בעלי חיים רבים, בטבע ובשבי גם יחד, מצאו דרכים להביא צאצאים ללא צורך בהפריה על ידי בן זוג – פתרון מועיל כשאין שידוך זמין. הכל על רביית בתולין
כל המלטה או הטלת ביצים של בעלי חיים בגני חיות היא אירוע משמח. אבל ההיריון של הפיתונית המלכותית (Python regius) מגן החיות סנט-לואיס בארצות הברית הגיע בהפתעה מוחלטת למטפלים שלה, כיוון שהמגע האחרון שלה עם זכר היה לפני 15 שנה. הנחשה בת ה-62, ששוברת שיאים גם עקב גילה המופלג, נמצאה בספטמבר כשגופה מלופף סביב שבע ביצים שהטילה.
שתיים מהביצים שהנחשה הטילה נלקחו לאיסוף דגימות גנטיות, שיסייעו לקבוע אם הפיתונית התרבתה בצורה מינית, כלומר הופרתה על ידי תא זרע, או בצורה א-מינית. ידוע שנחשות מסוגלות לאגור זרע ממפגש מוקדם יותר עם זכר, אך קשה להניח שזה מה שהיה במקרה הנוכחי, כיוון שככל הידוע התקופה הארוכה ביותר שבה נחשה שמרה על זרע בגופה הייתה שבע שנים וכאן מדובר בתקופה ארוכה יותר מפי שניים. מהביצים הנותרות, שלוש נלקחו למדגרה עד שיבקעו, ושתי האחרות לא שרדו.
אם אכן יתברר מהבדיקות ששום תא זרע לא היה מעורב בהפריה, ההטלה הזאת תיחשב לידת בתולין, או פרתנוגנזה (Parthenogenesis): מצב שבו נקבה יוצרת עובר בלי לקבל חומר גנטי מזכר שהיה שותף להפריה.
נדיר שפיתונים מתרבים בצורה א-מינית, אבל זה בהחלט לא בלתי אפשרי, ובמינים אחרים של זוחלים זה אפילו נפוץ. קיימים מינים של נחשים ולטאות שאין בהם כלל זכרים, וכל הנקבות מתרבות ללא צורך בהזדווגות. במקרים אחרים, נקבות של בעלי חיים שבדרך כלל מתרבים ברבייה מינית, כלומר הזדווגות של זכר עם נקבה, מסוגלות להביא צאצאים גם ללא זרע, בתהליך המכונה פרתנוגנזה פקולטטיבית (Facultative parthenogenesis).
לידות בתולין מתרחשות אצל מינים רבים: דו-חיים, זוחלים, חרקים, דגים ועופות. כך היה למשל כשכרישת זברה (זנבתן מנומר, Stegostoma fasciatum) בשם לאוני, שחלקה אקווריום באוסטרליה עם נקבות נוספות, הטילה בשנת 2016 שלוש ביצים שהתפתחו לשלושה כרישונים חיים. שנתיים קודם לכן, בגן החיות לואיוויל בארצות הברית, הטילה נחשת הפיתון המרושת תלמה, שמעולם לא נתקלה בפיתון זכר, שש ביצים שהתפתחו לנחשים צעירים ובריאים. בשנת 2006 הגיעה דרקונית קומודו בשם פלורה להישג דומה בגן החיות צ'סטר באנגליה.
כרישת זברה באוסטרליה הטילה שלוש ביצים שהתפתחו לכרישונים חיים, למרות שחלקה אקווריום עם נקבות בלבד. כריש זברה (Stegostoma fasciatum) | תמונה: Shutterstock, Andrea Izzotti
איך זה קורה?
רבייה מינית מחייבת איחוד של שני תאים: ביצית, שמספקת הנקבה וזרע שתורם הזכר. כל אחד מהם מספק מחצית מהמידע הגנטי הדרוש ליצירת יצור חי. אבל בפרתנוגנזה גופה של האם מצליח לספק את כל החומר הגנטי הנחוץ ליצירת עובר גם ללא תא זרע.
במצב רגיל השחלות בגוף הנקבה מייצרות ביציות בתהליך מורכב שנקרא חלוקת הפחתה (מיוזה), שבו התאים משתכפלים, מתארגנים מחדש ונפרדים. בסופו של התהליך, בכל ביצית יש רק מחצית מהכרומוזומים של האם, עם עותק אחד של כל כרומוזום במקום שניים.
תהליך המיוזה אצל הנקבה יוצר גם תוצר לוואי: תאים קטנים יותר מהביציות, שנקראים גופים קוטביים, ולרוב אינם משתתפים בהפרייה. בתנאים מסוימים, גוף קוטבי עשוי להתאחד עם ביצית וליצור עובר, בתהליך שנקרא אוטומיקסיס (Automixis). כך נוצר ערבוב מסוים של הגֵנים של האם, שכן במהלך החלוקה הכרומוזומים מתחלקים בין התאים, והגנים שנמצאים בביצית אינם בהכרח אותם גנים שנמצאים בחלקיק הקוטבי. הצאצאים שמתקבלים כך דומים מאוד לאם אך אינם העתקים מושלמים שלה.
בצורה אחרת של פרתנוגנזה, שנקראת אפומיקסיס (Apomixis), התא שממנו נוצרות הביציות משתכפל באמצעות תהליך חלוקה שנקרא מיטוזה, ששומר על כל החומר הגנטי של האם, כלומר שני עותקים של כל כרומוזום במקום אחד כמו בחלוקת הפחתה. אותו תא שמשתכפל ומתחלק הופך בסופו של דבר לעובר. התאים שנוצרים בעקבות השכפול שלו לא עוברים תהליך של ערבוב גֵנים כמו זה שמתרחש בחלוקת הפחתה, ולכן הצאצאיות הנוצרות הן שיבוטים של האם, כלומר זהות לה לחלוטין מבחינה גנטית. התהליך הזה נדיר למדי בבעלי חיים, אך שכיח בצמחים.
במינים בהם מין הצאצאים נקבע על ידי הזכר, נקבה שתתרבה באמצעות אוטומיקסיס תוליד נקבות בלבד, שכן הצאצאים מקבלים שני כרומוזומי X מאמם. במינים בהם הנקבה היא זו שקובעת את המין, דוגמת עופות או זוחלים מסוימים, יכולים להיוולד זכרים או נקבות. במקרים נדירים, בעלי חיים כמו כנימות יכולים ליצור צאצאים זכרים פוריים זהים גנטית לאם, פרט לכך שיש להם רק כרומוזום X אחד. בדרך כלל הזכרים האלה יהיו פוריים, אך מכיוון שהזרע שלהם יכיל רק כרומוזום X, כל צאצאיהם יהיו נקבות.
כל הלטאות מהמין Aspidoscelis uniparens, שחיות במדבריות צפון אמריקה, הן נקבות ומתרבות ברביית בתולין, ללא הזדווגות. כל הצאצאיות נקבות גם הן. לטאה ממין זה באריזונה | Suzanne L. Collins, Science Photo library
לא רק בשבי
במשך שנים רבות סברו מדענים שלידות בתולין מתרחשות רק בתנאי שבי, במצבים קיצוניים של לחץ או בידוד. הם ראו בזה דרך שמאפשרת לבעל החיים להמשיך את השושלת כשכל האפשרויות האחרות אינן זמינות, אך ההשערה הופרכה בשנת 2012, כשמדענים מאוניברסיטת טולסה בארצות הברית תיעדו לידת בתולין של צפעוני גוּמה (Crotalinae) בטבע.
החוקרים אספו ביצים מ-59 הטלות של שני מינים של נחשי צפעוני גוּמה וניתחו את ה-DNA שלהם, במעין בדיקת אבהות. הם גילו ששתי הטלות נוצרו בלידות בתולין, בתהליך של פרתנוגנזה פקולטטיבית. הממצא הפריך את הסברה שהמתח בתנאי שבי הוא ההסבר היחידי לאופן הרבייה הקיצוני הזה, שכן בטבע יש שפע של צפעונים זכרים והנקבות לא חייבות "להסתדר בכוחות עצמן".
אף שרביית בתולין תועדה עד היום ביותר מ-80 מינים של בעלי חוליות ועוד מינים רבים של חסרי חוליות, עדיין איננו מבינים לעומק מדוע היא מתרחשת ומה מעורר אותה. יש מי שסבורים כי לידות בתולין הן שריד של צורת רבייה קדומה ששימשה חולייתנים מסוימים. מקובל לחשוב שנחשי בריח ופיתון נוצרו בשלב מוקדם יחסית באבולוציה, ואכן רביית בתולין נפוצה אצלם יותר מאשר במינים אחרים של נחשים. ייתכן שלפני מיליוני שנים, כשנוצרו הנחשים הראשונים מהמינים האלה, הם היו מעטים מאוד והתקשו למצוא בן זוג להזדווגות. לכן התפתחה אצלם היכולת "לשכפל" את עצמם לבד.
מדענים אחרים סבורים שנקבות עשויות להחליט להתרבות לבדן מכיוון שפעולת הרבייה המינית דורשת אנרגיה רבה: הן צריכות להתמודד עם זכרים שמתחרים ונלחמים ביניהם, ולמצוא את הזכר המתאים ביותר להזדווגות. השערה נוספת שהועלתה היא שלידת בתולין נובעת מטריגר חיצוני כלשהו, שמוביל לחוסר איזון הורמונלי. יש אפילו ראיות לכך שצרעות החלו להתרבות באופן א-מיני אחרי שנחשפו לחיידק מסוים.
רביית בתולין מתרחשת גם בטבע, למשל במינים שונים של צפעוני גומה. נחש מוקסין הנחושת (Agkistrodon contortrix), אחד המינים בהם התגלתה רביית בתולין | Jim Merli, Science Photo Library
המקל והגזר
רביית הבתולין תרמה למינים שפיתחו אותה במהלך האבולוציה, אך גם היה לה מחיר. בצד החיובי, היכולת להתרבות ברביית בתולין מאפשרת לבעלי חיים להעביר את הגֵנים שלהם בלי להשקיע אנרגיה במציאת בן זוג. כך הם יכולים לשמר את המין גם בתנאי מחייה מאתגרים: למשל, דרקונית קומודו שתגיע לאי בודד, תוכל ליצור לבדה אוכלוסיית דרקוני קומודו בלי סיועו של זכר.
עם זאת, כיוון שכל הצאצאים שלה יהיו זהים לה, או לפחות דומים לה מאוד מבחינה גנטית, כל האוכלוסייה תהיה פגיעה למחלות ולשינויים סביבתיים שעלולים להתרחש באי. באוכלוסייה שמתרבה ברבייה מינית יהיה מגוון גנטי גדול יותר, ולכן סיכויי ההישרדות שלה יהיו גבוהים יותר – בזכות הגיוון הרב יותר יש סיכוי טוב יותר שחלק מהפרטים ירשו תכונות שיאפשרו להם לשרוד בתנאי הסביבה החדשים.
גם לרבייה מינית יש חסרונות, ובראש ובראשונה העובדה שהיא מחייבת ששני פרטים, זכר ונקבה, יהיו באותו מקום בו זמנית וששניהם ירצו להזדווג. הדרישה הזאת יכולה להיות מאתגרת כשצפיפות האוכלוסייה נמוכה. מנקודת מבט אבולוציונית, רבייה מינית נותרה השיטה הדומיננטית והמצליחה יותר נכון להיום, אך אין ספק שיש יתרונות גם למנגנון הרבייה החלופי.
דרקונית קומודו שתגיע לאי בודד תוכל ליצור לבדה אוכלוסיית דרקוני קומודו בלי סיועו של זכר. דרקון קומודו (Varanus komodoensis) באי באינדונזיה | Cyril Ruoso, Nature Picture Library, Science Photo Library
ומה עם יונקים?
נכון להיום לא ידוע למדע על שום יונק שמתרבה ברביית בתולין, בשבי או בטבע – אלא אם כן תימצא ראיה מדעית לסיפור מהברית החדשה על הולדת ישוע לאמו מרים הבתולה. עם זאת, מדענים הצליחו לחולל רבייה כזאת באופן מלאכותי.
בשנות ה-30 של המאה ה-20 החל המדען גרגורי פינקוס (Pincus) מאוניברסיטת הרווארד לחקור את מערכות הרבייה של יונקים. מאוחר יותר הובילה עבודתו אף להמצאת הגלולה למניעת היריון. פינקוס טען שהצליח לגרום לרביית בתולין אצל ארנבים, אך מדענים אחרים לא הצליחו לשחזר את ההישג הזה.
רק כעבור עשרות שנים, בשנת 2004, דיווחו חוקרים מאוניברסיטת טוקיו כי הם הצליחו בעזרת הנדסה גנטית ליצור עכברים ברביית בתולין, ללא תא זרע. החוקרים הצליחו לאחד בין שתי ביציות שהכילו כל אחת סט כרומוזומים אחד, ולגרום להן להתחלק ולהתפתח לעובר במעבדה. בהמשך השתילו 371 עוברים כאלה ברחמן של 26 עכברות, שמתוכן 24 קלטו בהצלחה את העוברים ברחמן, לפחות בתחילה. בסופו של דבר רק שתי גורות שרדו את ההיריון והלידה. אחת מהגורות, שקיבלה את השם קאגויה (Kaguya), גדלה ואף הצליחה בבגרותה להתרבות עם זכרים אחרים ולהעמיד צאצאים. התהליך הזה קרוב למדי לשיבוט, שאפשר לחשוב עליו כעל צורה מלאכותית של אפומיקסיס - כמו ברביית בתולין דרך אפומיקסיס, בשיבוט החומר הגנטי של הצאצאים יהיה זהה לזה של ההורה.
כדי שתהליך ההפרייה של שתי ביציות יתאפשר, החוקרים היו צריכים לבטל את פעולתם של גֵנים הקשורים להחתמה גנומית – תהליך שבו חלק מהגֵנים שעברו לצאצא מאחד ההורים שלו מנוטרלים (מושתקים) ולא באים לידי ביטוי, כך שרק התכונה שקיבל מההורה השני תופיע אצלו בסופו של דבר. החוקרים הראו שתהליכי ההחתמה הגנומית הם אלה שלא מאפשרים רביית בתולין אצל יונקים, ועל כן הם טוענים שמאוד לא סביר, וכנראה בלתי אפשרי, שיונק יוליד צאצאים בני קיימא ברביית בתולין טבעית.
ובכל זאת, ברור שהטבע פיתח דרך לאפשר רבייה כזאת אצל בעלי חיים אחרים. אין ספק שצורת הרבייה הזאת מספקת למין מסלול גיבוי רב חשיבות לשרוד בטווח הארוך, לצד הרבייה המינית.
