360 מעלות

רחלי ווקס

הגנטיקה של הגחלילית

חוקרים מנסים לפצח את הגנום של הגחליליות כדי להשתמש ביכולת שלהן לייצר אור לצרכים רפואיים. הבעיה היא שהחרקים המופלאים האלה הולכים ונעלמים מהעולם

18 בנובמבר 2017

בכל שנה, בתחילת הקיץ, נוהרים המוני אנשים אל הפארק הלאומי גרייט סמוקי מאונטיינז (Great Smoky Mountains) שבגבול בין טנסי וקרוליינה הצפונית שבארצות הברית. שם, הם יושבים בחשיכה מוחלטת, וצופים בנחיל של גחליליות שמאיר את היער. אלפי אורות קטנים נדלקים ונכבים בו זמנית, שוב ושוב, במופע אורות מסונכרן. אלו גחליליות מהמין Photinus carolinus, הידועות גם כ"גחליליות סינכרוניות", וזו עונת החיזור שלהן. כל הזכרים מהבהבים יחד, מתרברבים בפני הנקבות, שמשיבות להם בהבהוב קצוב משלהן. בני המזל ההולכים על שתיים שצופים בהם מהצד זוכים למופע מרהיב, שבו נדמה שאלפי כוכבים זוהרים בכל פינות היער.

מאז ומתמיד הגחליליות ריתקו את האדם עם אורותיהם המעופפים בלילות החמימים. עם זאת, החשיבות שלהם לאדם לא מסתכמת בפלא החזותי, והן יכולות להועיל גם בפיתוח טכנולוגיות רפואיות. כיום, חוקרים מנסים למפות את הגנום של הגחליליות, מה שעשוי להוביל לשימושים כמו הארת תאים סרטניים.

אחד ממיני הגחליליות הנחקרים ביותר בהקשר הזה הוא ה-Big Dipper, מין הגחליליות הנפוץ ביותר באמריקה הצפונית. בשנה שעברה התאחדו מדענים מאוניברסיטאות שונות ושלחו את הגחלילית הזאת לתחרות "הגנום המעניין ביותר", שערכה חברת Pacific Biosciences מסן פרנסיסקו ושהפרס בה היה מיפוי הגנום באמצעות הטכנולוגיה של החברה.

הגחלילית הגיעה במקום השני (אחרי Sedum alfredii, עשב רב שנתי מסין שסופח אליו מתכות), אבל החוקרים לא התייאשו. הם ערכו קמפיין מימון המונים, הצליחו לגייס את הסכום הנחוץ להם עבור השלמת הפרויקט (עשרת אלפים דולר), וכיום הליך מיפוי הגנום של ה-Big Dipper נמצא בעיצומו.

לזהות חיידקים מעוררי מחלות

הגחליליות הן משפחה שמשתייכת לסדרת החיפושיות. יש יותר מאלפיים מיני גחליליות בעולם, ששמונה מהם מצויים בישראל. התהליך שבו הגחליליות מאירות נקרא ביולומינציה והוא מתבצע באמצעות איבר תאורה בקצה הבטן שלהן, שבו אנזים בשם לוציפראז פועל על לוציפרין – חומר שמייצר אור בתגובה עם חמצן ותוך כדי השקעת אנרגיה. מדובר בתהליך ייצור אור יעיל במיוחד, כשכמעט ולא מתבזבזת במהלכו אנרגיה על ייצור חום. "ההארה מתבצעת לצורך משיכת בני זוג, הזכר והנקבה מאותתים אחד לשנייה", מסבירה ד"ר נטע דורצ'ין מבית הספר לזואולוגיה באוניברסיטת תל אביב ומוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט. "לכל מין של גחליליות יש דפוס איתות מיוחד משלו, כך שהם יודעים לזהות את בני מינם".

גחליליות. מנגנון התאורה שלהן יכול לשמש לפיתוח כלים חשובים בתחום הרפואה. תצלום: zabby

ההארה, כצפוי, היא אחת הסיבות העיקריות לחשיבותן הרפואית של הגחליליות, ומיפוי הגנום שלהן מאפשר לחוקרים להבין טוב יותר את הגנים שמעורבים ביצירתה. כיום נעשה באנזים לוציפראז שימוש למטרות רפואיות, כמו לזיהוי של חיידקים מעוררי מחלות במזון וזיהוי זיהומים בשתן. הבנת הגנטיקה של ההארה עשויה לתרום רבות לתחום ההדמיה הבלתי-פולשנית, למשל דרך חשיפת המיקומים והכמויות של תאים סרטניים באמצעות הארתם.

אחד הקשיים העיקריים בהבנת הגנום של הגחליליות הוא שיש בו כמות רבה של מקטעים שבהם אותו רצף של DNA חוזר על עצמו שוב ושוב. מקטעים אלה קיימים בכל בעלי החיים (מלבד אלה שאין להם גרעין תא), כולל האדם, אך בניגוד ל-DNA "רגיל" הם לא מקודדים לאף חלבון. חלק מהמקטעים האלה הם "גנים אנוכיים", שחוזרים על עצמם בגנום על מנת להגדיל את הסיכוי שהם יעברו לדור הבא, אבל הם ככל הנראה "טפילים" שאין להם תועלת עבור בעל החיים. מקטעים חוזרים אחרים מהווים מבנים חיוניים בכרומוזומים.

אתגר נוסף לחוקרים הוא שהגחליליות פעילות בקיץ בלבד, כך שהתקופה שבמהלכה הם יכולים לחקור אותן מוגבלת.

ירידה באוכלוסיית החרקים

ילדה עם גחלילית. הולכות ונעלמות מהסביבה. תצלום: Jim Miles

עד שהמדענים יבינו את כל צפונות הגנום הגחלילאי, אנחנו יכולים גם פשוט ליהנות מלהסתכל עליהן. עם זאת, ממש לא קל למצוא אותן כמו פעם. בשנים האחרונות הגחליליות הולכות ונעלמות ממחוזותינו, בעיקר מהאזורים העירוניים, בישראל ובעולם. הסיבה העיקרית לתופעה הזו היא אותה סיבה שאחראית להיעלמותם של מינים רבים של בעלי חיים: הרס של שטחים פתוחים וקטיעה של בתי גידול. מעבר לכך, הגחליליות נפגעות גם משימוש של האדם בדשנים ובחומרי הדברה, וכן מזיהום אור – השימוש המסיבי באור על ידי האדם. הוכח שהגחליליות, שהשימוש באור הוא מרכיב כה משמעותי בחייהן, נמנעות מאזורים עם תאורה חזקה, וכן שחשיפה לתאורה הורידה את מספר האיתותים שלהן משמעותית. לא קל להמעיט מכמות האור בסביבה, אך מניעת זליגת אור לשטחים הפתוחים ולשמורות הטבע , למשל באמצעות הגדרת מדיניות ברורה למניעת זיהום אור, בוודאי תסייע.

היעלמות הגחליליות היא חלק מתופעה נרחבת של היעלמות מינים רבים של חרקים. "אנשים שמים לב לירידה במספר הגחליליות כי הן תופעה שרואים אותה, בעוד שרוב החרקים האחרים הם קטנים ואף אחד לא שם לב אליהם", אומרת דורצ'ין. "אנחנו רואים ירידה של ממש באוכלוסיות של חרקים שנובעת מהרס מתמשך של בתי גידול ומהצטברות של חומרי הדברה, אלה דברים שפוגעים לרעה בכל בעלי החיים ועכשיו זה הגיע גם לחרקים". על פי דורצ'ין, מדובר בלא פחות מקטסטרופה. "אם אנחנו רוצים שיישארו לנו פירות וירקות, שההאבקה שלהם תלויה בחרקים, כדאי להפסיק להשמיד את החרקים", היא אומרת. "צריך להתחיל לעשות משהו בנושא הזה, אחרת מעבר לפגיעה הישירה בסביבה אנחנו בסופו של דבר נפגע גם בעצמנו".

בעקבות הכתבה ב"זווית" הסיפור פורסם גם ב-ynet

חפשו מומחים נוספים בתחום