עיכולי הזחלים של נחשי המוקדם נוטים לנטות ימינה, ומחקר חדש מציע הסבר פיזי: גופם גדל במהירות רבה יותר מאשר מעיהם. מאמר זה, שפורסם ב-31 באוגוסט בכתב העת Current Biology, מציג ראיות לכך שהגוף הארוך של הזחל עובר התעוותות סביב מעי שגדל לאט יותר, בעוד שמיקום החלמון קובע לאיזו כיוון תתהפך הלולאה.
הצוות, בהובלת חוקרים מהמוזיאון לקיימות בטורונטו, אסף תמונות של מעל ל-900 זחלים המייצגים 39 מינים של נחשים ושל זוחלים חסרי גפיים אחרים, הקבוצה המעריכה הכוללת לטאות ונחשים. בשלבים המוקדמים של ההתפתחות, לפני שהזחלים פיתחו שרירים פעילים, הייתה לרוב כיפוף כמעט תמיד כלפי מעלה מראש הזחל ועד לסופו.
התגלית מסייעת להסביר כיצד נחשים מצליחים להכניס את הגוף הארוך כל כך לתוך ביצה אחת. היא אינה מסכנת את בני האדם, אך מראה כיצד כוחות פיזיקאליים פשוטים יכולים לעצב את גופי החיות, וכיצד אוספים עברו במוזיאונים יכולים להמשיך לגלות תגליות חדשות וחשובות.
עמוד מעי בתוך הלולאה הסביבתית
הראייה המרכזית הגיעה מצילומי CT של שותף המחקר ראוול דיאז מאוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג'לס. הסריקות גילו מבנה שהצוות לא הבחין בו לפני כן: עמוד של מעי, מופרד משאר הגוף, שנשזר במרכז הלולאה.
החוקר הבכיר, טאטסוטו מיאשיטה, ביולוג אבולוציוני במוזיאון, הסביר כי הזחל מואץ את קצב גדילת הגוף בעוד שהמעי מאחר. הוא השווה את ההשפעה להתאמת רצועה, שבה חלק הארוך יותר של הלולאה מתפתל ונע שחרור. הוא הוסיף שבמוזיאון מתארים מבנה זה כמאפיין חדש שייחודי לעוברים של נחשים. המעיים מצטרפים מחדש לגוף בשלב מאוחר יותר בהתפתחות, כשהגידול שלהם תופס פיקוד.
כיוון הלולאה נובע מהחלמון, שנמצא בצד שמאל של הזחל, לפי החוקרים. הכוח הגורם ליצירת הלולאה דוחף את הגוף הצומח לכוון ההפוך לצד של החלמון, ולכן בתחילה הזחלים מתחילים עם סיבוב ימני.
התבנית הזו אינה יציבה לאורך זמן. ככל שהזחלים מתבגרים, השרירים שלהם מתפתחים, החלמון מתכווץ, והזחל משנה את מיקומו. החוקרת הראשית, אלכסנדרה וובר, בוגרת לזואולוגיה באוניברסיטת בריטיש קולומביה, אמרה שכמה זחלים נשארים עם סיבוב ימני, בעוד אחרות חוזרות לשמאל, ועם התקרבות לעִרום, הזחלים מתחלקים כמעט שווה בשווה בין שתי התכונות, כפי שדווח גם ב-Popular Science.
פרויקט משולב על ידי אוסף המוזיאון בתקופת מגיפה
המחקר נבע מתוך סגרי הקורונה ב-2020. מיאשיטה סיפר שרצה פרויקט שניתן לבצע מרחוק, בלי צורך במעבדה או במוזיאון, ולכן וובר, שהייתה אז ב-Кארלטון, ושני סטודנטים מאוניברסיטת אוטווה חיפשו במאגרים אתרי מידע ותמונות של עוברי נחשים במסגרת פרסומים ומאגרי מוזיאונים.
בשלושת השבועות הראשונים לאחר שהביצים הופרו, הזחלים נראו כפופים כמעט תמיד ימינה, לפי הודעה לעיתונות שמסרה جمعية EurekAlert. וובר הסבירה שזה מצריך גורם חיצוני שיארגן את הכיפופים, והוסיפה שהדבר הוביל את הצוות לחקור את פנימיותם של הזחלים במקום את התנהגותם.
במלאי המוזיאון הופיעו דוגמאות של עוברי נחש רועים במישור, יחד עם עוברי נחש בית קנטאבי ואפריקאי, לפי דברי המוזיאון. הצוות המחקרי כלל מדענים וסטודנטים מהמוזיאון לקיימות בטורונטו, מאוניברסיטת בריטיש קולומביה, מאוניברסיטת קארלטון, מאוניברסיטת אוטווה, מאוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג'לס, ומאוניברסיטה בהלסינקי.
אמינות הראיות ומגבלות המחקר
מדובר במחקר השוואתי של אנטומיה ותמונות שמומן בכתב עת מבוקר לקהילה המדעית. המדגם שלו גדול יחסית למחקר בתחום התפתחות הזוחלים, ומיאשיטה ציין שהמחקר נחשב ל-
בשפתו המדויקת, המחקר עצמו מציין כי התגבשות המהירה של חלקי הגוף לפני שהמעי מתארך, וכי הכיוון ההתחלתי של הנטייה לכרוך הוא ימינה. זאת בניגוד לניסוי שמבצע שינוי בגידול המעיים או במיקום החלמון כדי להוכיח סיבה ותוצאה.
התמונות נלקחו ממקורות שונים, כולל מאמרים שפורסמו וגם תכניות של מוזיאונים, מה שמביא לכך שהתמונות תועדו והוגדרו בצורות שונות. 39 מיני הנחשים שנחקרו הם גם רק חלק קטן ממיליוני המינים של נחשים החיים כיום, ולכן ייתכן שהדפוס לא יתקיים בכל המינים.
ניוז ניישן ניוז לא פנה למומחה לפיתוח עוברי כדי לקבל תגובה חיצונית למחקר. הקוראים צריכים להבין שהמחקר מספק הסבר חזק לבעיה ארוכת שנים, אך לא מהווה תשובה סופית בידיעה ומגיעה לשולחנם ככלי תומך.
רמזים כיצד נחשים הגיעו באורך כזה
הנחשים התפתחו לגוף מאוד אנכי ומוארך, ומדענים חקרו את השינוי הזה בעיקר באמצעות גנטיקה, כולל גני Hox המסייעים לתכנן את הגוף מראש מהראש עד לזנב, כפי שמיאשיטה ציין. הוא הוסיף שהעבודה החדשה מראה שבמקום רק גנטיקה, גם תיאור פיזיקאלי של תהליכי הגדילה יכול לסייע להבין את התופעה.
ההסבר של הצוות מבוסס על מכניקה, ולא על גנטיקה בלבד. חוסר תיאום בין קצב הגדילה של הגוף והמעי, במקביל למיקום החלמון, נראה כי מספיק ליצירת הלולאה הסביבתית הקבועה. הסבר פיזיקאלי כזה יכול להשלים את המחקר הגנטי על ידי תיאור איך רקמות מגיבות לכוחות הנוצרים בעת שהעובר גדל.
החוקרים מביעים תקווה להמשיך לפתח את המודל כדי להסביר תבניות סליליות נוספות בטבע, וויובר הצביע על דוגמאות כמו המעי המתפתל ואביזרי שבלול של חלזונות. רעיון רחב יותר זה טרם נבדק, וידרוש מחקרים על חיות נוספות כדי לגלות אם אותם חוקים חלים בכל המקרים.
לחובבי טבע, המחקר אינו משנה את ההנחיות לאפשר שיטות התמודדות עם נחשים וביציהם. עם זאת, הוא מזכיר שההתפתחות של נחשים ע undergoת תהליך של קיפולים מורכבים זמן רב לפני שהם בוקעים, ושלמאגרי המוזיאונים יש פוטנציאל לגלות תגליות חדשות ולעזור לנו להבין תהליכים חבויים. המבט הבא למחקר ייתמקד בניסויים על מינים נוספים ובשלבים התפתחותיים אחרים. בינתיים, המחקר מציע הסבר תואם ומבוסס היטב לכך שהעוברים הצעירים של נגשים נוטים ימינה.
מה הקוראים רוצים לדעת
מה מצא המחקר?
עוברי נחש צעירים מתקפלים ימינה כי הגוף שלהם גדל מהר יותר מהמעיים, היוצרים תומך סוללה שנע דרך ההתהוות של הגוף. מיקום החלמון בצד שמאל של הזחל קובע את הכיוון, לפי החוקרים.
כמה עוברי נחשים נבדקו?
מעל ל-900 עוברי נחשים מ-39 מינים, שנבחרו מתצלומים שפורסמו וממאגרי מוזיאון.
האם כל עוברי הנחשים נשארים עם נטייה ימנית?
לא. ככל שהעובר מתפתח ומפתח שרירים והחלמון מצטמצם, חלק מהם חוזר לשמאל. לקראת הלידה, הפיצול בין ימיני לשמאלי הוא בערך חצי-חצי.
האם ההסבר הוכח כמבוסס?
המחקר מציג ראיות אנטומיות ותמונות, אך לא ערך ניסויים לשינוי בממשך גדילת המעי או במיקום החלמון, ולכן המכניזם לא נחקר באופן ישיר.
האם זה משנה את ההוראות לטיפול בנחשים ובביציהם?
לא. המחקר הוא מחקר בסיסי על תהליך ההתפתחות ואינו משנה הנחיות בטיחות או שימור.
מי ביצע את המחקר?
צוות בהובלת המוזיאון לקיימות בטורונטו, עם חוקרים מאוניברסיטת בריטיש קולומביה, מאוניברסיטת קארלטון, מאוניברסיטת אוטווה, מאוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג'לס ומאוניברסיטת הלסינקי.
