התגלו יצורים חד תאיים נדירים

כתב העת Nature פרסם מאמר שבו הציגו חוקרים מהאקדמיה הרוסית למדע וחוקרים מקנדה, בריטניה וצרפת קבוצת יצורים שלא שייכת לאף ענף בעץ החיים האבולוציוני. למעשה היא מוסיפה לעץ האבולוציוני ענף חדש וגדול למדי.

מדובר בקבוצת-על שמורכבת מיצורים חד-תאיים הטורפים יצורים חד-תאיים אחרים וניזונים מהם. היא מתחלקת לשתי קבוצות, אחת קיבלה את השם ניבלרידים (Nibbleridia) – יצורים שמשתמשים במבנים דמויי שיניים כדי לזלול חלקים מהטרף שלהם, והקבוצה השנייה כונתה נבולידים (Nebulidia) – יצורים שבולעים את הטרף בשלמותו. שתי הקבוצות מייצגות ענף עתיק בשנים אך חדש למדע בשם פרובורה (Provora).

עץ החיים האבולוציוני

הרבה פעמים אנו תוהים איך נוצר עולם החי וכיצד עובדת האבולוציה. עץ החיים האבולוציוני, או העץ הפילוגנטי, הוא כלי גרפי שבנוי בצורת עץ, שמציג את היחסים ההיסטוריים-אבולוציוניים המשוערים בין מינים ביולוגיים – אלה שחיים כיום ואלה שכבר נכחדו, על סמך דמיון גנטי או מבני ביניהם. ענפי העץ מתארים איך המינים הרבים על פני כדור הארץ התפתחו מאבות קדומים משותפים החל מראשית החיים, לפני מיליארדי שנים.

הכתבה פורסמה במקור באתר מכון דוידסון לחינוך מדעי

עולם החי מתחלק לשלוש על-ממלכות (Domains): חיידקים – יצורים חסרי גרעין תא, ארכיאה – קבוצה של חיידקים קדומים החיים בתנאים קיצוניים ואאוקריוטים – יצורים בעלי גרעין תא, שכוללים את רוב היצורים החיים המוכרים לנו היום, ביניהם הצמחים, הפטריות, השמרים, בעלי החיים וכמובן האדם. כל קבוצה שמוגדרת כעל-ממלכה מתפצלת לענפים שנקראים ממלכה (Kingdom) כמו ממלכת החיות או ממלכת הפטריות. משם הענפים ממשיכים להתפצל והופכים להיות יותר ויותר מוגדרים, עד שבקצה הענף מגיעים אל המין הבודד.

מדי יום מתגלים בעולם מינים חדשים שמתווספים לעץ החיים, אבל במחקר החדש לא מדובר בעוד מין חדש, אלא בענף חדש לגמרי; קבוצת-על חדשה שמכילה מגוון גדול של מיקרואורגניזמים טורפים, השונים מבחינה גנטית מכל צורת חיים אחרת שהייתה ידועה עד כה בכדור הארץ. היצורים הללו ממוקמים בעץ האבולוציוני מתחת לקבוצה הגבוהה ביותר, העל-ממלכה, ומעל לממלכה, בענף שקיבל את השם 'קבוצת-על' (Super group).

מיקרואורגניזמים טורפים

החוקרים גילו את צורת החיים החדשה במגוון רחב של דגימות מים מלוחים ומתוקים שאספו מרחבי העולם, למשל משוניות האלמוגים של קוראסאו בדרום הים הקריבי, מהים השחור, מים סוף, מהאוקיינוס השקט ומאזור הקוטב הצפוני. הם הבחינו בדגימות המים במיקרואורגניזמים מוזרים בעלי שני זנבות ששוחים במהירות. הם שמו לב לתופעה משונה נוספת: המיקרואורגניזמים האלה זללו יצורים חד-תאיים אחרים שהיו בסביבתם, כמו פרוטוזואה, ואלה נעלמו בתוך זמן קצר. 

"שמתי לב שבכמה דגימות מים היו יצורים זעירים עם שני זנבות, שהסתובבו במקומם או שחו מהר מאוד. כך התחיל המצוד שלי אחריהם", סיפר דניס טיכוננקוב (Tikhonenkov), המחבר הראשון של המאמר. "בדגימות שבהן היו היצורים החד-תאיים האלה, כל היצורים האחרים נעלמו בתוך יום עד יומיים. איך? הם פשוט נאכלו. כדי לגדל את היצורים הרעבים היה צריך להאכיל אותם ביצורים חד-תאיים אחרים". לכן המדענים כינו את המיקרואורגניזמים שגילו "האריות של העולם המיקרובי".

אף על פי שקבוצת-העל הזו נפוצה ברחבי העולם ומגוונת מאוד, היצורים המשתייכים אליה הם נדירים מאוד מבחינה מספרית. אך למרות מספרם הנמוך יש להם חשיבות אקולוגית רבה, בדיוק כפי שאריות נדירים בטבע יחסית לבעלי החיים שהם טורפים.  

לסווג את עולם החי והצומח

לאורך ההיסטוריה בני האדם ניסו למיין ולסווג את עולם החי והצומח לקבוצות ותת-קבוצות. התחום העוסק בכך מכונה טקסונומיה. בעבר הטקסונומים אפיינו יצורים על סמך המראה, אך משהתפתחו טכנולוגיות לבידוד החומר הגנטי ולשכפול שלו במעבדה חל שינוי, והמדענים החלו לסווג יצורים לפי הרצף הגנטי שלהם. תחום המטא-גנומיקה שמתבסס על ריצוף כמות גדולה של גֵּנים, ולעיתים ריצוף הגנום כולו, תרם מאוד לזיהוי ואיפיון של מינים חדשים של מיקרואורגניזמים. אבל גם לשיטות המתקדמות יש מגבלות, כאן מדובר ביצורים נדירים מאוד ולעיתים פשוט קשה למצוא אותם.

כדי לגלות את היצורים הנדירים ולבודד מספיק תאים לצורך האפיון הגנטי, המדענים היו חייבים למצוא דרך לגדל אותם במעבדה. גידול הטורפים החד-תאיים הללו לא היה פשוט, כדי שישרדו בתנאי מעבדה היה צריך להקים מיני-מערכת אקולוגית מתאימה ולספק לטורפים את מזונם – את הטרף.

לבסוף, לאחר שיתוף פעולה ארוך ומורכב בין חוקרים מקנדה ומרוסיה, שהתעכב מאוד עקב מגפת הקורונה והמלחמה באוקראינה, המדענים גילו עשרה מיני טורפים חדשים. ריצוף החומר הגנטי שלהם העלה שהטורפים שונים במידה ניכרת מבחינה גנטית, מבנית והתנהגותית מכל יצור חי אחר על פני כדור הארץ. למשל, כשמשווים את רצף האותיות בגֵּן 18S rRNA, המשמש במחקר כדי להבחין בהבדלים בין יצורים חיים, מוצאים כי בין אדם לשרקן (חזיר ים) קיימים שישה הבדלים בלבד. לעומת זאת, הטורפים החד-תאיים שונים ב-170 עד 180 אתרים בהשוואה לכל יצור אחר שחי על פני כדור הארץ. מכיוון שהם שונים כל כך מכל יצור אאוקריוטי אחר, הם הוצבו במקום נפרד וקיבלו ענף חדש או קבוצת-על חדשה משלהם.

בזכות שיטות מולקולריות מתקדמות העץ האבולוציוני משתנה ומתעדכן כל הזמן. צורות חיים שלא ידענו על קיומן מתגלות חדשות לבקרים ונתונים חדשים מעצבים אותו מחדש. צורות חיים אלו אינן באמת חדשות, הן כאן מזמן ולנו נותר רק לגלות אותן. אותך