אבולוציה בנחל
על מחקרים התפתחותיים בנחל אורן בכרמל
מתוך תכנית 133 - אבולוציה:
הנחל הזה, כך מסתבר, משמש מעבדת אבולוציה חיה ומקורית לנושא של מגוון המינים, היווצרות זנים חדשים ואבולוציה. למה? כי כל אחד מהמדרונות שלו מהווה בסיס אבולוציוני שונה: הצפוני אירופי, השני אפריקני, וכל היבשות האלה במרחק מטרים ספורים זו מזו... תמר גלבוע וליאת מר מביאות לכם ניחוח אוויר הרים צח.
נחל אורן שבכרמל ("נחל האבולוציה") משמש כ"מעבדה", או מיקרוקוסמוס, לחקר התפתחות החיים, בגלל המבנה המיוחד של הנחל. המודל מבוסס על הניגוד הדרמטי בין שני מדרונות הנחל: המדרון הפונה דרומה מקבל פי 3 קרינת שמש מהמדרון הפונה צפונה. בעקבות כך התפתחה על המדרון הדרומי צמחייה מדברית – אפריקאית, ועל המדרון הצפוני צמחיה אירופאית, כל זאת על גבי שטח קטן מאד. שני המדרונות בעצם מייצגים שתי יבשות שונות, הנפגשות בנחל אחד.
לרוחב הנחל הוקמו מספר תחנות מחקר, שבוחנות את הצומח והחי בשני מדרונות הנחל : חיידקים, פטריות, צמחים ובע"ח. מדובר במגוון עצום הכולל כ- 2500 מינים.
הנושאים העיקריים הנבדקים הם:
1. הווצרות התאמות של מינים למדרון עליו הם חיים.
2. התפצלות של מינים והווצרות מינים שונים, על שני המדרונות השונים.
מדוע מהווה הנחל מודל כ"כ טוב?
הסלע, הקרקע והטופוגרפיה דומים על המדרונות המנוגדים, והמדרונות קרובים פיזית. כך שהגורם היחיד להבדלים הוא האקלים המקומי (מיקרו-אקלים): העובדה כי המדרון הדרומי מקבל פי 3 קרינה מהמדרון הצפוני.
המדרון הדרומי ("האפריקאי") מכיל צמחיית סוואנה, והמדרון הצפוני ("האירופאי") מכוסה ביער צפוף. שני המדרונות יוצרים דגם של הארץ כולה: האפריקאי מייצג את דרום הארץ היבש, והאירופאי את צפון הארץ. ניתן גם לראות את שני המדרונות כמייצגים שתי יבשות, הנפגשות בנחל אחד.
על אילו שאלות מנסה המחקר לענות?
- האם ניתן לראות תחילתו של פיצול של מין אחד לשני מינים (כל מין מותאם למדרון אחר)?
- האם ניתן לראות התאמה של יצור מסוים לתנאים השונים על שני המדרונות?
- האם מגוון המינים שונה בין שני המדרונות?
- האם ההבדלים בין המדרונות אכן משקפים הבדלים בין צפון הארץ לדרומה, ואף בין אירופה לאפריקה?
כיצד מתבצע המחקר?
זהו מחקר שנמשך כבר 10 שנים. בחינה של כלל האורגניזמים בנחל: אצות כחולות-ירוקות (מראשוני היצורים על כדור הארץ), ועד יצורים מפותחים. הוקמו 7 תחנות מחקר לרוחב הנחל, והוגדרו כ- 2500 מינים ביולוגיים שונים
נעשית השוואה של יצורים בין שני צידי הנחל, כאשר ההשוואה נעשית הן ברמה הגנטית והמולקולרית (מבנה ה- DNA והרכב חלבונים), והן ברמה ה"חיצונית" – מבנה היצור, התנהגות, פיזיולוגיה וכו'.
מסקנות עיקריות שהתקבלו עד היום?
- נמצאו הוכחות להתאמות של צמחים ובע"ח למדרון מסוים. למשל - עמידות ליובש, קרינה חום גדולות יותר במדרון הדרומי. (קיימות מספר דוגמאות מעניינות).
- לגבי מספר מינים, נמצא שהזכרים נוטים להעדיף נקבות מהמדרון שלהם על פני נקבות מהמדרון השכן. בכך נוצר "מחסום רבייה" בין שני המדרונות, ותחילתה של התפצלות לשני מיני יצורים
- המינים מתחלקים באופן שונה על המדרונות: יש מינים אירופאיים הנמצאים רק על המדרון הצפוני, ומינים אפריקאיים על המדרון הדרומי. אבל בד"כ יש מינים שהם דומיננטיים על מדרון אחד, ונמצאים במיעוט על השני. בכך הנחל אכן מהווה דגם טוב לארץ ישראל ולעולם.
- באופן כללי, המדרון הדרומי עשיר יותר ביצורים. תוצאות אלו תואמות את המתרחש בעולם: עושר המינים עולה מהאזור הארקטי, לממוזג, ומגיע לשיא באזורים טרופיים.
- במדרון הצפוני קיים מגוון גדול של יצורים שצריכים סביבה מימית כדי להתרבות (אצות, פטריות, טחבים)
- השונות הגנטית של יצורים במדרון הדרומי גדולה מזו של היצורים במדרון הצפוני. שיעורי המוטציות במדרון הדרומי גדולים מאלו שבצפוני. זאת בגלל שהמדרון הדרומי הוא חם, יבש, ונמצא תחת תנאים אקולוגיים קשים.
אילו השלכות נוספות יש למחקר?
במהלך המחקר מזוהים גנים המאפשרים עמידות לתנאי סביבה קיצוניים (חום, יובש, קרינה וכו'). גנים אלו עשויים להיות חשובים, למשל להשבחת צמחי חקלאות, לרפואה ועוד.
