האם חברה מורכבת מחייבת גנום מגוון ועשיר? מחקר חדש, שהתמקד בטרמיטים, מראה שאבולוציה אינה בהכרח תהליך של צבירת גֵנים חדשים. ייתכן גם תהליך של גריעת גֵנים – שדווקא הוא מוביל לחיי מושבה המתפקדת כאורגניזם אחד, מסונכרן להפליא.
המושג אאוסוציאליות (Eusociality) או “חברתיות אמיתית” שמור למבנים החברתיים המורכבים ביותר בטבע, כאשר כוורות דבורים הן הדוגמה המובהקת ביותר. ישנם שלושה קריטריונים שקבוצת בעלי חיים צריכה לעמוד בהם כדי להיות מוגדרת כאאוסוציאלית. הראשון הוא חיים בין-דוריים, כלומר קבוצה שאינה מתפרקת עם חילופי הדורות. האם (למשל מלכת הדבורים), בנותיה (הפועלות) והדור הבא (הזחלים הצעירים) חולקים מרחב מחיה משותף באותה נקודת זמן. הקריטריון השני הוא טיפול משותף בצאצאים: גידול הצאצאים אינו מוטל על ההורה או על ההורים בלבד, אלא משותף לקבוצה כולה, כולל הפועלות, שמתגייסות לטיפול מסור בדור הבא.
הקריטריון השלישי והמהותי ביותר הוא חלוקת עבודה רבייתית: הקבוצה מחולקת למעמדות, עם הבדל פיזיולוגי מובהק בין הפרטים המתרבים לבין אלה שאינם מתרבים. במקרה של כוורת דבורים, בתוך מעמד הפועלות שאחראיות על תפעול הכוורת החלוקה לתפקידים היא תלוית גיל: בעוד הצעירות נשארות בתוך הקן לטיפול בזחלים, המבוגרות והמנוסות יותר יוצאות החוצה למשימות איסוף מזון.
עוד כתבות באתר מכון דוידסון לחינוך מדעי:
אלרגיה למזון: מגע של האלרגן בעור לא גרם לתגובה מסוכנת
הכוכב שיגלה איך נוצר החור השחור העצום במרכז שביל החלב
מחלות ללא גבולות: אבולה בקונגו
אף שדבורת הדבש היא הנציגה המוכרת ביותר של תופעת האאוסוציאליות, חברתיות אמיתית התפתחה גם בקבוצות אחרות בממלכת החי באופן בלתי תלוי – אצל חרקים, למשל נמלים וצרעות מסוימות, ואפילו בשני מינים של יונקים, שניהם מכרסמים אפריקניים. גם כל מיני הטרמיטים שמוכרים לנו מוגדרים כחברתיים אמיתיים. המחקר החדש מראה שהדרך של הטרמיטים אל המבנה החברתי הזה הייתה כרוכה בוויתורים. החוקרים ריצפו גנטית שמונה מינים מסדרת התיקנאים (Blattodea), שכוללת גם את הטרמיטים: שלושה מיני תיקנים וחמישה מיני טרמיטים, והשוו אותם גם לעוד שבעה גנומים שריצפו במחקרים קודמים. כך הראו שהגנומים של הטרמיטים עברו עם הזמן צמצום הדרגתי.
החיים הסודיים של אוכלי העץ
אבותיהם הקדמונים של הטרמיטים היו תיקנים שהחלו לחיות בתוך עץ ולאכול אותו. התזונה הזו, שאינה עשירה במיוחד בערכים תזונתיים, התאפשרה בזכות סימביוזה עם יצורים חד-תאיים (פרוטיסטים) שחיים במעי הטרמיטים. התיקנים האלה מקיימים אורח חיים שבו הזכר והנקבה חיים כזוג, כולל טיפול משותף בצאצאיהם – אבל הצאצאים אינם בהכרח רק של הזכר הזה. כלומר, המונוגמיה של תיקני העץ הללו היא חברתית, אבל לא בהכרח גנטית. עם הזמן, המעבר לתזונה מבוססת עץ לצד התפתחות מונוגמיה מלאה הניעו תהליך גנטי ייחודי.
עץ שאכלו טרמיטים
(צילום: shutterstock)
החוקרים מצאו כי כאשר המונוגמיה התקבעה, התחרות על הרבייה בין הזכרים דעכה. כתוצאה מכך, תאי הזרע של הטרמיטים איבדו את הצורך ב”זנב” (שוטון) לתנועה מהירה. וגֵנים רבים שהיו חיוניים לתיקנים הבודדים ובעלי התזונה המגוונת יותר – ביניהם גֵנים שאחראים על תנועתיות הזרע, חילוף החומרים (מטבוליזם) ועיכול מגוון – פשוט נעלמו. מתברר שלטרמיטים יש גנומים קצרים יותר מלאבותיהם התיקנים, עם פחות גֵנים, וספציפית עם פחות גֵנים שקשורים לרבייה, חילוף חומרים ועיכול.
“התוצאה המפתיעה היא שהטרמיטים הגדילו את המורכבות החברתית שלהם דווקא באמצעות אובדן מורכבות גנטית”, אומר ניית’ן לו (Lo), ביולוג אבולוציוני מאוניברסיטת סידני ואחד ממחברי המחקר. “זה סותר את ההנחה הרווחת שלפיה חברות בעלי חיים מורכבות יותר מחייבות גנומים מורכבים יותר”.
תל של טרמיטים
(צילום: shutterstock)
איך הטרמיטים מתנהלים במבנה חברתי מורכב כל כך, על אף שיש להם פחות גֵנים? התפתחותו של זחל טרמיט צעיר – והתשובה לשאלה אם יהפוך לפועל או דווקא למלך או מלכה – אינן תלויות בגנים שלו, אלא נקבעות לפי כמות המזון שהוא מקבל מאחיו ואחיותיו הגדולים. אם הוא מקבל שפע של מזון, הוא מתפתח מהר יותר והופך לפועל, ואילו פחות מזון משמעותו זחל שמתפתח לאט יותר והופך בבגרותו לטרמיט מתרבה – מלך או מלכה. כך הטרמיטים אינם נזקקים לגנים שונים עבור מעמדות שונים, ויכולים להסתפק במספר קטן יותר של גנים באופן כללי. “לולאות משוב אלו של שיתוף מזון מאפשרות למושבות לכוונן במדויק את כוח העבודה שלהן”, מסביר לו. “הן עוזרות להסביר כיצד הטרמיטים שומרים על חברות יציבות ויעילות ביותר לאורך תקופות ארוכות”.
המחקר הזה הוא צעד חשוב בהבנת האבולוציה של החברתיות אצל טרמיטים. הוא מספק ניתוח של יחסי הגומלין המורכבים בין הברירה הטבעית, המבנה החברתי והמטען הגנטי, ומדגים כיצד לחצים אבולוציוניים ספציפיים – כמו המעבר למונוגמיה וההתמחות בתזונה דלה – לא רק הוסיפו לטרמיטים תכונות חדשות, אלא הובילו לפישוט גנטי. הטרמיטים מציעים מבט מרתק על פרדוקס אבולוציוני: דווקא ויתור על מורכבות, כמו גֵנים לתנועתיות זרע או מגוון מטבולי רחב, לצד שיתוף פעולה הדוק, הם שהעניקו להם את היתרונות האבולוציוניים שהפכו אותם למכונות הישרדות חברתיות כה יעילות.
ד"ר מאיה סער, מכון דוידסון לחינוך מדעי, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע
