כיצד יצורים חדשים מופיעים בעולמנו? מה יוצר את ההבדל הגנטי שבגינו פיל הוא לא ממותה, וגמל דו-דבשתי הוא לא גמל תלת-דבשתי? זוהי שאלת מוצא המינים - אחת משאלות היסוד של תיאוריית האבולוציה. מחקרים רבים הראו כי מינים חדשים נוצרים בין היתר עקב בידוד גיאוגרפי שנגרם בשל מחסום פיזי. למשל, ים. כאשר אי מתנתק אט-אט מיבשת, הוא לוקח עמו למסע על פני הגלובוס בעלי חיים וצמחים, ואחרים, בני מינם, נשארים מאחור. בלית ברירה, האוכלוסיות שנפרדו זו מזו מתרבות כל אחת בינה לבין עצמה ובהדרגה נוצרים השינויים הגנטיים שכבר לא יאפשרו לשתי האוכלוסיות לשוב ולהתאחות, שינויים שעשויים לבוא לידי ביטוי גם במראה החיצוני ובהתנהגות היצורים. זכרו זאת לפעם הבאה שאתם מתכננים פגישה עם דרקון קומודו, לטאה נשכנית ביותר שמגיעה לאורך שלושה מטרים - וחיה בבידוד מזהיר באיי אינדונזיה.
משדרי ה-GPS יצילו את הלוטרות בישראל?
מצב צבירה חדש התגלה בעין של תרנגולת
היווצרות מין חדש בשל מחסום פיזי נקראת ספציאציה אלופטרית (מיוונית - "מקום אחר"). אבל מה אם אין נתק גיאוגרפי דרמטי? על פי מודל נוסף שהועלה לראשונה בידי אבי תורת האבולוציה, צ'רלס דרווין, בספרו "מוצא המינים" מ-1859, מינים חדשים עשויים להופיע גם בתוך אוכלוסייה שחיה בבית גידול אחד; לכאורה דבר לא מונע מהיצורים בני אותו מין להזדווג זה עם זה ולהעמיד צאצאים, ובכל זאת המנגנון האבולוציוני מוביל את האוכלוסייה לפיצול. תופעה זו נקראת ספציאציה סימפטרית (מיוונית - "אותו המקום").
"המונח מתייחס למודל שעל פיו מינים חדשים יכולים להופיע באופן סימפטרי - בתוך אוכלוסייה שמתרבה באופן חופשי", מסבירה חוקרת האבולוציה ד"ר ירין חדיד. "יש זרימת גנים בין שתי תתי-אוכלוסיות, אך הברירה הטבעית חזקה ממנה". ד"ר חדיד חקרה את התופעה במסגרת עבודת הדוקטורט שהיא השלימה במכון לאבולוציה באוניברסיטת חיפה. חדיד ועמיתיה הגיעו לממצאים פורצי דרך בקנה מידה עולמי, ממצאים המאששים את השערתו של אבי תורת האבולוציה.
מודל הספציאציה הסימפטרית של דרווין לא התקבל כתורה מסיני. הוא אמנם קנה לו אחיזה בקהילה המדעית כמודל תיאורטי, אך במשך זמן רב כמעט שלא נמצא לו ביסוס בטבע. בין המדעים ניטש ויכוח: האם באמת ייתכן שמין חדש יווצר ללא חיץ גיאורגפי של ממש, ואם אמנם הדבר אפשרי, האין מדובר בתופעה חריגה ונדירה? המתנגדים ובראשם החוקר הנודע ארנסט מאייר, טענו כי אין שום סיבה שיצורים שיכולים לעבור ממקום למקום ולהתרבות זה עם זה לא יעשו כן, אך גם מאייר שינה את דעתו בערוב ימיו, לאור גוף הראיות המצטבר לטובת המודל. ואמנם בעבר נמצאו דוגמות לספציאציה סימפטרית בצמחים, בדגים ובחרקים, אך רק באחרונה - יותר מ-150 שנה אחרי דרווין - הציג צוות חוקרים בראשות חדיד ראיות מוצקות לכך שהיא קיימת גם ביונקים.
ממצאי המחקר של חדיד פורסמו בשני מאמרים בכתב העת האמריקני היוקרתי Proceedings of the National Academy of Sciences: האחד עוסק בחולד - מכרסם עיוור שחי במחילות מתחת לאדמה - והשני במכרסם מדברי חום-אפרפר, שנקרא קוצן. ככל הידוע, מדובר בשני המקרים הראשונים שבהם ניכרת בבירור ספציאציה סימפטרית בקרב יונקים, והם זוהו כאן בישראל - בגליל העליון ובהר הכרמל.
גלפגוס הישראלי
המאמר האחרון של חדיד התמקד ב"נחל האבולוציה" שבחלקו התחתון של נחל אורן בכרמל, אזור שכבר זכה לכינוי "גלפגוס הישראלי", על שם הארכיפלג שבו ערך דרווין את מחקריו המפורסמים. נחל האבולוציה בכרמל תואר ונחקר החל משנות התשעים בידי פרופ' אביתר נבו, המנחה של חדיד ומי שהקים את המכון לאבולוציה בחיפה. מדובר בערוץ הממוקם בין שני מורדות, שהמרחק הממוצע ביניהם הוא כ-200 מטרים. מי שיצא לטייל באזור יכול להתרשם בקלות שבכל צד שורר מיקרו-אקלים שונה. המדרון שפונה דרומה, המכונה "המדרון האפריקני", חשוף לקרינת שמש עזה והוא יבש וחם בדומה לסוואנה האפריקנית. המדרון שפונה צפונה מכונה "המדרון האירופי" והוא קריר יותר, לח ומכוסה צמחייה. נבו טען כי ההבדלים המיקרו-אקלימיים מעניקים יתרון הישרדותי ליצורים שניחנו בתכונות מסוימות - סוג של ברירה טבעית שמהווה כוח אבולוציוני משמעותי. משום כך, הציע נבו לראות בנחל אורן מעין מעבדה חיה לבחינת השערות אבולוציוניות. כמובן, נחל אורן לא לבד - יש בעולם מיליוני אתרים דומים, שאף הם יכולים להיות כר פורה למחקר.
במאמרה החדש חדיד מראה כי אף שמדובר בבית גידול קטן למדי, ברבות השנים התפצלו הקוצנים בנחל אורן לשתי אוכלוסיות שונות - האחת חיה במדרון הדרומי והשנייה במדרון הצפוני. הם אמנם יכולים לעבור ממדרון למדרון, אך תנאי האקלים השונים בשני המדרונות יוצרים ברירה טבעית לטובת היצורים המותאים לחיים בתנאים אלו. השפעתה של הברירה הטבעית "דורסת" את השפעתה של זרימת הגנים, שבתנאים אחרים הייתה מונעת את הפיצול.
בדיקות שנערכו לחומר התורשתי של המכרסמים העלו כי בין הקבוצות קיים הבדל גנטי מובהק: הקוצנים החיים על המדרון האפריקני מתאפיינים בשונות גנטית גבוהה יותר מהקוצנים ה"אירופאים" - הן בדי.אן.אי המיטוכונדרי והן בזה שבגרעין. לדברי חדיד, בין שתי האוכלוסיות יש גם הבדלים מורפולוגיים - בצורה ובמבנה של הגוף - ואף הבדלים התנהגותיים.
"בדיקות ראשוניות מראות כי בחירת בני הזוג שלהם מוטה על פי המדרון", היא מסבירה. "אנחנו יודעים לפי מאובנים שנמצאו שהקוצנים הגיעו לישראל מאפריקה לפני 30 אלף שנה. הם התיישבו בתחילה על המדרון האפריקני ולאחר מכן עברו למדרון האירופי, ושם נוצר, באופן התחלתי, מין חדש. הברירה הטבעית הנובעת מההבדל החד בין שני המדרונות, בצירוף העדפות של בית גידול ושל בני זוג, מצביעה על כך שהקוצנים במדרון האירופי מצויים בתהליך מתמשך של ספציאציה סימפטרית התחלתית. ואנחנו כבר יודעים שזה קורה שם גם לחיידקים, לשעורת בר ולזבובי פירות. המחקר הזה תומך בגישה של דרווין, שלפיה ספציאציה סימפטרית עשויה להיות יותר שכיחה משחשבנו". חדיד מציינת כי לאור העובדה שעדיין לא הוצגו די דוגמות לספציאציה סימפטרית, יש צורך במחקרים נוספים כדי לעמוד על שכיחותה האמיתית של התופעה בטבע.
באחרונה החליפה חדיד את מושא המחקר שלה, אך לא נטשה את הזווית המקומית. היא הצטרפה למעבדה לרפואה מולקולרית בפקולטה לרפואה של הטכניון ועברה לחקור את הגנטיקה של בני אדם, ובפרט את המחלות הגנטיות של קבוצות מיעוטים באזורנו. "כמי ששייכת לקהילה הדרוזית בצפון הארץ, אני מתעניינת בארכיטקטורה הגנטית הייחודית של המיעוט הדרוזי ושל אוכלוסיות מיעוטים אחרות במזרח התיכון", היא אומרת. "זה פותח צוהר לתגליות שיוכלו לתרום לבריאות האוכלוסייה וגם לספק תובנות חדשות על הטבע הבסיסי ביותר של תהליכי מחלה שונים".
עוד כתבות מעניינות על חיות - באתר "הזנב הארוך"