לחתוך סלט עלים עם הישבן

מוטציות רבות ומגוונות סייעו לנשאיהן להישרד במהלך האבולוציה, אבל חלקן מפתיעות ומשונות יותר מאחרות. אצל נקבות זבוב הסקפטומיזה (Scaptomyza), ממשפחת זבובי התסיסה, התפתחה היכולת לחתוך עלים עם איבר ההטלה וכך השתפרה יכולתן לאכול אותם.

זבובי התסיסה מהמין דרוזופילה משמשים הרבה מאוד למחקר ביולוגי, בין השאר בתחומי ההתפתחות, הגנטיקה וחקר המוח. מרבית זבובי התסיסה ניזונים מפירות שנרקבו ומהשמרים שבתוכם, אך זבובי הסקפטומיזה, ניזונים מעלים.

לנקבות הסקפטומיזה יש בחלק האחורי של הבטן צינור הטלה, איבר דמוי צינור ארוך וחד שממנו הן מטילות ביצים. בקצה האיבר יש מבנה דמוי לסת ועליו זיפים קשים, המזכירים מעין "שיניים וגינליות" שבהן הן משתמשות כדי לחתוך עלים. המבנה נפתח ונסגר, וכך הזיפים חותכים את העלים בצורה מדויקת, במאמץ ממושך. לאחר החיתוך, הנקבה שותה את הנוזלים היוצאים מהעלה דרך החור שניקבה בו, ולעתים מטילה בו ביצים.

נקבת סקפטומיזה חותכת עלה בעזרת צינור ההטלה שלה וניזונה מהנוזל הנפלט. מתוך המאמר, Peláez et al.

מאמר חדש מתאר את האיבר עם שני התפקודים, ההטלה והחיתוך, ובודק אם הוא יכול ללמד על האבולוציה של הזבובים אוכלי העלים. צינור ההטלה לא תמיד שימש לחיתוך, אך במהלך האבולוציה הוא עבר שינוי, ותכונותיו – בעיקר הזיפים שלאורכו – איפשרו חיתוך עלים עבים. השימוש בזיפים לצורך חיתוך העלים דורש השקעת מאמץ רב במשך דקות ארוכות, אך החוקרים משערים שהמאמץ השתלם: כך היה לנקבות הסקפטומיזה יתרון אבולוציוני בהישרדות על פני זבובים הניזונים מפירות. הן קיבלו בדרך הזאת גישה למזון שרק הן אוכלות, ללא מתחרים.

כדי לבדוק את הקשר בין אכילת עלים לבין שינוי הצורה והמבנה של צינור ההטלה. החוקרים השוו  בין אורך הצינור ומספר הזיפים שעליו אצל זבובים אוכלי עלים לעומת תכונות אלה אצל זבובים אוכלי פירות רקובים. התגלה שאצל אוכלי העלים, מספר הזיפים גדול יותר. שחזור לאחור של השינויים שחלו בצורה ובמבנה של צינור ההטלה מעלה שמספר הזיפים גדל לפני כעשרה מיליוני שנים, באותה תקופה בה הזבובים עברו לאכול עלים. בנוסף, לכל נקבה יש איבר שונה במקצת, מה שיוצר מגוון צורות ומגדיל את הפוטנציאל להתאמה של מבנה האיבר לעלים שהנקבה צריכה לחתוך באמצעותו.

מאפשרות לנקבת הזבוב לחתוך עלים. צילום מיקרוסקופ אלקטרונים סורק של "שיני" צינור ההטלה | מתוך המאמר, Peláez et al.

הגנטיקה של החיתוך

החוקרים בדקו גם שינויים בגֵנים הקשורים להתפתחות צינור ההטלה. הם מצאו שגֵנים שאחראים על התפתחות מערכת העצבים, אחראים גם על עובי הזיפים החותכים. במהלך האבולוציה, שינויים (מוטציות) בגֵנים שנותנים את ההוראות לייצור תאי מערכת העצבים, הובילו כנראה לשינויים בעובי הזיפים או מספרם. אצל חרקים קיימים מנגנוני חישה כימית ומכנית בתאי מערכת העצבים שנמצאים בשורשי שערות או זיפים, ולכן מוטציות ששינו את הצורה והמבנה של הזיפים בצינור ההטלה, שיפרו את יכולת החיתוך. בזכות היכולת הזו נוצרה לזבובים אוכלי העלים נישה אקולוגית שזבובים אחרים לא יכלו לנצל, ושאיפשר לזבובים אלה להתפשט בעולם. "היכולת לחתוך ולאסוף מזון עם החלק האחורי של הגוף, עד כמה שזה נשמע טפשי, הייתה אולי שינוי אבולוציוני שביטא פוטנציאל חדשני", מסביר אנדרו גלוס (Gloss), מכותבי המאמר, בראיון לניו יורק טיימס.

מיני החרקים הם כשלושה רבעים מכלל המינים הקיימים בכדור הארץ, ורבים מהם נתונים בסכנת הכחדה. המחקר שנוגע להם רלוונטי בין השאר לחקלאות, רפואה ותעשיית המזון. כמו כן, חלק מהשימושים שחרקים עושים בצינור ההטלה שלהם גורמים נזקים כבדים לגידולים חקלאיים, ולכן חקר האיבר הזה עשוי לסייע בהתמודדות איתם.