מסתורין מתחת למים

כל בעלי החיים צריכים פחמן – אבן יסוד חיונית לקיום חיים על פני כדור הארץ. ביבשה ובשכבות העליונות של הים, החשופות לאור השמש, הפחמן מגיע מיצורים פוטוסינתטים כמו צמחים ואצות, שמקבעים פחמן דו-חמצני ויוצרים ממנו חמצן וסוכרים – מולקולות פחממניות – הזמינים לבעלי החיים. אבל בעומק הים, כ-200 מטר, לשם אור השמש אינו מגיע, פוטוסינתזה לא יכולה להתקיים. 

למרות זאת, הים העמוק הוא ביתם של דגים, סרטנים, תולעים ועכבישניים ימיים. מקור הפחמן בעומק זה מגיע משלושה מקורות עיקריים: “שלג ימי” – פסולת אורגנית ובעלי חיים זעירים שמתו ושקעו לקרקעית הים; שקיעת פגרי בעלי חיים גדולים כמו לווייתנים; וקיבוע פחמן אנאורגני על ידי חיידקים. קיבוע הפחמן האנאורגני מתרחש בנביעות הידרותרמיות ובנביעות גז קרות בתהליך הנקרא כימוסינתזה – תהליך מקביל לפוטוסינתזה, שבו אנרגיה המתקבלת מפירוק חומרים אנאורגניים מחליפה את אור השמש. 

בדומה לכך שפחמן דו-חמצני באוויר ניתן לניצול על ידי צמחים ואצות, גם בים העמוק יש אזורים עשירים בגזי פחמן, כמו מתאן, שחיידקים מסוגלים לנצל לייצור אנרגיה, ולהפוך אותם למולקולות הזמינות לבעלי חיים. בנביעות גז קרות משגשגים חיידקים מתאנוטרופים – המשתמשים במתאן כמקור אנרגיה – ובעלי חיים שונים כמו צדפות ותולעים ניזונים מהם.

החיים ליד נביעת מתאן:

העכבישניים הימיים

העכבישניים הימיים הם פרוקי רגליים החיים בקרקעיות ים חוליות ברחבי העולם. יש להם שמונה רגליים ושלד חיצוני קשיח. אף שהם חולקים אב קדמון עם סרטנים ועכבישים, ההתפצלות מהם התרחשה לפני מאות מיליוני שנים. כיום מוכרים יותר מ-1,300 מינים שונים של עכבישניים ימיים, וגודלם נע ממילימטר בודד ל-50 ס”מ. חלק גדול מהאיברים הפנימיים שלהם – כמו הלב וחלק ממערכת העיכול – נמצאים ברגליים, שמשמשות גם לנשימה ולנשיאת שק הביצים. בדומה לסוסוני ים, ההפרייה מתרחשת במים, והזכר סוחב את הביצים המופרות באיבר נשיאה מיוחד. חלקם הגדול ניזונים מטרף רך כמו שושנות ים, תולעים ומדוזות, אותו הם מחוררים ושואבים באמצעות הפה המאורך שלהם. 

במאמר שהתפרסם לאחרונה, חוקרים מקליפורניה גילו שלושה מינים חדשים של עכבישניים ימיים (Pycnogonida) החיים בקרקעית האוקיינוס השקט, סמוך קליפורניה ולאלסקה, לצד נביעות מתאן קרות. 

כיוון ששלושת מיני העכבישניים הימיים שגילו החוקרים נמצאו בכמויות גדולות, ורק באזורים של נביעות מתאן קרות, החוקרים שיערו שהם ניזונים מחיידקים מתאנוטרופיים, שמקבעים פחמן ממתאן וממתנול. כאשר החוקרים ריצפו את המטען הגנטי של אוכלוסייות המיקרוביום של העכבישניים הם גילו שכ-50 אחוזים מהחיידקים השיתופיים שלהם מסוגלים לקבע מתאן ומתנול. באמצעות סמנים גנטיים פלורסנטיים גילו החוקרים שהחיידקים יושבים על השלד החיצוני של העכבישניים הימיים, ותחת מיקרוסקופ אלקטרונים סורק ראו החוקרים מבנים דמויי הרי געש – המאפיינים מושבות של חיידקים מתאנוטרופיים. 

באזור שבו נמצאו העכבישניים הימיים דווח על מספר רב של זכרים עם שקי ביצים, ונראה שהם משגשגים בזכות החיידקים המתאנוטרופיים. החוקרים אספו ובחנו ביצים, והשוו את הריצוף הגנטי של החיידקים השיתופיים עם הבוגרים ועם הסביבה. הם מצאו שהחיידקים שעל הביצים דומים לאלו שעל הזכר הבוגר, אך שונים מאלו שנמצאים בסביבה שבה חיים העכבישניים הימיים, מה שככל הנראה מצביע על כך שהחיידקים המתאנוטרופיים לא מגיעים לעכבישניים במהלך חייהם מהסביבה שבה הם חיים, אלא עוברים בתורשה כבר משלב הביצה.

כדי לאשר שהחיידקים הם אכן מקור מזון, החוקרים גידלו את העכבישניים בנוכחות מתאן, מתנול או פחמן דו-חמצני, שכוללים פחמן 13, איזוטופ של פחמן המשמש כסמן: אם הפחמן מהחיידקים מגיע לעכבישניים, נוכל לראות את הסימון של פחמן 13 אצלם. החוקרים גילו שהפחמן המסומן נמצא בעכבישניים ימיים שגדלו בנוכחות המתאן והמתאנול, אבל לא באלו שגדלו בנוכחות פחמן דו-חמצני מסומן. כלומר, העכבישניים אכן ניזונו מהחיידקים, שקיבעו פחמן מהמתאן או המתנול, ולא ממקור פוטוסינתטי, שמקבע פחמן מפחמן דו-חמצני.

שלושת המינים החדשים שנמצאו הם הדוגמה הראשונה לעכבישניים ימיים שניזונים מחיידקים מקבעי מתאן ומתנול. מתאן הוא גז חממה משמעותי, וקיבועו חשוב להאטת ההתחממות הגלובלית. כיוון שהעכבישניים הקטנים אינם יכולים לנוע למרחקים גדולים וסביר שהם מוגבלים לאזורים מסוימים בלבד, הכרת המאפיינים הייחודיים שלהם ותפוצתם חשובה לשמירה על אזורי המחייה שלהם כתוצאה מדיג ומעבודות תת-ימיות. אומנם זהו מין שנמצא בשולי המדע, אך הוא מדגיש את הנזק שנגרם לים מקידוחי גז, דיג ואף מעוגנים של אוניות משא גדולות – המשפיעים על הים של כולנו.