אור לדגים: זהירת חיידקים בים - מרי-אן גורביץ'

מדוע זוהרים יצורים ימיים בלילה?

יצורים רבים בים זוהרים זהירה ביולוגית באור כחלחל. תופעה זו מכונה ביולומינסנציה (bioluminescence), והיא נפוצה בעיקר בקרב אצות חד תאיות ובקרב חיידקים בים העמוק. אצל אצות פלנקטוניות (פיטופלנקטון - יצורים פוטוסינתטיים חד־תאיים המרחפים בגוף המים ומשמשים כבסיס שרשרת המזון באוקיינוס) הזהירה הביולוגית מוקרנת בהבזקים קצרים, הנוצרים כאשר התא מוזז ממקומו על ידי מערבוליות במים או עקב דחיפה מכנית. תזוזה כזו מתרחשת כאשר זואופלנקטון (סרטנים זעירים) מנסה לאכול את הפיטופלנקטון. מכיוון שאכילה זו מתבצעת על ידי סינון הפיטופלנקטון מהמים, הזואופלנקטון יוצר זרמי אכילה ממוקדים, בעזרתם הוא מסיע את המים לעבר איברי סינון הממוקמים על רגליו הקדמיות. כשפיטופלנקטון מהסוג הפולט זהירה נתקל בזרמי אכילה אלה, הוא פולט הבזקי אור הגורמים לזהירת הזואופלנקטון. כאשר האכילה נעשית בלילה מסמנת הזהירה את נוכחות הזואופלנקטון לטורפים הניזונים מהם (דגים) ואלה יכולים לטרוף אותם ביעילות. המנגנון דומה לפעמון האזעקה שאותו אנו מתקינים בבתינו, והמשמש להזעקת המשטרה, שהיא האויב של אויבנו הפורץ. 

אצל החיידקים, לעומת זאת, הזהירה היא רציפה, והתנאי היחיד הדרוש הוא צפיפות מקומית גבוהה, המכונה "צפיפות סף״ - כלומר, נדרשת נוכחות של חיידקים בכמות מסוימת כדי שיזהרו באור. מובן שזהירה זו אינה יכולה לשמש כמנגנון הגנה, מכיוון שאינה מסמנת נוכחותו של טורף.

במחקר שנערך במכון הבין־אוניברסיטאי למדעי הים באילת על ידי תלמידת המחקר מרגריטה זרובין, בהנחיית ראש החוג לאקולוגיה, אבולוציה והתנהגות באוניברסיטה העברית פרופ׳ אמציה גנין ובשיתוף פרופ׳ שמשון בלקין ותלמידו מיכאל יונסקו מהמכון למדעי החיים, ניסו החוקרים להבין מדוע החיידקים מאירים ללא הפסקה, ואיזו תועלת צומחת להם מכך. מהמחקר עולה כי זהירה של חיידקים מסייעת להפצתם ברחבי הים, ובכך תורמת לשרידותם. מנגנון ״צפיפות הסף״ הוא נדבך חשוב בתהליך, שכן הצורך במספר רב של חיידקים כדי שתתרחש זהירה מעלה את כמות החיידקים המופצת עקב הזהירה. המחקר התפרסם לאחרונה בכתב־העת (PNAS (Proceedings of the US National Academy of Sciences. 

להאיר כדי לשרוד 

במחקר נבחנה השערה הפוכה לתפישת ״פעמון האזעקה״. על פי השערה החיידקים מאירים דווקא כדי למשוך את הטורפים ולא כדי להרתיע אותם. בעלי חיים לא מסוגלים לעכל חיידקים מאירים אלו, והם ממשיכים להאיר לאחר שנבלעו, דבר הגורם לחיה הבולעת (בדרך כלל זואופלנקטון - סרטנים זעירים) לזהור במשך כמה שעות, עד שהחיידקים המאירים מופרשים עם יתרת המזון שלא התעכל. הגורם המונע את עיכולם של החיידקים הזוהרים במערכות העיכול של זואופלנקטון ודגים לא ברור עדיין. בניסויים שנערכו בחשיכה מוחלטת ראו דגי לילה את הסרטנים המאירים מרחוק וטרפו אותם ביעילות רבה, לעומת זאת סרטנים שבלעו חיידקים שעברו מוטציה ולכן אינם מאירים, לא התגלו על ידי הדגים. מבדיקה של דגי לילה שונים הניזונים מסרטנים עולה כי בקיבותיהם יש שפע של חיידקים מאירים. ״עבור החיידקים ההגעה לקיבת הדג משולה להגעה אל גן עדן ־ מקום מוגן, מלא במזון, שיכול גם לשמש גם כלי תחבורה להפצה במרחבי הים הפתוח״, מסביר פרופ׳ גנין.

החיידקים הזוהרים. 
צילום: ויקטור קינה

עוד עולה מהמחקר שסרטנים רבים נמשכים לאור החיידקים ולכן מתגודדים סביבם. הדבר נוגד את אינטרס ההישרדות, שכן הוא מעלה את הסיכון של הסרטנים להיטרף. ״צפיפות הסף״ יכולה להסביר את התופעה. הסרטן "יודע״ שהימצאותו של כתם אור משמעותו צפיפות גבוהה של חיידקים, המעידה על מצבור עשיר של חומר אורגני עליו גדלים החיידקים. ״בים העמוק כמות המזון מצומצמת מאוד, ולכן כדאי לסרטן לקחת את הסיכון, משום שהרווח במציאת מזון נדיר הוא רב, בעוד שהסיכון לפגוש דג טורף הוא קטן משום שאין דגים רבים בים העמוק", מפרט פרופ׳ גנין. 

פרופ' אמציה גנין 

צילום: דניאלה גנין

מרי־אן גורביץ', האוניברסיטה העברית

פורסם ב"גליליאו" 164, אפריל 2012