שלח ישבנך
על פני המים

במעשייה "הצל" מאת הנס כריסטיאן אנדרסן, מלומד צעיר מגיע לארץ חמה ושולח את הצל שלו לרגל אחר נערה נחמדה ויפת תואר, שגרה בבית מעבר לרחוב. הצל מתנתק מן המלומד, עוזב, וקורם עור וגידים, בעוד מרגליו של המלומד נובט לו צל חדש. תולעים רב-זיפיות ימיות מסוימות מתנהלות בצורה דומה. הן לא מנתקות את הצל שלהן – משימה בלתי אפשרית – אלא מנתקות את חלקן האחורי, שמצמיח עיניים, מחושים ומוח, ויוצא אל הים הרחב למצוא זיווג.

מחקר חדש חושף את המנגנון הגנטי שמאפשר לתולעת כזו, סילית ירוקה יפנית (Megasyllis nipponica), לפתח ראש בחלק האחורי של גופה.

מזיזה את הישבן

הסילית הירוקה היפנית היא תולעת טבעתית (Annelida), כלומר גופה מחולק לפרקים. היא חיה על קרקעית הים לחופי יפן – כפי שאפשר להבין משמה – אם כי היא גם פלשה בהצלחה לקליפורניה. היא הולכת לה על הקרקעית ואוכלת מכל הבא לפה, עד שמגיע הזמן להתרבות. במקום למצוא בן או בת זוג להזדווג איתם, היא נוקטת בגישה קצת מנותקת: היא מפרידה מגופה את הפרקים האחוריים שלה, שמכילים תאי זרע או ביצה, והם שוחים כיחידת רבייה עצמאית, שמחפשת בים יחידה מהזוויג הנגדי.

סילית ירוקה יפנית שוחה עם שלוחה שמוכנה להיפרד. צילום: Nakamura et al. 2023 (CC BY 4.0).

תהליך יצירת יחידת הרבייה, הקרויה שלוחה (stolon), מתחיל בפיתול וכיווץ של צינור העיכול בחלק אחורי יחסית של התולעת. לאחר מכן מתפתחות בלוטות המין בפרקי התולעת שנמצאים מאחורי אותו פיתול. הבלוטות גדלות יותר ויותר, עד שהן ממלאות את הפרקים כמעט לחלוטין.

לא די בבלוטות מין כדי לשחות באופן עצמאי ולאתר בני זוג. במקביל להתפתחותן מצמיחה השלוחה שני זוגות עיניים אדומות וגדולות, בפרק הקדמי ביותר שצמוד לפרקים עם בלוטות המין, מיד לפני הפיתול במעי. היא גם מצמיחה מאותו פרק ארבע מחושים קצרים. קצת אחרי הופעת העיניים גדל בתוך הפרק הקדמי של השלוחה צביר עצבים, "מוח" קטן, והזיפים בפרקים האחרים מתארכים והופכים לזיפי שחייה – כל מה שהשלוחה צריכה כדי לתפקד עצמאית.

עם סיום התפתחותה השלוחה רועדת, רוטטת ומתנתקת מגוף התולעת, שבינתיים הצמיחה זנב חדש – כך שהיא מוכנה לגדל שלוחה חדשה, וגם יכולה להמשיך לפלוט גללים דרך פי-טבעת חדש, בלי עוצר יציאות.

השלוחה החופשית שוחה בחיפוש אחר שלוחות מזוויג שונה. כששלוחה נקבית ושלוחה זכרית מוצאות זו את זו הן רוטטות, משחררות למים ביצים ותאי זרע להפרייתן, ומסיימות את חייהן הקצרים.

שולחת את חלקה האחורי למצוא זיווג. מחזור החיים של סילית ירוקה יפנית | איור: Nakamura, M. et al. Sci. Rep. 13, 19419 (2023), CC BY 4.0 תרגום: נעם לויתן

תחת בקרה

אך איך נוצרת השלוחה? הרי למרות אנשים שבטח יצא לכם לפגוש, ראשים, באופן כללי, לא נמצאים בחלק האחורי של הגוף. קבוצת חוקרים מיפן ומגרמניה גילתה את המנגנון הגנטי שמאפשר זאת.

החוקרים שיערו שהתפתחות השלוחה תלויה בקבוצת גנים הקרויה Hox. אלו גנים שחשובים מאוד להתפתחות העוברית של יצורים רב תאיים רבים, כולל האדם. הם קובעים בין היתר את הזהות של מקטעים שונים בגוף לאורך הציר המוביל מהראש לזנב: איזה מהם יתפתח לראש, איזה לחזה או לזנב, ומאיזה חלק בגוף יצמחו מחושים, רגליים או כנפיים. להפתעת החוקרים הם לא מצאו הבדלים ברמת פעילות גני Hox במהלך התפתחות השלוחה. אפילו באזור הראש של השלוחה פעלו גני Hox שקשורים לחלקה האחורי של התולעת – כראוי לפרק שאכן נמצא מאחור – ולא כאלו שקשורים לראשה.

אולם, מתברר שגנים אחרים, שקשורים להתפתחות ראש בבעלי חיים רבים, כן הופעלו בגוף התולעת באזור שעתיד להפוך לראש השלוחה. אלה גנים שלרוב פועלים רק בחלק הקדמי של הגוף, אך התפתחות בלוטות המין עוררה אותם גם בקדמת השלוחה. החוקרים כתבו במאמר המחקר שהפעלה רק של גנים אלה, ללא שינוי בפעילות גני Hox, יכולה להסביר מדוע, פרט לראש, מבנה השלוחה הוא פשוט יחסית ואחיד, ללא חלוקה מיוחדת של הפרקים שלה.

"דבר זה מרמז שרק החלק של הראש מושרה בחלק האחורי של התולעת, כדי לשלוט בהתנהגות הדרושה לרבייה", אמר טורו מיאורה (Miura), החוקר הבכיר החתום על המאמר, בהודעה לעיתונות. החלק הזה שולט על השלוחה ששוחה בחיפוש אחר זיווג, בעוד התולעת ששלחה אותה ממשיכה את חייה הבטוחים יחסית על הקרקעית, בלי הסכנות האורבות בים הפתוח ובלי הקשיים של עולם הדייטינג.