שילוש – שלושה שהם אחד

איחוד משפחתי: שלוש משפחות דגים שונות הן למעשה הזכרים, הנקבות והצעירים של משפחה אחת

נעם לויתן ודינה וולודרסקי | גליליאו

שלושת מופעי דג הלווייתן. הלרווה (א), הזכר (ב) והנקבה (ג) נחשבו עד לשנת 2009 כחלק משלוש משפחות שונות של דגים. הלרווה (א) שויכה בעבר למשפחת "זנבי סרט" (Mirapinnidae) שנקראה כך על שם סנפיר הזנב הארוך המזכיר בצורתו סרט או רצועה. לזכר (ב) הבוגר חוטם גדול ולכן שם המשפחה אליה הוא שויך בעבר הוא "גדולי חוטם" (Megalomycteridae). לנקבה (ג) הצעירה ראש המזכיר לווייתן ומכאן שם המשפחה "דגי לווייתן" (Cetomimidae).
תצלום לרווה: יאסוהירו מוריטה (Morita). תצלום זכר: דייויד ג'ונסון (Johnson). תצלום נקבה: ברוס רוביזון (Robison). תצלומים מתוך: Biol. Lett. 5, 235-239 (2011), CC-BY.

במעמקי הים, בעומק של 1000 מטרים ויותר, קיימות שתי משפחות דגים הנראות שונות לחלוטין זו מזו. משפחה אחת היא של "דגי לווייתן" (Cetomimidae, "דמוי לווייתן") שגופם, כפי ששמם מרמז, מזכיר בצורתו את גוף הלווייתן. כמו לדגי מעמקים רבים עיניהם של דגי הלווייתן קטנות, פיהם גדול והם חסרי קשקשים; כמו כן קו הצד שלהם – שורת איברי חישה לאורך צדי הדג המאפשרים לו לחוש בתנודות במים – מחורץ. כל דגי הלווייתן שנצפו עד כה הן נקבות בוגרות, מעולם לא נמצאו זכרים או צעירים. משפחת דגי העומק השנייה היא של "גדולי חוטם" (Megalomycteridae) – דגים קטנים בעלי קשקשים, פה קטן, עצמות לסת מאוחות וחוטם גדול, שכולם זכרים בוגרים.

בים הפתוח, בעומק של לא יותר מ-200 מטרים, שוכנת משפחת דגים נוספת, שלישית, "זנבי סרט" (Mirapinnidae, "סנפיר מופלא"). לזנבי הסרט, בדומה לדגי הלווייתן, אין קשקשים אך גם אין להם קו צד. פיהם ענק וכמעט אנכי וסנפיר הזנב שלהם ארוך ביותר ומזכיר סרט. כל זנבי הסרט שנתפסו אי פעם הם צעירים, שלא הגיעו לבגרות מינית. לא נמצא הסבר משכנע מדוע בכל אחת מהמשפחות נמצאו דגים בשלב מסוים של התפתחותם: נקבות בוגרות בראשונה, זכרים בוגרים בשנייה וצעירים בשלישית.

מאחר שההבדלים במבנה הגוף והראש של דגים אלו כה גדולים הם סווגו למשפחות נפרדות. אף שלא היו בידם עדויות לכך, טענו כמה חוקרים כבר בשנות השבעים של המאה הקודמת, כי שלוש המשפחות הללו הן למעשה משפחה אחת. עדות ראשונה כי ייתכן שחוקרים אלה צדקו התקבלה בשנת 2003, כאשר מאסאקי מִיה (Miya) מאוניברסיטת צ'יבה ביפן ועמיתיו גילו כי הגנום של המיטוכונדריה (אברונים תוך תאיים בעלי DNA משלהם, הנפרד מה-DNA שבגרעין התא) של דגי לווייתן כמעט זהה לזה של זנבי סרט, כלומר הם שייכים לאותה משפחה.

החוקר דייויד ג'ונסון (Johnson) ממכון סמית'סוניאן בוושינגטון ועמיתיו חברו למיה וקבוצתו כדי לנסות ולקבוע סופית האם שלוש משפחות הדגים הן למעשה משפחה אחת. תוצאות מחקרם פורסמו ב-2009 במגזין Biology Letters של החברה המלכותית.

החוקרים הצליחו לתפוס שלושה דגים שהיו בשלבים שונים של שינוי צורה. שניים מהם נראו כשילוב של זנב סרט עם גדול חוטם ואחת כשילוב של דג לווייתן עם זנב סרט. אפו של גדול החוטם הראשון שנלכד עדיין לא סיים לצמוח, וכן היו לו שרידים של סנפירי גחון – שקיימים בזנב סרט אך לא בגדול חוטם בוגר. גדול החוטם הלכוד השני דמה לראשון, אם כי בשלב שינוי מוקדם יותר ממנו, ולכן הזכיר עוד יותר זנב סרט. הנקבה הצעירה שנתפסה דמתה בכל לדג לווייתן בוגר, פרט לכך שעדיין נותרו לה סנפירי הגחון של זנב הסרט.

נוסף לצורות הביניים שנתפסו מיפּו ג'ונסון ועמיתיו את הגנום המיטוכנדריאלי של מספר מיני דגים המייצגים את כל שלוש הקבוצות. השוואת הגנומים אימתה שאכן כל שלוש המשפחות זהות, ולכן יש למיינן מחדש למשפחה אחת, משפחת דגי הלווייתן. במשפחה זו זנב הסרט הוא הלרווה (פגית) – הצורה הצעירה, שמשתנה והופכת לזכר, שנקרא בעבר גדול החוטם, או לנקבה, שנחשבה לדג הלווייתן. הזכר והנקבה שונים מאוד בצורתם, תופעה הקרויה דו-צורתיות זוויגית, וקיימת באופן פחות קיצוני גם בטווסים, באריות, בבני אדם, בדגי סייפן ובבעלי חיים רבים נוספים.

אורח החיים של הלרוות והדגים הבוגרים כה שונה, עד שבמהלך ההתפתחות וההתבגרות הדגים עוברים שינויים עצומים, הכוללים עיצוב מחדש של הגולגולת ושל איברי הגוף. חלק מהשינויים נובעים מהבדלים באזורי המחייה: הלרוות של דגי מעמקים רבים גדלות במים רדודים, שבהם כמות המזון גדולה. עם התבגרותם הם חוזרים לים העמוק, שהמזון בו נדיר. פיהם הענק של רוב דגי המעמקים הוא התאמה לחיים בסביבה דלה במזון זו.

הזכרים עוברים את השינוי הגדול ביותר – עצמות הלסת שלהם מתאחות, פיהם קטן, המעי שלהם מצטמק והוושט והקיבה שלהם נעלמים, כך שהם אינם מסוגלים לאכול. חלל הצפק שלהם מכיל זוג בלוטות מין (גונדות) וכבד ענק המאפשר להם לשרוד ללא מזון, כך שעל פי ג'ונסון, הזכרים אינם יותר מאשר זוג אשכים ענקיים בעלי חוטם ענק המנסים להריח ולאתר נקבה לפני שהאנרגיה המאוכסנת בכבד שלהם תאזל.

בניית כבד גדול המאפשר לשרוד ללא מזון דורשת כמות מזון עצומה, ואכן זנבי סרט שיהפכו לזכרים זוללים כמויות כה גדולות של שַטרגליים (סרטנים קטנים) עד שהם מפתחים "כרס" ענקית. נקבות אינן זקוקות לזלילה זו מאחר שהן מסוגלות לאכול במשך כל חייהן. בהתאם, הן גדולות בהרבה מהזכרים, ואין להן כבד ענק או "כרס" מלאה בשטרגליים.

שינויי צורה בולטים במהלך ההתפתחות מלרווה לבוגר מתרחשים גם במספר דגי מעמקים אחרים, כמו כן דו-צורתיות זוויגית היא תופעה נפוצה למדי בקרב חולייתנים. אולם, שילוב שתי התופעות האלה, כפי שנתגלו בדג הלווייתן, אינו מתרחש באף חולייתן אחר ולכן נפלו חוקרים רבים בפח כאשר הגדירו משפחת דגים אחת כשלוש משפחות.

המאמר המקורי:

Johnson, G. D. et al. Deep-sea mystery solved: astonishing larval transformations and extreme sexual dimorphism unite three fish families. Biol. Lett. 5, 235-239 (2009). doi: 10.1098/rsbl.2008.0722

הכתבה המקורית התפרסמה במגזין גליליאו גיליון 127, מרץ 2009, תחת השם "שלושה שהם אחד"