גברת שונה באותה אדרת

מאובנים יפהפיים של חרקים הקרובים לארינמלים חושפים דמיון מפתיע לפרפרים

יונת אשחר נעם לויתן | גליליאו

קליגרמטיד ופרפר. תמונה: James Di Loreto, Conrad C. Labandeira, Jorge A. Santiago-Blay / Smithsonian

מיהו החרק שבתמונה למעלה משמאל?

יש לו כנפיים דקות וצבעוניות, ועליהן "כתמי עיניים" מרשימים, שעשויים מכמה עיגולים המסודרים אחד בתוך השני. יש לו מעין חדק ארוך ודק שבעזרתו הוא אוכל. הוא עוזר להאביק את הצמחים שמהם הוא ניזון. והוא נראה כמעט זהה לפרפר שבתמונה מימין. לכן ברור, כמובן, שמדובר בקָליגְרָמָטיד.

הקליגרמטידים (Kalligrammatidae) הם משפחה של חרקים קדומים, שהופיעו לראשונה לפני כ-165 מיליוני שנה, ונכחדו לפני כ-120 מיליון שנה. הם שייכים לסדרה מרושתי כנף (Neuroptera, קרויה גם ארינמלאים), הכוללים את הארינמלים החיים כיום. עברו עוד 40 מיליון שנה לפחות עד שהפרפרים, השייכים לסדרה פרפראים (Lepidoptera), עלו על הבמה. הקליגרמטידים מוכּרים למדע זה מכבר, אבל חרקים אינם מִתאבנים בקלות, ולכן לא היה ידוע עליהם הרבה – מֵעבר לכך שהם כנראה מזכירים במידה מסויימת פרפרים. לאחרונה, מאובנים חדשים ושמורים במיוחד מצפון סין, יחד עם טכנולוגיות חדישות, חשפו עד כמה שתי קבוצות החרקים הללו, שאינן קרובות במיוחד אחת לשנייה מבחינה אבולוציונית, דומות זו לזו.

קונרד לבּנדיירה (Labandeira), יחד עם צוות של חוקרים מסין ומארצות הברית, חקרו את מאובני הקליגרמטידים היפהפיים בעזרת מיקרוסקופ אור ומיקרוסקופ אלקטרונים, והשתמשו בשיטות דימות כדי לתאר את הפרטים הקטנים ביותר. נוסף על כך, הם ניתחו את המבנה הכימי של הכנפיים, של גפי הפה, ושל גרגרי אבקה שנמצאו ליד החרקים המאובנים. במאמר שפורסם במגזין Proceedings of the Royal Society B, החוקרים מפרטים כמה מאפיינים המשותפים לפרפרים ולקליגרמטידים.

המאפיין הראשון, ואולי הבולט ביותר בתמונה למעלה, הוא "כתמי העין" שמעטרים את הכנפיים. הכתמים של הקליגרמטידים עשויים בסגנון שאותו ניתן למצוא גם בפרפרים מודרניים – כמה מעגלים בצבעים שונים השוכנים זה בתוך זה. החוקרים הראו גם כי ככל הנראה, הקליגרמטידים צבעו את כנפיהם באותה דרך שבה עושים זאת הפרפרים – בעזרת הצבען (פיגמנט) מֶלָנין. הכתמים מרובי הטבעות הללו לא הופיעו אצל כל הקליגרמטידים. אצל המינים המוקדמים יותר הכנפיים היו בצבע אחיד, ואז החלו להופיע בכמה שושלות כתמים פשוטים. אצל שלוש קבוצות הכתמים הללו הלכו והשתכללו, עד התקבלו כתמי העיניים הצבעוניים. אותו תהליך בדיוק עבר על הפרפרים, כמה עשרות מיליוני שנים לאחר מכן. אצל הפרפרים הכתמים משמשים להגנה מפני טורפים, אם על ידי הרתעה – ה"עין" עשויה לגרום לטורף לחשוב שמולו ניצב בעל חיים גדול ומאיים יותר, ואם על ידי בלבול – טורפים נוהגים לכוון אל הראש וכך ה"עין" על הכנף עשויה למשוך אותם לכיוונה ולאפשר לפרפר להתחמק עם פגיעה קלה יחסית. יש להניח שאותו גורם הביא להתפתחותם של כתמי העיניים גם אצל החרקים הקדומים יותר.

המאפיין השני הוא גפי הפה של שתי סדרות החרקים. לקליגרמטידים, בדומה לפרפרים, היה חדק (Proboscis, גפי-פה שהתאחו ליצירת צינור דק וארוך). כאשר החוקרים בחנו את גפי הפה בדגימות המאובנות במיקרוסקופ, הם מצאו שהדמיון לפרפרים נמצא גם בפרטים הקטנים ביותר. למעשה, אף שלחרקים ממשפחות רבות ושונות יש חדק, החדק של הקלגרמטידים דומה במיוחד לזה של הפרפרים.

אצל מינים רבים של פרפרים החדק נועד למציצת צוף מפרחים, אולם הקליגרמטידים התעופפו באוויר העולם בזמן שעדיין לא היו צמחים בעלי פרחים. עם זאת, צמחים אחרים היו גם היו: מחטניים וציקסיים, הקיימים עד היום, ובנטיטלים (Bennettitales), שנכחדו פחות-או-יותר יחד עם מרבית הדינוזאורים. ונראה שהקליגרמטידים יצרו איתם יחסי הדדיות המזכירים מאוד את היחסים בין הפרפרים לפרחים. לבנטיטלים היו מבנים מיוחדים שהחזיקו את גרגרי האבקה שלהם, יחד עם מבנים מיוחדים שייצרו נוזלים שיכלו לשמש לקליגרמטידים למאכל. החדק הארוך של הקליגרמטידים נראה מתאים במיוחד למבנים אלה, וייתכן מאוד כי התפתח במיוחד למטרה זו – ממש כשם שגפי הפה של הפרפרים הותאמו למציצת צוף. בין הקליגרמטידים המאובנים נמצא אחד שבחדק שלו היה עדיין נוזל דמוי צוף, ואחד נוסף שאיברי הפה שלו היו מוקפים בגרגרי-אבקה. גרגרי אבקה דומים נמצאו ליד גופם של מאובנים נוספים. החוקרים משערים שהקליגרמטידים ניזונו מנוזלים צמחיים בדומה לפרפרים, וכמו כן – שוב בדומה לפרפרים – שימשו כמאביקים, כלומר בעוברם מצמח לצמח העבירו איתם את גרגרי האבקה.

מהיכן נובעים כל אותם מאפיינים המשותפים לקליגרמטידים ולפרפרים – הדוגמאות על הכנפיים, גפי הפה, שיטת האכילה, ההדדיות עם צמחים ועוד? המרחק האבולוציוני ביניהם, והעובדה שמאפיינים אלו לא נמצאים אצל הארינמלים – הקרובים לקליגרמטידים הרבה יותר מפרפראים – מעידים על כך שאלו תכונות שהתפתחו בנפרד אצל כל אחת מסדרות החרקים. תופעה זו נקראת אבולוציה מתכנסת, והיא לא ייחודית לחרקים, אלא קיימת במקרים רבים שבהם יצורים חיים מקבוצות שונות מוצאים את עצמם בתנאים דומים, ולכן מתפתחות בהם תכונות דומות. כך למשל התקדמות יעילה במים דורשת מבנה הידרודינמי ואיברי תנועה בעלי צורה מסוימת מאוד, בעיקרון צורה של סנפיר. ואכן, כרישים, דולפינים ופינגווינים, המגיעים מקבוצת שונות ומרוחקות זו מזו אך עומדים בפני אותה בעיה – כיצד לשחות במהירות – הגיעו לאותו פיתרון, והם שוחים בעזרת סנפירים הנראים דומים מאוד זה לזה. זאבי הכיס האוסטרלים, שנכחדו במאה שעברה, נראו כפי ששמם מרמז פחות או יותר כמו זאבים (אף שהפסים על הגב קצת הורסים את האשליה). "זאבים" אלה, כפי שמרמזת המילה השנייה בשמם, היו כיסאים, הקרובים יותר אבולוציונית לקואלה מאשר לזאב. אז מדוע הם נראו "כלביים" כל כך? כנראה שצורת גוף כזו מתאימה במיוחד לטורף המסתובב בערבות ורודף אחרי אוכלי עשב החיים בלהקה – יהיו אלו צבאים או קנגורו – ולכן היא התפתחה בשתי הקבוצות.

נראה כי המחקר החדש חושף את אחד המקרים המרשימים ביותר של אבולוציה מתכנסת – סדרת חרקים, הפרפראים, שהגיעה שוב ושוב בדיוק אל אותם פתרונות שסדרה אחרת, הקליגרמטידים, מצאה כבר לפניהם. מצורת האכילה ועד להתגוננות מצד טורפים, הפרפרים שאנו מכירים היום התמודדו עם תנאים דומים להפליא לאלו של קרוביהם הרחוקים, ובחרו בדיוק באותו מסלול. מתברר שלא משנה כמה פעמים החיים ימציאו מחדש את הגלגל, הוא תמיד יהיה עגול.

המאמר המקורי:

Labandeira, C. C. et al. The evolutionary convergence of mid-Mesozoic lacewings and Cenozoic butterflies. Proc. Biol. Sci. B 283, 20152893 (2016). doi: 10.1098/rspb.2015.2893

הכתבה המקורית התפרסמה במגזין גליליאו גיליון 210, מרץ 2016