החיים שהתגלו ב"אגם המוות" של קליפורניה

חמישה מינים של תולעים שלא היו מוכרים למדע התגלו באגם מונו (Mono Lake) בקליפורניה, אחת הסביבות הקיצונית ביותר על פני כדור הארץ, שמימיו עשירים במיוחד ביסוד הכימי הרעיל ארסן, כך עולה ממחקר חדש שנערך בחוג לביולוגיה וסביבה באוניברסיטת חיפה-קמפוס אורנים בשיתוף המכון הטכנולוגי של קליפורניה. המחקר פורסם בכתב העת היוקרתי Current Biology.

חוקרים באגם מונו בקליפורניה(צילום: ד"ר עמיר ספיר)

החוקרים מסבירים כי הארסן נמצא במרבית המזון והשתייה של בני האדם, במינונים מזעריים, אולם במינונים גבוהים יותר הוא מסוכן ועלול לגרום למגוון בעיות רפואיות, כמו סוגים שונים של מחלת הסרטן, מחלות לב, וסוכרת. לפי נתוני ארגון הבריאות העולמי, מאות מליונים ברחבי העולם, בעיקר במדינות מתפתחות, נחשפים לרמות ארסן מעל לרמה הנחשבת בטוחה.

אגם מונו בקליפורניה דומה מאוד במבנהו לים המלח: הוא אגם סגור, שנכנסים אליו מים מהסביבה, אך לא יוצאים ממנו ובדומה לים המלח, הוא שוכן באזור מדברי. במימי האגם יש שילוב ייחודי של ריכוז גבוה ביותר של היסוד הכימי ארסן (בקירוב, פי 70 אלף מריכוז הארסן באגמי מים מתוקים בצפון אמריקה) ורמת בסיסיות רבה ביותר (pH10 ). גורמים אלו הופכים את אגם מונו לאחת הסביבות הקיצונית ביותר על פני כדור הארץ. אפילו התייר המנוסה מארק טווין התרשם מאוד מהאגם ותיאר אותו כ "מקום חסר חיים.... שום בעל חיים לא מתקיים בתוך האגם".

אבל במחקר התברר כי דווקא יש חיים באגם. ד"ר עמיר ספיר מאוניברסיטת חיפה אמר: "על אף ריכוזי הארסן הגבוהים ובניגוד למצופה ולידוע על אודות קיומם של שני מינים של בעלי חיים בלבד באגם מונו, גילנו חמישה מינים חדשים של תולעים. הממצאים הם דוגמה יוצאת דופן ליכולת הסתגלותם של בעלי חיים לתנאי סביבה קיצוניים, אשר עלולים להפוך לקיצוניים יותר בשל מגמת שינויי האקלים".

ד"ר ספיר הוסיף כי אגם מונו העשיר בארסן הינו "מעבדה טבעית", שמאפשרת לחקור את הדרכים שבהם בעלי חיים הצליחו להסתגל לרמות גבוהות של ארסן.

שני המינים של בעלי החיים שחיים באגם מונו שהיו ידועים לפני המחקר היו סוג של חסילון (שרימפס) ומין אחד של זבוב. במחקר הנוכחי ביקשו ד"ר ספיר וצוות חוקרים מהמכון הטכנולוגי של קליפורניה לבדוק האם מינים נוספים חיים באגם ואם כן, מהם המנגנוניים שמאפשרים להם להיות עמידים לארסן.

ד"ר עמיר ספיר חוקר באגם(צילום: ד"ר עמיר ספיר)

האגם מזכיר את ים המלח(צילום: ד"ר עמיר ספיר)

החוקרים דגמו אזורים שונים שלא נדגמו עד כה סביב האגם ובתוכו וגילו שב"אגם המוות" של קליפורניה דווקא יש חיים: מינים שונים של נמטודות (תולעים נימיות), ביניהן חמישה מינים חדשים של תולעים שלא היו ידועים עד כה. לדברי ד"ר ספיר, במחקר הנוכחי הם הצליחו לדגום אזורים קרובים לחופי האגם והוא משער שאם יעמיקו לדגום ייתכן ושמצאו מינים רבים נוספים.

עוד גילו החוקרים כי התולעים שחיות באגם מסוגלות לחיות בריכוז ארסן גבוה פי 500 מהריכוז שהורג בני אדם ולפחות פי 30 מהריכוז שהורג את מרבית התולעים האחרות. כשבחנו החוקרים את השינויים הגנטיים שמאפשרים עמידות כה גדולה לארסן, הם מצאו שאחת הסיבות לכך הוא שינוי בגן dbt-1. באופן מפתיע, אותו שינוי בגן dbt-1 מקנה עמידות לארסן גם לתולעיי מעבדה רגילות וגם לתאי אדם בתרבית דבר המצביע על כך שמנגנון העמידות לארסן שמור מהתולעת לאדם.

התולעים שלא היו מוכרות עד כה(צילום: ד"ר עמיר ספיר)

"הבנת המנגנון השלם של תגובת התולעים לארסן תוכל בעתיד לאפשר הבנה טובה יותר של פעילות הארסן בבני אדם, ואולי גם תסייע לנו לפתח תרופות שיאפשרו לבני האדם עמידות גבוהה יותר לארסן", אמר ד"ר ספיר.

לאחר שהצליחו לשפוך אור על המנגנון הביולוגי של העמידות לארסן, ביקשו החוקרים לבחון את מקורן האבולוציוני של מיני התולעים של האגם בעזרת ריצוף גנטי. להפתעתם, הם גילו שמיני התולעים רחוקים זה מזה גנטית, אין להם אב קדמון יחיד וכל מין התפתח באגם באופן בלתי תלוי. עוד גילו החוקרים כי חלק מהתולעים ניזונות מיצורים חד תאיים בעוד שאחרות הן ככל הנראה טפילות.

לאחר שגילה חיים חדשים באגם מונו המרוחק, מתפנה ד"ר ספיר לבחון את "ים המוות" הישראלי. "תולעים הן מבעלי החיים הנפוצים ביותר בסביבות קיצוניות, קרוב לוודאי בשל יכולתן לעבור התאמה לתנאים הקיצוניים השוררים בסביבות אלו. בעתיד אנחנו מתכננים להגיע גם לסביבות קיצוניות נוספות, כמו למשל ים המלח. אולי נגלה שגם הוא עשיר למדי בבעלי חיים והכינוי 'ים המוות' כלל לא מתאים לו", סיכם ד"ר ספיר.