אחת התעלומות האיכתיולוגיות הגדולות ביותר סובבת סביב השאלה כיצד דגים נודדים יודעים מתי הגיע הזמן לעבור מבתי הגידול החורפיים שלהם לבתי הגידול הקיציים. היכולת לדעת מתי עונות השנה מתחלפות היא קריטית למגוון רחב של אירועים מרכזיים בחייהם, כולל אכילה, הטלת ביצים וכאמור, גם נדידה.
בעלי חיים רבים רגישים לשינוי אורך הימים בין עונות השנה. תגובתם הפיזיולוגית של אורגניזמים לאורך היום והלילה – תהליך המתרחש בצמחים, בבעלי חיים ואף באדם – נקרא פוטופריודיזם. אך בעוד שלחוקרים יש הבנה טובה של האופן בו תהליך זה מתקיים בקרב ציפורים ויונקים, האופן בו דגים מזהים שינויים באורך היום נותר בגדר תעלומה – עד כה.
צוות חוקרים בראשות סטיבן מקורמיק, ביולוג מאוניברסיטת מסצ'וסטס אמהרסט, חשף כיצד דגים יודעים מתי לנדוד - עם התגלית המפתיעה שבלוטת יותרת המוח שלהם, הממוקמת בבסיס מוחם, זרועה בקולטני אור שיכולים "לראות" את אור היום המשתנה.
המחקר, שפורסם לאחרונה בכתב העת Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, לא רק שופך אור על תעלומת הנדידה המתמשכת, אלא גם יסייע בהבנה רבה יותר של השפעת שינויי האקלים על אוכלוסיות דגים נודדות. "בעלי חיים רבים, במיוחד באזורים הממוזגים, צריכים להיות מסוגלים לחוש את חילופי העונות", אמר מקורמיק. "הם צריכים להתכונן לחורף או לדעת מתי האביב מגיע, וזה חיוני לכל דבר, החל מהזדווגות ועד למציאת מזון. דרך אמינה אחת לעשות זאת היא להיות מסוגלים לבחון את השינויים העונתיים לפי כמות אור היום".
5 צפייה בגלריה
כאשר בלוטות יותרת המוח של הסלמון נחשפות לאור יום, הן מאירות באמצעות תירוטרופין (אדום וירוק)
(צילום: Stephen McCormick)
חוקרים יודעים כבר שנים שאצל ציפורים ויונקים, התגברות אור היום מפעילה שרשרת שלמה של פעילות הורמונלית. ראשית, בלוטת יותרת המוח מייצרת הורמון בשם תירוטרופין, או בשמו הנוסף הורמון מעורר בלוטת התריס (TSH). ההורמון הזה זורם למוח, אשר בתורו משנה את ייצור האנזים דאיאודינאז (Deiodinase), אשר ממיר את הורמון בלוטת התריס תירוקסין (T4) לצורתו הפעילה יותר, המכונה טריודוטירונין (T3). מכאן והלאה, מתקיים גירוי של כל מיני תגובות עונתיות, החל מנדידה ועד גדילה ורבייה.
לא רק שמקורמיק ועמיתיו מאוניברסיטת טוקיו, אוניברסיטת טוהו ואוניברסיטת גטבורג הם הראשונים לאשר שמסלול בסיסי זה קיים באופן זהה בדגים, אלא שהם גם גילו שהאופן שבו דגים חשים שינויים באורך היום שונה מאוד מהאופן שבו ציפורים ויונקים עושים זאת.
במחקר שלהם, הצוות התמקד בסלמון האטלנטי. "יש לי עניין רב במין הזה", אמר מקורמיק, תוך שימת דגש על היותו מין בסיכון הכחדה. לדבריו, מה שנכון לגבי דגי הסלמון האטלנטי אמור להיות נכון גם לגבי דגים אנדרומיים רבים אחרים, שחיים את רוב חייהם בים, אך חוזרים למים מתוקים (נהרות, נחלים) כדי להתרבות.
סלמון חי בדרך כלל בנחלים ואגמים של מים מתוקים בין שנה לשלוש שנים, ועם הגעתו לגודל הרצוי הוא נודד באביב לאוקיינוס. כחלק משינוי זה, הוא משתנה מצבע כהה לצבע כסוף בוהק, רוכש סבילות גבוהה למים מלוחים ומתחיל לשנות את התנהגותו. "כל זה מושרש על ידי שינויים באור היום", הסביר מקורמיק, "ועכשיו אנחנו יודעים איך ולמה זה קורה".
מסתבר שדג סלמון יכול לקלוט אור יום יותר מאשר רק עם עיניו – בין 7% ל-9% מאור השמש חודר לראש הדג ומגיע לבלוטת יותרת המוח עצמה, אשר משובצת בקולטני אור. מקורמיק וצוותו גילו זאת על ידי הסרת בלוטות יותרת המוח, חשיפתן לאורכי אור שונים, ותצפית כיצד רמות התירוטרופין של הבלוטות משתנות בתגובה לימים ארוכים יותר. יכולת זו של בלוטת יותרת המוח לקלוט ישירות שינויים באורך היום לא נצפתה בעבר באף חולייתן.
5 צפייה בגלריה
סטיבן מקורמיק עם דג סטיבן מקורמיק עם דג חדקן במעבדת המחקר לדגים אנדרומיים
(צילום: Stephen McCormick)
במשך שנים רבות בעלי חיים נודדים התפתחו באופן שיאפשר להם להתחיל את נדידתם כך שיגיעו ליעדיהם בזמן כדי להזין עצמם במקור המזון האהוב עליהם, או כאשר התנאים מתאימים להזדווגות או לגידול צאצאיהם. עם זאת, שינויי האקלים שיבשו לגמרי את התהליך, כך שאין זה נדיר שמינים נודדים מגיעים לאזורי האכילה שלהם בקיץ לאחר שמקור המזון שלהם כבר לא קיים בהם. "עכשיו, כשאנחנו יודעים איך פוטופריודיזם עובד בדגים, אנחנו מבינים טוב יותר את קצב האבולוציה שלהם. זה יכול לעזור לנו לקבוע את השיטות הטובות ביותר לעזור לדגים לשרוד בעולם מתחמם", סיכם מקורמיק.
