מפגש עם תולעי המעמקים

בשנת 1977, צללו מספר גיאולוגים בצוללת "אלבין" לקרקעית כדור-הארץ, באזור איי גלפגוס ברכס ההרים התת ימיים - הרכס המרכז אוקיאני. זהו אזור שבו נמצאה פעילות טקטונית של הלוחות המרכיבים את קרום כדור-הארץ הנמצאים בתנועה של ריחוק זה מזה.

החוקרים ציפו לפגוש נוף קודר ומפחיד, ובו תצורות שונות של לבה קפואה ושל נביעת מעיינות לוהטים, איזור שבו החיים בלתי-אפשריים. הם לא שיערו בנפשם ובדמיונם את התגלית המרעישה שהם עתידים להיחשף אליה, ותסעיר את כל הקהילה המדעית בעולם. תגלית ששינתה אפילו חלק מהתיאוריה האבולוציונית לגבי מוצא והתפתחות בעלי-החיים על פני כדור הארץ.

בעומק של כ-2000 מטר, בלחץ אדיר של למעלה מ-200 אטמוספרות, בחשיכה מוחלטת ובקור (כמעט) מקפיא, התגלה נווה מדבר חם ולוהט, פורח ועשיר בבעלי-חיים כפי שקיימים בבתי גידול ימיים אחרים - שם אור השמש חודר ומאפשר פריחה ושגשוג של אצות ומספר רב מאוד של דגים וחסרי חוליות.

מערכת בתי גדול מבוססת זו הינה מערכת המעיינות החמים או הארובות התת-ימיות, הממוקמות בנקודות ההתפשטות של לוחות קרום כדור-הארץ. תזוזת הלוחות והתרחקותם זה מזה, מאפשרת נביעה של מים חמים עשירים בתרכובות כימיות. מעיינות חמים אלו הנובעים מלב כדור-הארץ, ובדומה למעיינות חמים הנובעים על פני היבשה, עשירים במימן גופרתי - עתירת אנרגיה אולם רעילה מאוד ליצורים חיים.

זה מכבר ידוע כי חיידקים, המצויים בפתחי המעיינות הלוהטים, משתמשים בתרכובות המימן הגופרתי כמקור האנרגיה הראשוני לשגשוגם. אולם אור השמש לא חודר למעמקי האוקיינוסים, ושם, תחת לחץ רב וקור מקפיא, כמות האנרגיה הזמינה ליצורים חיים נמוכה מאוד. בסביבה זו מיעוט מזון, וכתוצאה מכך מספר בעלי החיים והמגוון שלהם נמוך ביותר. היצורים המצויים בעומקים אלו תלויים בחומר אורגני השוקע באיזור העליון של הים, לשם מגיעה אנרגיית השמש.

החוקרים גילו כי באזורי הארובות התת-ימיות ישנם הבדלים גדולים מאזורים אחרים בים. בעוד שבמעמקי הים הטמפרטורה היא של כ-2-4 מעלות, באזורים אלה שוררת טמפרטורה ממוצעת של 20 מעלות. בנוסף, הארובות עשירות בתרכובות המימן והגופרית - חומר רעיל ביותר, הנפלט מהארובות התת-ימיות , בדומה למעיינות המים על פני כדור-הארץ. בסביבה זו נמצאו מושבות גדולות של חיידקים, המסוגלים לנצל את מולקולת המימן הגופרתי, כמקור האנרגיה הראשוני לייצור סוכר - במקום אנרגיית השמש. חיידקים אלו, המכונים כמו-אוטוטרופים, מחמצנים את הגופרית ומהווים את החוליה הראשונה בשרשרת המזון.

תולעי ענק מרשימות

זוהי היתה רק תחילתה של חשיפה ותגלית מהפכנית של אזור בתי הגידול של הלועות. סמוך לארובות נמצאו גם תולעי ענק - הנקראות ריפטיה (Rifita). זהו בעל חיים יוצא דופן ותולעת יחידה במינה: היא חסרת פה ומערכת עיכול, בנויה כמעין צינור ארוך ובחלקה העליון אברי זימים דמויי נוצות מאורכות.

תולעי המעמקים (צילום: IFREMER)

התולעים מכונסות בתוך צינור לבן ובוהק, מרבית גוף התולעת מורכב משק המכיל את אברי התולעת הפנימיים וכן איבר פנימי המכונה "הגוף המזין". בתוך גוף זה קיימת כמות גדולה מאוד של חיידקי גופרית, החיים בתוך התולעת בסימביוזה הדדית. תולעת הצינור מקבלת מהחיידקים סוכרים ומספקת לחיידקים חומרים שונים לפעילותם (חמצן, פחמן דו-חמצני, גופרית חמצנית). חומרי אלו נקלטים מהסביבה על-ידי התולעת בזימים האדומים, מועברים לגוף המזין ומגיעים לחיידקים החיים בו. הגוף המזין - הטרופוזום - הוא למעשה מעין "בית חרושת" פנימי לייצור אוטונומי של מזון.

אחת הבעיות בפניהן ניצבת התולעת, היא העברת תרכובת הגופרית הרעילה אל החיידקים, מבלי שהיא עצמה תורעל ממנה. תרכובת זו רעילה ביותר לרוב בעלי-החיים משום שהיא חוסמת את מולקולת ההמוגלובין האחראית על העברת החמצן בחלקי הגוף, ובנוסף, מרעילה אנזים המוכנה ציטוכרום C אשר לו פעילות מכרעת בתהליך הנשימה בתוך תאי האורגניזם.

למרות זאת, התברר כי התולעת אינה כלל מושפעת מהחומר הרעיל המצוי בתוכה ובסביבתה, ולמעשה מתגברת על שלוש בעיות שהרעל גורם: איסוף והעברת מולקולת הסולפיד הרעילה מהסביבה הימית אל החיידקים שב"גוף המזין", העברת הסולפיד בדם מבלי שהוא ירעיל את ההמוגלובין של התולעת, מניעת זליגת הסולפיד בתוך התולעת אל תוך התאים השונים שבגוף התולעת, דבר שעלול להרעיל את מנגנוני הנשימה בתאי הגוף.

הכל בזכות פלומת הנוצות

הפתרון טמון בצבע השָׂנִי הבוהק של "פלומת הנוצות" - הזימים. הצבע האדום מעיד על קיומו של דם עשיר במולקולות המוגלובין, ותופס יותר מ-30% מנפח התולעת. זהו ריכוז המוגלובין גבוה ביותר, אולם הוא לא מצוי בתוך תאי הדם (בדומה לבני האדם, לדוגמה) אלא מומס בנוזלי הגוף של התולעת - הסרום. ההמוגלובין של התולעת שונה מהמוגלובין של בע"ח אחרים בכך שהוא יכול לקשור חמצן ולהעבירו לתאי גוף התולעת, ובנוסף יש לו יכולת לקשור את הסולפיד הרעיל ועל ידי כך למנוע את שחרור הרעל במערכת הדם.

כאשר ההמוגלובין מגיע לאזור הגוף המזין משתחרר ממנו הסולפיד, ונקלט מיד על-ידי החיידקים המפרקים אותו ומשתמשים באנרגיה המשתחררת לייצור חומרים אורגנים שונים - המשמשים גם את התולעת.

המחקרים הנוכחים על הארובות עוסקים במבנה הגיאולוגי של הארובות, דרכי היווצרותן, זמן פעילותן וכן מחקרים ביולוגים העוסקים בהתנחלותן של התולעים בארובות פעילות, הכרת המערכת האקולוגית באזור הארובות והכרת מגוון מיני בע"ח השונים והיחסים ביניהם.

גילוי התולעים באזורי הארובות פתח צוהר למחקרים נוספים העוסקים בסימביוזה בין בעלי-חיים וחיידקים אוטוטרופים, תהליכים סימביוטיים שבלעדיהם לא היו מצליחים בע"ח לחיות בבתי גידול קשים וקיצוניים כמו בביצות, באזורי דליפות נפט, באזורים מזוהמים במי ביוב ועוד.

כתב: גיא פז - המכון לחקר ימים ואגמים.

לכל הפרקים ביומן האוקיינוגרף - לחצו כאן