השינה הארוכה
של הנמטודות

מעטים הם היצורים שיכולים לשרוד בתנאי קיפאון. כדי לעשות את זה במשך עשרות אלפי שנים ולקום אחריהן לתחייה צריך תכונות ייחודיות באמת. כעת הצליחו חוקרים להחזיר לפעילות תקינה תולעים נימיות (נמטודות) ששרדו קרוב ל-46 אלף שנה באדמה הקפואה של סיביר, כשהן שרויות במעין שינה עמוקה במיוחד. במאמר חדש החלו החוקרים לפענח את התהליך הגנטי שאיפשר להן להישאר בחיים כל כך הרבה זמן בתנאים הקיצוניים הללו.

נמטודות הן מערכה גדולה בממלכת בעלי החיים, הכוללת מינים רבים של תולעים זעירות שאורכן נע בדרך כלל בין עשירית המילימטר ל2.5 מילימטרים. רבות מהן ניחנות בכושר הסתגלות גבוה במיוחד, שאיפשר להן להתאים את עצמן כמעט לכל סביבת מחיה אפשרית בכדור הארץ. הנמטודות שהופשרו נמצאו באזורי קִפְאַת-עד ׁ(Permafrost) במזרח סיביר - אזורים שבהם טמפרטורת השכבות העליונות של הקרקע נשארת כמעט כל הזמן מתחת לאפס מעלות צלזיוס. בתנאים כאלה רקמות ביולוגיות יכולות להישמר תקופות ארוכות.

חוקרים הצליחו להחזיר לפעילות תולעים נימיות ששרדו עשרות אלפי שנים באדמה הקפואה של סיביר. אדמה מתחת לקרחון במזרח סיביר | Shutterstock, Mikhail Cheremkin

יקיצה מאוחרת

התולעים הנימיות שרדו בסביבה העוינת הזאת בזכות היכולת שסיגלו, להאט את חילוף החומרים (מטבוליזם) שלהם עד שהפעילות בתאים וברקמות נעצרת כמעט לגמרי, בתהליך שנקרא קריפטוביוזה. לא רק תולעים נימיות יכולות לעבור תהליך כזה אלא גם דובוני מים, חסילונים מסוימים, זרעים של צמחים, פטריות וחיידקים.

כאשר החוקרים הפשירו את התולעים הקפואות הם זיהו שהן שייכת למין Panagrolaimus kolymaensis. לאחר מכן פנו לברר מהו המנגנון שבו הן משתמשות כדי לשקוע במצב התרדמה העמוקה הזה.

מחקרים שנעשו בעבר על תולעים נימיות מהסוג הזה הראו שהן יכולות לצמצם את חילוף החומרים בתאיהן על ידי ייבושם, כלומר פליטת חלק ניכר מהנוזלים שבהם. מאחר שמים לוקחים חלק בתהליכים מטבוליים רבים, הייבוש עוצר אותם. כמו כן הן אוגרות דו-סוכרים, מולקולות שנפוץ יותר למצוא אצל חיידקים או שמרים, ושעוזרות להתמודד עם תנאי סביבה קיצוניים. לדוגמה, המולקולות הללו מסייעות לשמור על יציבות קרום התא ועל אריזת השומנים בתוכו.

בעלי חיים שעוברים קריפטוביוזה מצמצמים את חילוף החומרים בתאיהם על ידי ייבושם. דובון מים, ומתחתיו דובון מים מיובש במצב של תרדמה עמוקה | Eye of Science, Science Photo Library

החוקרים גם ריצפו את ה-DNA של התולעים ששבו מההקפאה והשוו אותו לרצף הגנטי של תולעים נימיות בנות זמננו מסוג קרוב אך שונה. הממצאים הצביעו על התאמה גבוהה ביניהן, בעיקר באזורים האחראים על התאמה להתמודדות עם תנאי קיצון. אזורים אלה נשארו שמורים בין סוגי הנמטודות,  והדמיון הזה מצביע על סבירות גבוהה לכך שבדומה לתולעים בנות זמננו, גם התולעים המופשרות מסיביר הקדומה משתמשות באותן שיטות כדי לשקוע במצב דמוי שינה עמוקה במיוחד וממושכת.

בנוסף, החוקרים העבירו חלק מהתולעים שנמצאו בסיביר והופשרו, כמו גם כמה תולעים מהמין המודרני והקרוב להן, טיפול מקדים שמדמה את התנאים לפני הכניסה לקריפטוביוזה. עקב התנאים האלה, שכללו יובש קיצוני, רקמות התולעים אמורות לפתוח בשורה של צעדים שיכינו אותן לשרוד קיפאון ממושך, למשל אגירה של דו-סוכרים. לאחר מכן הניחו להן לגדול זמן מה בטמפרטורה גבוהה, לפני שעברו לתא גידול עם טמפרטורה נמוכה מאוד וללא חמצן, שדימה את התנאים באדמות קפאת-עד. יותר מהתולעים הנימיות שנמצאו בסיביר הצליחו לשרוד את  תרדמת הקפאה מאשר התולעים הנימיות מהמין השני. לכן החוקרים סבורים שבנוסף לתהליכים המשותפים לשני סוגי הנמטודות, לנמטודות מהמין החדש שהתגלה יש דרכים ייחודיות להתמודדות עם הקפאה, השונים מאלה שזוהו במחקרים על מינים בני זמננו של תולעים נימיות.

בעקבות שינויי האקלים וההתחממות העולמית, אזורי קפאת-עד רבים ברחבי העולם מתחממים כיום ומפשירים. ההתחממות, ואיתה תהליך המסת הקרחונים, צפויים לחשוף לעינינו יותר ויותר יצורים מהעבר הרחוק, שאינם מוכרים עדיין למדע. קיים גם חשש ניכר משובם של חיידקים ונגיפים מחוללי מחלות שיפשירו ויחזרו לפעילות מלאה, וכך יקימו לתחייה מחלות נשכחות שאיש בימינו אינו מחוסן נגדן. 

המחקר החדש מביא עימו גילויים חדשים בנוגע למנגנונים שמאפשרים ליצורים לשרוד תקופות ארוכות בקיפאון. החוקרים מקווים לגלות בעתיד אם יש הגבלה כלשהי למשך הזמן שבו התולעים הנימיות יכולות לשרוד בתנאים האלה. כמו כן, התקווה היא שהידע החדש יסייע לנו להבין בעתיד איך לאחסן תאים או רקמות בטמפרטורה נמוכה לתקופות זמן ארוכות, בלי לגרום להם נזק כבד.