עין הדג

צאצאי הכלאה של דגים עיוורים יכולים לשוב ולראות

נעם לויתן ויונת אשחר | גליליאו

דג מערות עיוור ושני דגים קרובים, החיים בסביבה מוארת ולא איבדו את ראייתם

דג מערות עיוור ושני דגים קרובים, החיים בסביבה מוארת ולא איבדו את ראייתם. תצלום: Richard Borowsky, via BioMed Central Ltd.

עיניהן של חיות המתגוררות בעומק מערות חשוכות הן מיותרות, ואכן, במהלך האבולוציה התנוונו עיניהם של מרבית בעלי-החיים האלה. אחד מבעלי-חיים אלו הוא מין של דג מערות עיוור, הקרוי Astyanax mexicanus, הנמצא במערות גיר מבודדות בצפון-מזרח מקסיקו. כיום קיימות 29 אוכלוסיות נפרדות של דג עיוור זה – שאבותיו היו דגים רואים. מוטציות רבות שהצטברו בדגי המערות הובילו למצבם כיום, שבו עיניהם מנוונות, חסרות פיגמנטים ואינן מתפקדות כלל.

ריצ'רד בורווסקי (Borowsky) מאוניברסיטת ניו-יורק חקר את התהליכים האבולוציוניים שהובילו להתנוונות העיניים במין זה. במאמר שהתפרסם בכתב-העת Current Biology, החוקר מתאר הכלאות בין דגים עיוורים החיים במערות שונות, שהשושלות הנפרדות שלהם לא נחשפו לאור זה מיליון שנה. אם העיוורון באוכלוסיות השונות נגרם ממוטציות זהות, נצפה כי צאצאי הכלאות אלו יהיו גם הם עיוורים. לעומת זאת, אם העיוורון נגרם ממוטציות שונות, נצפה כי לפחות לחלק מהצאצאים תשוב הראייה. תופעה זו, שבה מתקבלים צאצאים נורמליים מהכלאת מוטנטים זהים לכאורה, קרויה קומפלמנטציה (השלמה) – כל מוטנט תורם לצאצא גן המקודד לגורם שחסר במוטנט האחר, וכך הם משלימים זה את זה. ואכן, בכ-40% מצאצאי ההכלאות שהתקבלו בניסוי התפתחו עיניים פעילות, כלומר הגנים התקינים שקיבלו מאחד ההורים פיצו על הגנים הפגומים שירשו מההורה האחר, ולהפך.

ניסויים קודמים הראו כי לחלק מצאצאי הכלאות של דגים עיוורים יש עיניים תקינות לכאורה, אך כיצד אפשר לבדוק כי הדגים אכן רואים? הדגיגים בני-הכלאיים הונחו בג'ל שמנע מהם לזוז, ונבדק אם עיניהם מבצעות מעקב אוטומטי אחר גלגל מסתובב מכוסה פסים. רק עיניהם של דגיגים בעלי יכולת ראייה ינועו בעקבות הגלגל. מסקנתו של החוקר היתה כי חלק מהדגיגים מגיבים לגירוי, כלומר הם מסוגלים לראות. בניסוי נבדקו עיניהם וראייתם של דגיגים, ולא של דגים בוגרים, שנוצרו מההכלאות, מאחר שהתנוונות העיניים מחמירה ככל שהדג גדל.

ממחקר זה התברר כי עיוורון דגי המערות התפתח באופן עצמאי בכל מערה ובכל אוכלוסיית דגים, כפי שאפשר להסיק מכך שהמוטציות הגורמות לעיוורון שונות בכל אוכלוסייה. ואולם, עדיין לא ידוע מה מניע את התפתחות העיוורון: האם אבדן הראייה והתנוונות העיניים נובעים מהברירה הטבעית או שמא אין לה תפקיד במקרה זה?

דרווין עצמו סבר כי אבדן העיניים הוא מקרי, מאחר שלא יכול לדמיין כיצד נוכחות עיניים יכולה להשפיע לרעה על בעל-חיים החי בסביבה חשוכה. לטענתו, במקרה שאין השפעה שלילית אין סיבה שהברירה הטבעית "תעדיף" אבדן של העיניים. אך כיום יודעים כי התפתחות העין ותחזוקתה צורכים אנרגיה רבה, ולכן מדענים רבים – ובורווסקי ביניהם – סבורים כי אבדן העיניים חוסך אנרגיה ומשחרר אותה לצרכים אחרים, כגון מערכת חישת תנודות טובה יותר, המאפשרת גילוי תנועה בחשכה מוחלטת. במקרה זה לברירה הטבעית יש תפקיד, ולדגים בעלי עיניים קטנות יותר יהיה יתרון על פני דגים בעלי עיניים תקינות. חיזוק לתיאוריה זו ניתן למצוא בעובדה שכל המוטציות שנמצאו בדגים אלו הובילו להקטנת העין, ולא רק לפגיעה פשוטה בפעילותה, שיכולה היתה להיות אקראית. כך שמשפטו של דסידריוס ארסמוס מרוטרדם כי "בממלכת העיוורים שתום העין מלך" אינו נכון במקרה של חשכת המערות.

עדכון: דגיגים של הדגים העיוורים מסוגלים להבחין בין אור וצל ולברוח אל הצל, אף שעיניהם מנוונות. הם חשים בכך באמצעות עין הקודקוד ("העין השלישית") שלא התנוונה, ככל הנראה בזכות הקשר ההדוק שלה לבלוטת האצטרובל ותפקידה בוויסות השעון הביולוגי וברבייה.
ד"ר אורי פלביץ מעדכן בפייסבוק על מחקר שהראה כי אבדן העיניים אכן חוסך אנרגיה: במחקר של קבוצת חוקרים משבדיה שפורסם [בספטמבר 2015] נבדק האם העיוורון באמת חוסך אנרגיה לדגי המערות המקסיקניים. החוקרים בדקו את קצב צריכת החמצן של העיניים והחלקים במוח הרלבנטיים לעיבוד המידע הויזואלי. ממצאי המחקר הראו שאכן אובדן העיניים חוסך כ 15% מהאנרגיה המושקעת בדגים צעירים עיוורים ביחס לדגים בני אותו המין והגיל עם ראייה ועיניים תקינות. יתר על כן, הטקטום הראייתי, האזור במוח האמצעי שקשור בעיבוד הראייה, היה קטן בסדר גודל של 20% בדגים העיוורים.

המאמר המקורי:

Borowsky R. Restoring sight in blind cavefish. Curr. Biol. 18, R23-24 (2008). doi: 10.1016/j.cub.2007.11.023

הכתבה המקורית התפרסמה במגזין גליליאו גיליון 114, פברואר 2008

הכתבה מופיעה גם ב-ynet.

עדכון
18/01/2016: הוספת עדכון על מחקר שתומך בכך שניוון העיניים חוסך אנרגיה (תודה לאורי פלביץ).
מודעות פרסומת

תגיות: , , , , , ,

כתיבת תגובה

הזינו את פרטיכם בטופס, או לחצו על אחד מהאייקונים כדי להשתמש בחשבון קיים:

הלוגו של WordPress.com

אתה מגיב באמצעות חשבון WordPress.com שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת Twitter

אתה מגיב באמצעות חשבון Twitter שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת Facebook

אתה מגיב באמצעות חשבון Facebook שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת גוגל פלוס

אתה מגיב באמצעות חשבון Google+ שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

מתחבר ל-%s

%d בלוגרים אהבו את זה: