לחיות בלי בטן

כשאנחנו חושבים על גוף אנחנו חושבים על ראש, צוואר, רגליים, חזה, וכמובן בטן במרכז של הכול. ואלה לא רק אנחנו בני האדם, אלא גם כלבים, חתולים, לווייתנים, ואפילו מקקים, נמלים ועכבישים. אבל בגופי המים הגדולים בעולמנו חי בעל חיים קצת משונה, עכבישן הים. במבט ראשוני הוא נראה כמו עכביש, אבל יש הבדל מאוד משמעותי בינו ובין העכביש שאנחנו מכירים – לעכבישן הים אין בטן.

במאמר שהתפרסם לאחרונה, חוקרים מאוניברסיטת וינה הצליחו לרצף את החומר התורשתי של מין של עכבישן ים שחי במים רדודים בים הצפוני. הממצאים הגנטיים עשויים לחשוף איך העכבישנים חיים ומשגשגים בלי בטן.

עכבישניים ימיים הם פרוקי רגליים השייכים לתת-המערכה בעלי כליצרות (Chelicerata) לצד בעלי חיים ימיים אחרים כמו סרטני הפרסה, ובעלי חיים יבשתיים כמו עכבישים, עקרבים וקרציות. הם חיים במשטחי חול בקרקעית הים בכל רחבי העולם, החל במים הרדודים של בריכות גאות ושפל, וכלה בקרקעית הים העמוק. קיימים יותר מ-1,300 מינים של עכבישנים ימיים. רובם זעירים וגודלם אינו עולה על סנטימטרים בודדים, אך במעמקי האוקיינוסים קיימים גם מינים שעשויים להגיע לגודל של חתול בית.

רבים ממאפייניה של מחלקת עכבישני הים (Pycnogonida) מזכירים בעלי חיים אחרים מתת-המערכה שלהם. למשל יש להם שמונה רגליים בדומה לעכבישים, זוג זרועות פה קדמיות ושלד חיצוני קשיח העשוי כיטין. מאפיינים אחרים מייחדים אותם ומבדילים בינם ובין קרובי משפחתם הרחוקים. למשל הם ניחנים ביכולת להצמיח מחדש איברים (רגנרציה), הזכרים שלהם נוהגים לשאת עליהם את שק הביצים אחרי ההפריה, ובניגוד לעכבישים ולקרוביהם האחרים אין להם מנגנון ארס.

אך ההבדל הבולט ביותר הוא שאין להם בטן. בניגוד לנו וגם לרוב בעלי הכליצרות, לעכבישני הים אין בטן מרכזית שבתוכה נמצאות מערכות העיכול, הרבייה והנשימה. במקום שהאיברים הפנימיים של עכבישני הים ישכנו להם בבטן, הם נמצאים ברגליים שלהם. כך קורה שיש להם רגל מיוחדת שאחראית על הרבייה, וגם מערכת העיכול שלהם עברה לזרועות. את הנשימה הם עושים באמצעות מעבר גזים דרך העור, במיוחד ברגליהם הארוכות, בשעה שלשאר קרובי המשפחה שלהם יש מערכת נשימה מרכזית מורכבת.

קטן וחמקמק

כמה גורמים מקשים לזהות מה בגנטיקה של העכבישיים הימיים אחראי למאפיינים הייחודיים שלהם. בראשן עומדים הקושי לגדל אותם במעבדה, והעובדה שחלק מהמינים שלהם קטנים מאוד. כשניסו בעבר לרצף את כלל החומר התורשתי (הגנום) שלהם, התקשו להשיג דוגמאות DNA גדולות מספיק ולכן נאלצו להשתמש בחומר התורשתי של כמה פרטים שונים זה מזה. שימוש כזה אינו מאפשר להפיק מידע גנטי איכותי ושלם מספיק, ולכן היה קשה מאוד לפענח את הרצף התורשתי של עכבישני הים, והמידע הגנטי שהיה קיים עליהם עד כה היה דל ומקוטע.

פריצת הדרך הגיעה כשהחוקר האוסטרי ג’ורג’ ברניס (Brenneis) מאוניברסיטת וינה הצליח לאסוף, לגדל ואף להרבות במעבדה עכבישני ים מהמין Pycnogonum litorale, שחיים בבריכות גאות ושפל בצפון האוקיינוס האטלנטי והים הצפוני, ומגיעים לגודל של סנטימטרים בודדים. בריאיון לניו יורק טיימס סיפר ברניס שכשהעכבישנים הגיעו למעבדה, סיפקו להם שם “מזנון פתוח” של שושנות ים מחוברות לקונכיות של צדפות והם “הלכו ותפסו את המאכלים המועדפים עליהם”. אחרי שהעכבישנים התאקלמו היטב במעבדה, הם התרבו והביאו צאצאים. כך זכו החוקרים בגישה לא רק לרצף התורשתי עצמו, אלא גם יכלו לראות מהם הגֵנים שפעילים בכל אחד ואחד משלבי ההתפתחות של העכבישן מרגע ההפריה ועד לבגרות.

כדי לפענח את הרצף התורשתי שלהם הרעיבו החוקרים במשך כמה ימים זכר אחד ושתי נקבות, עד שהקיבה שלהם התרוקנה משרידי שושנות הים שמהן הם ניזונים. כך הצטמצמה מאוד הסכנה שגֵנים של שושנות הים יטו את הממצאים.

לאחר מכן הפיקו את כל החומר הגנטי מכל תאי הגוף של כל אחד מהעכבישנים וריצפו אותו. החוקרים הקדישו תשומת לב מיוחדת לקבוצת גנים בשם HOX, שחשובה להתפתחות העוברית של בעלי חיים, מעכבישים ועד בני אדם, וקובעת את מבנה הגוף. לרוב פרוקי הרגליים יש עשרה גֵנים כאלה, אך החוקרים מצאו שהגֵן HOX9 לא היה קיים כלל אצל עכבישני הים. שאר התשעה היו שלמים ותקינים, כמו אצל בעלי חיים אחרים.

כדי לוודא שהגֵן אכן נעלם אצל עכבישני הים ולא עבר למקום אחר ברצף הגנטי שלהם בחנו החוקרים גם את הרכבן של מולקולות ה-mRNA בתאי העכבישנים – העתקים חלקיים של מקטעי DNA שמעבירים הוראות ביצוע למנגנוני התא. החיפוש לא מצא שום סימן לפעילותו של הגֵן באף אחד משלבי ההתפתחות של העכבישן.

היעדרותו של אותו גֵן תועדה בעבר גם אצל אקריות מהמין Acariform mites, השייכות לאותה תת-מערכה. שם נמצא גם הבדל נוסף: הגֵן HOX10 אומנם קיים אצלן, אבל הכיוון שלו הפוך לזה של שאר גֵני ה-HOX. המצב הזה עשוי להצביע על תהליך שבו חלק מהכרומוזום נחתך ומתהפך, כך שייתכן שהגֵן הסמוך אליו, HOX9, אבד בעקבות תהליך ההיפוך.

היות שאצל עכבישני הים לא נמצא היפוך דומה של גֵנים, החוקרים מעריכים שהגֵן החסר לא נעלם אצלם בבת אחת, אלא בתהליך ארוך של התנוונות. היעלמות איטית של הבטן מסתדרת גם עם שרידים מאובנים של מינים נכחדים של עכבישנים ימיים בני עשרות או מאות מיליוני שנים, שלהם עדיין הייתה בטן. איננו יודעים אם היה יתרון אבולוציוני שהוביל להיעלמות הבטן, אבל נראה שהיא התכווצה בהדרגה, עד שלבסוף לא נותר עוד צורך בגֵן שמכתיב את היווצרותה.