הגנטיקה הקטלנית של היונים הנודדות

3 בדצמבר, 2017
5 ד׳
הציפור הנפוצה ביותר בעולם בתחילת המאה ה-19 נכחדה לגמרי תוך מאה שנים בלבד בגלל שונות גנטית נמוכה מדי באוכלוסייה

מי שראה את היונים הנודדות (Ectopistes migratorius) חולפות בהמוניהן מעל ראשו לא שכח את המראה לעולם. חוקר הטבע האמריקאי ג'ון אודובון (Audubun) תיאר ב-1813 כיצד עוד ועוד להקות של יונים חלפו מעל ראשו בעת מסע באוהיו, והסתירו את השמש במשך שלושה ימים תמימים.

בשנת 1800 היונה הנודדת הייתה ככל הנראה, הציפור הנפוצה ביותר בעולם, עם אוכלוסייה של לפחות שלושה מיליארד פרטים. מאה שנה לאחר מכן כבר לא הייתה אף יונה נודדת בטבע, וב-1914 מתה האחרונה בגן החיות בסינסינטי.

כיצד מין שאוכלוסייתו הייתה גדולה כל כך נכחד כה מהר? מחקר חדש שבחן את השונות הגנטית של היונה הנודדת מציע הסבר: החוקרים הראו כי דווקא הגודל העצום של האוכלוסייה הביא לשונות גנטית נמוכה יותר, והם משערים שהיונים הותאמו היטב אך ורק לחיים בלהקות ענקיות.

הסיכון למין שנשארו ממנו רק כמה עשרות או מאות פרטים ידוע זה שנים רבות. מין כזה עלול להיכחד במהירות פשוט מפני שיש מספר הפרטים המועט, אבל גם אם יתאושש ואוכלוסייתו תגדל הוא עדיין יהיה בסכנה גדולה יותר ממין שמעולם לא היה במצב הזה.

הסיבה לכך היא שונות גנטית נמוכה: כל הפרטים מהאוכלוסייה הגדולה העתידית יהיו צאצאים של האוכלוסייה הנוכחית הקטנה, וכך יהיו כולם דומים מאוד זה לזה מבחינה גנטית. במקרה של שינוי בתנאי הסביבה, למשל שינוי אקלימי או התפרצות מחלה, חוסר השונות הגנטית יקשה על המין להסתגל. הסיכוי שיהיו כמה פרטים באוכלוסייה בעלי מוטציות שיעזרו להם להתמודד עם השינוי קטן יותר, וכך הסיכון שהאוכלוסייה כולה תיכחד גדול יותר.


משלושה מיליארד פרטים לאפס תוך מאה שנה. היונה הנודדת | ציור ג'ון אודובון, מתוך http://www.audubon.org

לחשוב מחדש

במבט ראשון, לא נראה שיש קשר כלשהו בין בעיות הנובעות מאוכלוסייה קטנה ליונים הנודדות, על להקותיהן שמנו עשרות מיליוני פרטים כל אחת. אך בדיקות גנטיות של פוחלצי יונים שנשמרו במוזיאונים הראו שהשונות הגנטית במין זה הייתה נמוכה בהרבה ממה שהיינו מצפים לו מאוכלוסייה כה גדולה. בעבר הסבירו חוקרים את השונות הנמוכה בכך שהמין ידע עליות ומורדות רבות, ועבר תקופות של "צוואר בקבוק" שבהן האוכלוסייה הייתה קטנה במיוחד.

במחקר החדש דוחים החוקרים את ההסבר הזה. בדיקה גנטית מדוקדקת שביצעו על דגימות מהפוחלצים העלתה שהיו אזורים בגנום שלהם שבהם השונות הגנטית הייתה גבוהה יותר. לפי אזורים אלו הגיעו החוקרים למסקנה שאוכלוסיית היונים הייתה גדולה מאוד במשך 20 אלף שנה לפחות.

בת' שפירו (Shapiro), שהייתה ממובילי המחקר, אמרה לניו-יורק טיימס שהיא הופתעה מאוד מהתוצאות: "זה אומר שהאוכלוסייה הייתה גדולה כבר בתקופת הקרח האחרונה, ונשארה גדולה תוך כדי שינוי האקלים הדרמטי בתקופת ההתחממות שאחריה".

אם בכל זאת יש שונות גנטית גבוהה למדי בין הפרטים באוכלוסיית היונים, כיצד נכחדו היונים האלה כה מהר? התשובה נעוצה באיזון בין שני תהליכים. מצד אחד, הברירה הטבעית מנפה ומסלקת מוטציות המזיקות ליונים, ובוחרת את הפרטים המתאימים ביותר לסביבה ולתנאים הקיימים. היא פועלת ביעילות רבה במיוחד באוכלוסיות גדולות, ומפחיתה את השונות הגנטית אצלן. מצד שני, אצל יונים – כמו אצל רוב היצורים החיים – מתרחש תהליך טבעי של ערבוב גנים, השומר על השונות הגנטית באוכלוסייה.

תהליך הערבוב הזה, שיחלוף (רקומבינציה), מתרחש בתאים שהופכים לתאי מין – ביצית או זרע – ובמהלכו יש ערבוב בין גנים שהגיעו משני ההורים. תהליכי שיחלוף יכולים להסביר מדוע נמצאה שונות גנטית באוכלוסיית היונים, אלא שהשונות הזו מוגבלת בעיקר לגנים המצויים בקצות הכרומוזומים (האריזות שבהן שמורת ה-DNA בגרעין התא), ואכן אלה האזורים שבהם נמצאה שונות גנטית רבה יותר אצל היונה הנודדת. אבל נראה שבמקרה של היונים האלה, השיחלוף לא הצליח לאזן את הברירה הטבעית, ורוב הפרטים היו דומים מאוד גנטית זה לזה.

הברירה הטבעית התאימה את היונים הנודדות באופן מושלם כמעט לתנאים שבהם הן חיו, ובין השאר לחיים בלהקות גדולות מאוד. ייתכן מאוד שהאסטרטגיות שלהן להגנה מפני טורפים, חיפוש מזון, גידול הצאצאים ועוד הסתמכו על הימצאותן של מיליוני יונים נוספות בסביבה. כאשר בני האדם החלו לצוד אותן בהמוניהן והלהקות הצטמצמו, האסטרטגיות האלו כבר לא היו יעילות. בנוסף, השונות הגנטית הנמוכה הורידה את הסיכוי לכך שיהיו ביניהן כאלו שיוכלו להתמודד היטב עם התנאים החדשים ולהעביר לדורות הבאים את היכולות האלה.

המחקר החדש לא רק מציע הסבר אפשרי להיעלמות המהירה של מי שהייתה הציפור הנפוצה ביותר בעולם, אלא גם מציע תובנות חדשות לגבי מינים הנמצאים בסכנת הכחדה היום. "יכול להיות שאנחנו צריכים לקחת צעד אחורה ולחשוב על איך מינים התפתחו והותאמו לסביבה מסוימת, כאשר אנחנו מנסים למצוא דרכים להגן עליהם" אמרה שפירו לניו-יורק טיימס. היא הביאה לדוגמה מינים של דגים שבעבר חיו בלהקות גדולות מאוד, אך היום נמצאים בסכנת הכחדה. "אנחנו חושבים על החזרתם לטבע באמצעות יצירה של שטחי מחייה קטנים ומוגנים, אבל אנחנו לא יודעים אם הדרך שבה הם התפתחו, לאורך כל ההיסטוריה שלהם, לא אומרת שהם אינם מסוגלים לחיות בקבוצות קטנות".