמה מחלות בבני אדם, כגון מחלת פרקינסון. מעניין לציין כי אצל חולי פרקינסון יש שינוי דרמתי בכמויות הדופאמין במוח. הבנה טובה יותר של התהליכים במוחו של התיקן שנעקץ עשויה לקדם את המחקר בתחום זה. שינויים בכמויות הדופאמין במוח או ביכולת קליטתו אופייניים גם להפרעות נפשיות שונות – דיכאון, סכיזופרניה, התמכרות לסמים ועוד. ארס הצרעה אמפולקס קומפרסה עשוי לסייע במציאת כלים פרמקולוגיים שישפיעו על מערכת הדופאמין.
בתחום שונה לגמרי, חרקים בעלי שש רגליים, ובעיקר התיקן, משמשים מודל מצוין לבניית רובוטים ניידים מפני שיש להם יכולת מדהימה ללכת בתנאי שטח מגוונים. על המהנדסים ללמוד איך לשלוט בתנועתן של שש רגליים, תוך תיאום ביניהן והתאמה לפני השטח. ניסיון שנצבר באבולוציה של מיליוני שנים יעמוד לרשותם, אם ידעו איך להגיע אליו.

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן