סוד החיים המשותפים

שיתוף הפעולה בין סלמנדרת החפרפרת אמביסטומה (Ambystoma maculatum) ובין מין של אצה ירוקה (Oophila amblystomatis) ידוע זה עשרות שנים, ואפילו נתן לאצה את שמה, שפירושו "אוהבת ביצי אמביסטומה". האצות חיות בתוך הביצה של הסלמנדרה, משתמשות בחנקן שנמצא שם ומספקות לעובר חמצן וחומרי מזון שהן מייצרות בפוטוסינתזה. יחסי גומלין אלו אינם שונים משמעותית מאלו שאנו מנהלים עם החיידקים והפטריות שנמצאים במעיים שלנו או על עורנו. לפני שנים אחדות התברר שהאצה והסלמנדרה מקיימות יחסים קרובים עוד יותר ממה ששיערנו: תאי האצה נמצאים לא רק בתוך הביצה, אלא בתוך התאים של  עובר הסלמנדרה. מחקר חדש ניסה לברר כיצד מתנהלים היחסים האלו, ואיך הם משפיעים על כל אחד מהצדדים.

סימביוזה פנימית שכזו אינה ייחודית לסלמנדרות: תאים של אלמוגים מארחים בתוכם אצות, כמו גם התאים של חלזונות ים מסוימים. אך זה בעל החוליות הראשון שאנו יודעים עליו המקיים יחסי גומלין כאלו.

במחקר החדש, חוקרים מארצות הברית לקחו תאים של סלמנדרה עם אצות בתוכם ותאים ללא אצות, כמו גם אצות שנמצאו בתוך תאי הסלמדנרה ואצות שנלקחו מביצת סלמנדרה אך מחוץ לתאים עצמם. הם השוו בין החלבונים המיוצרים בתאים בתנאים השונים, וכך מצאו איך שיתוף הפעולה ההדוק משנה את פעילותם.

מעט חמצן, מעט חיסון

ההבדל הגדול יותר נמצא בתאי האצה. החיים בתוך תאי הסלמנדרה מספקים לאצות שפע של מזון ושל חומרים חשובים כגון חנקן, אך גם גורמים להן לעקה (סטרס) חזקה בשל הריכוז הגבוה של חומרים מסוימים והחוסר היחסי בחמצן ובגופרית. בתגובה לכך האצות מפחיתות מאוד את הפוטוסינתזה שהן מבצעות. את האנרגיה החסרה הן משלימות ממולקולות הנמצאות בתוך תאי הסלמנדרה, בעזרת תסיסה, שיטה שאינה דורשת חמצן. זאת בניגוד לאצות החיות בתוך תאי אלמוגים, שאינן מראות סימני עקה וממשיכות בייצור סוכרים כרגיל. כשבדקו אצות שחיות בתוך ביצת הסלמנדרה אך מחוץ לעובר עצמו, ראו שגם הן ממשיכות לעשות פוטוסינתזה כרגיל, ואינן סובלות מעקה.

תאי הסלמנדרה, לעומת זאת לא משתנים באופן מהותי בעקבות כניסת האצות לתוכם. הם מייצרים כמה חלבונים הקשורים לתגובה חיסונית, דבר המעיד על כך שהם מזהים את תאי האצה כגוף זר, אבל זו תגובה חלשה מאוד יחסית למה שנראה בבעלי חיים דומים כאשר גורמי מחלה חודרים לתאיהם. ככל הנראה הסלמנדרות מתייחסות לאצה כאל אורח רצוי, ומדכאות את התגובה החיסונית הטבעית שלהן, שהייתה פוגעת באצות.

מסתבר שהסלמנדרות לא מתרגשות מהאצות שבתוכן, אבל האם זוהי באמת סימביוזה הדדית, בה שני הצדדים מרוויחים משיתוף הפעולה? לכך עדיין אין תשובה ברורה. אמנם מחקרים קודמים הראו שעוברי סלמנדרות מתפתחים טוב יותר כאשר יש בביצים שלהם אצות, אך לא ידוע אם הכניסה של האצות לתוך תאי הסלמנדרות מועילה במשהו למישהו מהצדדים.

בראיון ל-Gizmodo אמר ג'ון בארנז (Burnz), שהוביל את המחקר, כי עשויות להיות כמה דרכים בהן האצה תורמת לסלמנדרה. ייתכן שהיא ממשיכה לעשות פוטוסינתזה, גם אם לא באותה רמה בה עשתה זאת קודם לכן, וכך ממשיכה לספק לתא חומרי מזון. ייתכן גם שהשותפות מגנה על הסלמנדרה מפני אורגניזמים אחרים שעשויים לנסות ולחדור לתאיה - "מעין 'סימביוזה הגנתית'" אמר בארנז, שהבהיר כי נכון לעכשיו זו אפשרות תיאורטית בלבד.

שאלה אחרת היא מה קורה לאצות לאחר שהעוברים בוקעים מהביצים. האם הן מתפרקות בגוף של הסלמנדרה הצעירה, או שהן ממשיכות לחיות בתוך התאים? ואם הן עדיין חיות בתאי הסלמנדרה הבוגרת, האם הן עוברות מגוף האם אל הביצים? "זוהי אפשרות מדהימה" אמר בארנז, שמתכנן להמשיך ולחקור את שיתוף הפעולה בין האצה והסלמנדרה.