איך הצב מוצא את הצבה?

מעבדת אורי שיינס, ביולוגיה וסביבה, אוניברסיטת חיפה - אורנים

בימים החמים של סוף אוגוסט ותחילת ספטמבר, באופן מפתיע, מתחילים לצאת לאוויר העולם אבקועים של צב היבשה המצוי. הצבונים הקטנים, שהזוויג שלהם נקבע על פי טמפרטורת ההדגרה (נקבות בטמפרטורה גבוהה וזכרים בטמפרטורה נמוכה יחסית), החלו את ההתפתחות כאשר הצבה האם הטילה חמש ביצים לכל היותר בתוך גומה שחפרה בסוף האביב. את הביציות שלה הפרו תאי זרע שהשאיר אצלה הזכר לפני ההטלה או תאי זרע שהיא שמרה מהזדווגויות קודמות. הצבה יכולה לשמור תאי זרע למעלה משנה, ולהחליט מתי היא תפרה את הביציות ותטיל את הביצים. מיקום ומועד ההטלה אינם אקראיים, כפי שמוצא בימים אלו המאסטרנט חן פרדוביץ. בניגוד לבני האדם שחוגגים את ט"ו באב עם בן זוג יחיד, הזוחלים (והצבים ביניהם) אינם מונוגמיים ובעונה אחת יכולים להיות עם פרטים שונים. כדי להזדווג עם הנקבה צריך הזכר למצוא אותה בתוך הסבך של החורש או הבתה הים תיכונית. 

רומנטיקה בצב היבשה

לשאלה כיצד הזכר מוצא את הנקבה מנסה לענות הדוקטורנטית בקבוצה שלנו, מאי ברנהיים. בעבודת המאסטר שלה ברמת הנדיב ראתה מאי שהזכרים הולכים בנחישות, כמו טיל מונחה, ממרחק של עשרות מטרים לעבר הנקבות ומזדווגים איתן. בניסוי שהיא ערכה בכלובים באורנים הראתה מאי, שהזכרים נמשכים לנקבות בעונת הרבייה גם כאשר אין ביניהם לבין הנקבות קשר ויזואלי. כלומר ייתכן ומדובר בתקשורת כימית כמו ריח. אין מידע כיום על תקשורת ריח בין צבי יבשה וכעת מאי בודקת מורפולוגית והיסטולוגית האם יש לנקבות  בלוטות פרומונליות שעשויות לשמש ליצירת ריח מושך לזכרים.

פגיעתו הרעה של החמצן

עקה חימצונית והשפעתה על פעילותו של אנזים מפתח בתאים

מעבדת אלה פיק, החוג לביולוגיה וסביבה, אוניברסיטת חיפה, אורנים

עקה חימצונית בתאים חיים נובעת מתהליכי חילוף חומרים כמו צריכת חמצן בזמן הנשימה, כמו גם מחשיפה לחומרים מחמצנים בסביבה. חשיפה של תאים לרמות גבוהות של עקה חימצונית עלולה לגרום לפגיעה במבנה ותפקוד של חלבונים, שומנים ונוקלאוטידים, ואף להוביל למחלות כגון סרטן ופרקינסון או לזרז תהליכי הזדקנות.

מולקולות ממשפחת האוביקוויטין נקשרות לחלבונים בתאים ושולטות על שלמותם. בכך הן ממלאות תפקיד חשוב בשמירה על מאזן החלבונים בתא ובהגנה מפני עקות שונות. אבל, עצם תהליך האיחוי של המולקולות דמויות האוביקוויטין עשוי להשתבש בגלל עקה חימצונית. תהליך זה תלוי בשרשרת של אנזימים המכילים את החומצה האמינית ציסטאין באתר הפעיל. חומצה אמינית זו ידועה כרגישה במיוחד לעקה חימצונית. על כן ייתכן שאיחוי של האוביקוויטין אל חלבון המטרה ייפגע במצב של חשיפה לתנאים מחמצנים. הסטודנטית יובל קליין (שטרית), בהנחייתה של ד"ר אלה פיק, בדקה את הרגישות לעקה חימצונית של האנזים הראשון בשרשרת אנזימטית, הדרושה לאיחויו של חלבון RUB1 דמוי האוביקוויטין ( related-Ubiquitin-1 ) עם חלבון מטרה. Rub1 הוא חלבון שמור אבולוציונית ורב-תכליתי, עם תפקיד חשוב בבקרת חלוקת התא, ובקרת התיקון של נזקי דנ"א והיציבות הגנומית.

עקת חימצון פוגעת ביכולתו של אנזים מפתח לאחות בין שני חלבונים בתא השמר

החוקרות השתמשו לצורך הניסויים בתאים של שמר אפיה, אורגניזם אאוקריוטי פשוט ביותר, המוכר לכולנו מתפקידיו הקולינריים. תאי השמרים מכילים מערכת Rub1  דומה לזו שבבני אדם. השימוש בשמר כאורגניזם מודל זו בחירה מצוינת, מפני ששמרי-אפיה, בשונה מאתנו אינם מייצרים אנרגיה מנשימה תאית חימצונית באופן בלעדי: כשמצע המזון עשיר בסוכר, הם מיצרים אלכוהול (בסיס לתעשיית היין והבירה). עם זאת, כשהסוכר במצע נגמר, השמרים צורכים את האלכוהול שייצרו, ומפיקים ממנו אנרגיה תוך נשימה תאית בנוכחות חמצן, ואז יש חשש לעקה חימצונית ולצבירת נזקי חימצון. היכולת להפריד בין שני סוגי הנשימה מאפשרת השוואה ייחודית של פעילות האנזים הראשון בשרשרת האיחוי בתנאי סביבה שונים. החוקרות השרו עקה חימצונית בשמרים גם בשיטה זו וגם בשיטה נוספת, טיפול במי חמצן, ומדדו את פעילות האנזים. ניסויים אלה הראו שתנאים חימצוניים אכן פוגעים בפעילותו של האנזים הראשון בשרשרת האחראית לקשירת RUB1, וכך נמנעת קשירתו לחלבוני המטרה. תוצאות המחקר מעלות שאלות לגבי יעילותן של מערכות הבקרה התאיות בתנאי חימצון, ולגבי הנזקים הנגרמים לתאים כשמערכות אלה משתבשות.

התמודדות עם התסכול שבלמידה: כיצד לומדות דבורים לטפל בפרחים מסובכים?

מעבדת תמר קיסר, החוג לביולוגיה וסביבה, אוניברסיטת חיפה, אורנים

כיצד בעלי חיים לומדים לבצע משימות מוטוריות מסובכות, כמו לכידה וטיפול בטרף או בניית קן? זוהי שאלה מרתקת, מפני שבעלי חיים בלתי מנוסים לעיתים קרובות נכשלים בביצוע משימות כאלה, אבל ביצועיהם משתפרים מאוד ככל שהם צוברים ניסיון. מה יכול לגרום ללומדים להתעקש, להמשיך ולהתאמן, במקום להרים ידיים? במחקר שנערך בחוג לביולוגיה וסביבה באורנים נבדקת ההשערה שבעלי חיים מסוגלים לצפות את התועלת העתידית שיפיקו מהשלמת המשימה בסוף תהליך הלמידה, ושהציפייה הזו מתמרצת אותם לתרגל את המשימה שוב ושוב. השערה זו עשויה להיראות מובנת מאליה עבור בני אדם. אולם היא מהווה חידוש עבור תורת הלמידה בבעלי חיים, המניחה שבעלי חיים יחזרו ויתרגלו רק דגמי התנהגות שהוכיחו עצמם כמוצלחים בניסיונות קודמים.

דבורת בומבוס אוספת מזון בפרח בעל מבנה מסובך

במהלך המחקר הוצגו בפני דבורי בומבוס, הניזונות מצוף ומאבקה בפרחים, פרחים מהמינים דק-פרי כלאיים, לוע הארי הגדול ותורמוס ההרים. פרחי הדק-פרי קלים יחסית לגישה ולטיפול, פרחי לוע הארי בעלי מבנה מורכב יותר, ואילו פרחי התורמוס הם המסובכים ביותר. 

דק-פרי כלאיים, בעל מבנה פשוט

לוע הארי הגדול, בעל מבנה בינוני

תורמוס ההרים, בעל מבנה מסובך

מחצית מהפרחים מכל מין  (פרחים פשוטים) טופלו כך שהדבורים יוכלו להגיע בקלות לגמול מזון (מי סוכר) שהוכנס לתוכם, בעוד שהגישה לגמול המזון בפרחים האחרים (פרחים מסובכים) הייתה קשה יותר. מעקב אחרי התנהגות הדבורים הראה שהייתה להן העדפה ראשונית ומולדת לפרחים המסובכים. דבורים מנוסות טיפלו בפרחים המסובכים מהר יותר מאשר דבורים חסרות ניסיון, אבל פרחים מסובכים דרשו זמן טיפול ארוך יותר מאשר פרחים פשוטים אפילו מדבורים מנוסות. למרות זאת, הן ביקרו בפרחים המסובכים לעיתים קרובות לאורך כל הניסוי. היו הבדלים גדולים בין דבורים בשכיחות הביקורים בפרחים המסובכים. בניגוד להשערה הראשונית, שיעור הבחירה בפרחים מסובכים לא היה קשור לקצב הלמידה של הטיפול בפרחים אלה, אלא לשלב ההתפתחות של כוורת הדבורים.

מחקר זה נערך על ידי ד"ר שיוואני קרישנה, בהנחייתה של פרופ' תמר קיסר ובמימון הקרן הלאומית למדע. תוצאות ראשונות מהפרויקט הוצגו השבוע בכנס בין-לאומי באיטליה. המשך המחקר יעזור להבין כיצד פרחים בעלי מבנה מסובך שורדים בטבע, למרות שלדבורים קשה יותר להאביק אותם בהשוואה לפרחים בעלי מבנה פשוט. אנחנו מקווים שהמחקר גם ישפוך אור על מנגנוני למידה של מטלות מסובכות נוספות בבעלי חיים אחרים, ואולי גם באדם.