האבולוציה של הדוב הצמחוני

דובי הפנדה הענק (Ailuropoda melanoleuca) הם טורפים שאוכלים כמעט רק במבוק. כלומר, הם עצמם לא אוכלי בשר, אך הם שייכים לסדרת הטורפים (Carnivora), שכוללת גם את הכלבים, החתולים, האריות, הצבועים ועוד. בתוך הסדרה הזו, הפנדות הגדולות שייכות למשפחת הדוביים (Ursidae). רוב הדובים הם אוכלי כל: נהנים מבשר כמו גם מפירות ועלים, ומסתמכים על מזון מהצומח יותר מרוב בעלי החיים האחרים בסדרת הטורפים. אבל לפני כ-4-5 מיליון שנה, כאשר השושלת שהובילה אל הפנדות נפרדה מזו של שאר הדובים, הן הלכו רחוק עוד יותר ואימצו אורח חיים צמחוני לחלוטין, למרות שגם הן מנשנשות מדי פעם ביצים או בשר.

ההתעקשות של הפנדה על תזונה כל כך לא מגוונת, מגבילה את שטחי המחיה שלה ליערות הבמבוק. בעבר יערות כאלו כיסו את דרום ומזרח סין וגם חלקים מוויאטנם ומיאנמר (בורמה), אבל כיום רובם נכרתו והפכו לאזורי מגורים, חקלאות או תעשיה. הדבר הוביל לירידה חדה במספר של הפנדות, החיות כיום בכ-20 באזורים מבודדים בדרום סין שבהם עדיין יש יערות במבוק. בשנות ה-70 נותרו בטבע רק כאלף פנדות, אך בעקבות מאמצי שימור והגנה על שטחי המחיה שלהן, התאוששה בהדרגה האוכלוסייה. ב-2014 כבר נספרו כ-2,000 פנדות בטבע וב-2016 הפנדה הועברה מהקטגוריה של "בסכנת הכחדה" לקטגוריה של "מצב פגיע".

חלק מהבעיות שבפניהן ניצבים הדובים השחורים-לבנים נובעות מהפרדוקס של "טורף" צמחוני. היות שהתפתחו מאב קדמון שאכל בשר הם "נתקעו" עם תכונות של טורפים, כמו מעי קצר וכפות שנועדו לריצה ולתפיסה של טרף, לא לטיפול עדין בקני במבוק. הפתרונות שנמצאו לבעיות האלו חושפים מקצת מדרכי הפעולה של הברירה הטבעית.

הבעיה הראשונה של דובי הפנדה היא שמערכת העיכול שקיבלו מאבותיהם אינה מתאימה לעיכול חומר צמחי, שמכיל הרבה פחות קלוריות זמינות בהשוואה לבשר. אוכלי עשב מעלי גירה כמו פרות, למשל, פותרים את הבעיה בעזרת מערכת עיכול מתוחכמת הכוללת קיבה מיוחדת (הכרס, rumen) שבה חיידקים מתסיסים ומפרקים את החומר הצמחי. החיידקים האלה מאפשרים לאוכלי העשב לפרק תאית, רב-סוכר שהוא חלק ניכר ממסת הצמח, ולהפיק ממנה אנרגיה.

לפנדה אין מערכת עיכול כזו, ונראה שגם אין לה החיידקים הדרושים לפירוק תאית. לכן הן נאלצות לקבל את האנרגיה הדרושה להן מהחלקים הקלים יותר לפירוק של הבמבוק, וזה אומר שהם צריכות לאכול הרבה מאוד במבוק בשביל לקבל את הקלוריות הדרושות להן. כמה הרבה? פנדה בוגרת, שמשקלה 70-100 ק"ג, יכולה לחסל עד 14 קילוגרם של במבוק ביום.

חמש אצבעות וחצי

התזונה המיוחדת של הפנדה מכתיבה שינויים גם בהתנהגות וגם בגוף עצמו. מכיוון שמזונה לא מעניק לה הרבה אנרגיה, עליה לדאוג לא לבזבז אותה: הקצב המטבולי שלה נמוך מאוד, והיא מבלה את רוב זמנה בשינה או באכילה. הפנים העגולים שלה עוצבו על ידי שרירי לעיסה חזקים במיוחד, הדרושים לכתישת ענפי הבמבוק. אבל הדבר המיוחד ביותר באנטומיה של הפנדות הוא כף היד שלהן, המכילה חמש אצבעות – ועוד קצת.

בסרטון שלמעלה רואים הפנדה שו לאן אוכלת במבוק, ושימו לב כיצד היא מחזיקה את הגבעול בידה. ממבט ראשון נראה כאילו היא אוחזת בו בצורה דומה לזו שבה אנחנו היינו עושים זאת: עם ארבע אצבעות מצד אחד של הגבעול, ואגודל מצד שני. אבל אם תספרו את האצבעות שלה, תראו שכל חמש האצבעות נמצאות בצד אחד של הבמבוק, ובצד השני נמצא... מה בדיוק? אצבע שישית? אגודל נוסף?

ה"אגודל" הזה הוא בעצם אחת מעצמות פרק כף היד, שאצל הפנדות גדלה והתארכה עד שהיום היא מסוגלת לנוע באופן עצמי, ומשמשת כמעין אצבע קטנה המנוגדת לאצבעות "האמתיות", כפי שהאגודל שלנו מנוגד לשאר אצבעות היד. השרירים והגידים של פרק כף היד שינו גם הם את מקומם, כך שיוכלו לשלוט ב"אצבע" החדשה.

הזואולוג וסופר המדע הפופולרי סטיבן ג'יי גולד (Gould) כתב על תכונה מוזרה זו של הפנדה, ואף קרא על שמה את אחד מספריו, "בוהן הפנדה", אוסף של מאמרים העוסקים בנושאים שונים הקשורים לאבולוציה. הדבר שעורר את סקרנותו היה מה שנראה כחוסר היעילות של אותה אצבע מיוחדת: בוודאי היה קל יותר להשתמש באחת האצבעות המקוריות, כפי שאנו עושים זאת, במקום לגדל חצי אצבע חדשה ולשנות את מבנה השרירים כדי לשרת אותה.

ואמנם, אם היינו מבקשים ממהנדסת לתכנן את כפתה של הפנדה כך שתוכל לאחוז את גבעול הבמבוק בנוחות, זה כנראה הפתרון שהיא הייתה מגיעה אליו: שינוי כיוונה של אצבע אחת כך שתוצב מול השאר, בדיוק כמו שיש לנו ולחלק מהקופים. אך מי ש"תכנן" את כפות הפנדה לא היה מהנדס אלא הברירה הטבעית, והפתרון הזה לא היה הזמין ביותר עבורה.

זאת משום אצל אבותיהם הקדומים של דובי הפנדה, שהיו כאמור טורפים, התפתחו כפות רגליים שהתמחו בריצה ובצייד - כפות כמו אלה של החתול והכלב, שבהן כל האצבעות צמודות זו לזו, באותו כיוון. מרגע שכף כזו נוצרה, הדרך להפרדה של אחת האצבעות מהשאר דרשה שינויים גנטיים רבים.

כפי שכתב גולד: "הפתרון הטוב ביותר של המהנדסים נחסם על ידי אירועי העבר. האגודל האמתי של הפנדה כבר היה מחויב לתפקיד אחר, התמחה בתפקיד זה יותר מדי בשביל שיוכל להשתנות ולהפוך לאגודל נגדי גמיש. אז הפנדה נאלצה להשתמש במה שהיה לה, ולהתפשר על עצם מוגדלת של פרק כף היד כפתרון מסורבל משהו, אבל עובד".

נראה שההגדלה של עצם פרק כף היד הייתה קלה יותר, במונחים אבולוציוניים, ודרשה פחות מוטציות גנטיות. זאת בין השאר משום שהעצם הזאת הייתה כבר מוגדלת במידת מה אצל אבותיה הטורפים של הפנדה. חוקרים מציעים שאותם טורפים מוקדמים עשויים היו להיעזר בעצם המוגדלת בשביל לטפס על עצים, ובשושלת שהובילה אל הפנדות התכונה השתמרה, שינתה את תפקידה והתפתחה, עד ליצירתו של אגודל מדומה.

כדי לזהות את השינויים שהובילו להתפתחות ה"אגודל", פנו כמה חוקרים דווקא אל הפנדה האדומה (Ailurus fulgens). למרות שמן, הפנדות האדומות אינן דובים והן קרובות יותר לדביבונים וחמוסים מאשר לפנדות הגדולות. האב המשותף האחרון של שני המינים האלו חי לפני כ-40 מיליון שנה.

התפתחו בנפרד מנגנונים דומים לפנדה הענקית, למרות שהתפצלו לפני 40 מיליון שנה. פנדה אדומה | צילום: Shutterstock

שאלה של טעם

כמו קרובתה הרחוקה והגדולה, גם הפנדה האדומה ניזונה בעיקר מבמבוק, אם כי היא משלימה את תזונתה בצמחים נוספים ובציד של ציפורים ויונקים קטנים. גם היא מחזיקה את גבעולי הבמבוק בעזרת אגודל מדומה, שנוצר מאותה עצם מוגדלת של פרק כף היד. כך, אותו "פתרון מסורבל" התפתח פעמיים, בשתי קבוצות שונות בסדרת הטורפים.

במחקר שהתפרסם לפני שנה בחנו החוקרים את רצף הגֵנום של הפנדה האדומה והשוו אותו לזה של הפנדה הגדולה. הם מצאו כמה גנים שהשתנו במהלך האבולוציה, כלומר הצטברו בהם מוטציות, אצל שני המינים. לא היו אלו אותן מוטציות בדיוק שהתרחשו אצל הפנדה הגדולה והפנדה האדומה, אך הן נראו באותם גנים. שניים מהגנים האלו ידועים כמעורבים בהתפתחות האצבעות, והחוקרים סבורים שהם עשויים לשחק תפקיד בהתפתחות האגודל המדומה.

מחקר כזה לא יכול לקבוע בוודאות אם גן מסוים השפיע על התכונה הנחקרת, אבל הוא יכול להצביע על מועמדים מבטיחים. בעתיד יתפרסמו ודאי מחקרים נוספים שיתמקדו בגנים האלו ויבדקו את פעולתם, אצל הפנדות ואצל בעלי חיים אחרים.

התזונה של הפנדות הגדולות לא שינתה רק את העצמות והמטבוליזם שלהן, אלא גם את חוש הטעם. מחקר מ-2010 הראה שהן איבדו את פעילות הגן האחראי לטעם האומאמי, טעם שיש בבשר, פטריות מסוימות ועוד. בלוטות הטעם שאחראיות לטעם האומאמי מגיבות לחומצת האמינו גלוטמאט, חומצה שכמעט אינה קיימת בצמחי במבוק. זו כנראה הסיבה שבעוד הגן לאומאמי פעיל אצל חברים אחרים בסדרת הטורפים שניזונים מבשר, הוא אינו מתפקד אצל הפנדה.

אבל יש טעמים שדווקא התחדדו אצל הפנדות. רק לפני כשבועיים התפרסם מחקר שמצא כי לפנדות יש יותר גנים לטעם מר מאשר לטורפים אחרים. הטעם המר עוזר לבעלי חיים להבחין ברעלנים שונים הנמצאים בצמחים, כמו ציאניד או ניקוטין, ולהימנע מהם. אוכלי בשר נתקלים פחות ברעלנים כאלו, ולכן החוש שלהם לטעם מר מפותח פחות. לווייתנים, שאינם אוכלים צמחים כלל, איבדו לחלוטין את היכולת לחוש טעם מר. אצל הפנדות, שעברו לקיצוניות השנייה ואוכלות כמעט רק צמחים, התפתח בהתאמה חוש טעם הרגיש יותר לטעם מר, בהשוואה לזה של כלבים למשל. ממצא דומה התגלה גם אצל הפנדה האדומה.

איש אינו יודע מה גרם לאבותיהם של הפנדות לוותר על הבשר ולהתחיל לאכול יותר ויותר גבעולי במבוק, עד שזה היה למקור המזון העיקרי וכמעט היחיד שלהם. שינוי התזונה הוביל לשינויים רבים באנטומיה ובפיזיולוגיה של הדובים השחורים-לבנים, אך עדיין חסרות להם תכונות רבות שיש לאוכלי עשב אחרים, תכונות שהיו מאפשרות להם, למשל, להפיק אנרגיה רבה יותר ממזונם. ייתכן שעוד כמה מיליוני שנים הפנדות יפתחו מערכת עיכול שתתאים יותר לתזונה שלהם – אם יצליחו לשרוד את השינויים שאנו, בני האדם, גורמים לסביבתם.