מחקר חדש חושף את סוד הצלחתן האבולוציונית של הנמלים: אובדן כושר התעופה איפשר את התפתחות השרירים העצומים של הפועלות
נמלים הן אחת מצורות החיים הנפוצות ביותר על כדור הארץ. הן מצויות בכל היבשות מלבד אנטארקטיקה וכמעט בכל תנאי האקלים. כיום מוכרים למדע יותר מ-10,000 מינים של נמלים (יותר מ-240 מהם בישראל), והן עשויות להיות יותר ממחצית אוכלוסיית החרקים באזורים מסוימים של העולם. מחקר חדש חושף כי יתרונן של הנמלים על פני צורות חיים אחרות נעוץ בכוחן האדיר של הנמלים הפועלות ביחס לגודלן, וכי כוח זה מתאפשר הודות לאובדן כושר התעופה שהתרחש במהלך האבולוציה.
משפחת הנמליים היא חלק מסדרת הדבוראים שכוללת בין היתר את דבורי הדבש ואת הצרעות. הנמלים התהוו כקבוצה נפרדת בתור היורה, לפני כ-100 מיליון שנים לערך. הם חרקים חברתיים, ומקיימים מושבות המונות עד מיליוני פרטים. עם זאת, קיימים שני הבדלים מהותיים בין הנמלים למינים חברתיים אחרים בסדרת הדבוראים: הראשון הוא בחלוקת העבודה. למרות שגם בקינים של דבורים וצרעות קיימת החלוקה ל"פועלים", "לוחמים" ו"מלכה", הנמלים הפועלות מסוגלות לשתף פעולה באופן מורכב ביותר, מה שמאפשר להן גישה למשאבים שנמלה בודדת לא יכולה להשיג. ההבדל השני הוא שבניגוד לשאר חברי המשפחה, אצל הנמלים מעמד הפועלות הוא חסר כנפיים. על אף החוסר בכנפיים, הנמלים הפועלות הן בעלות כוח אדיר ביחס לגודלן, וחלק מהמינים מסוגלים לשאת עצמים הכבדים מהן פי 500 (הדבר שקול לאדם הנושא על גבו קטר רכבת).
אובדן כושר התעופה נתפס מסיבות ברורות כחיסרון של הנמלים לעומת מינים אחרים בסדרת הדבוראים. עם זאת, המחקר החדש מגלה כי כי השינוי איפשר לנמלים הפועלות לפתח שרירים גדולים יותר ואלו מאפשרים להם להרים משאות כבדים פי כמה ממשקלן.
למלכות עם הכנפיים יש חזה גדול יותר, אך שרירי רגליים חלשים. מלכות ופועלות מהמין Cataglyphis bombycina ששימש במחקר | צילום: Philip Hönle
שרירי חזה מפותחים
החוקרים, ממכון אוקינאווה ביפן ומאוניברסיטת סורבון בצרפת, הישוו בין מלכות נמלים בעלות כנפיים, לנמלים פועלות חסרות כנפיים בשני מינים, באמצעות שימוש בצילומי CT ברזולוציה גבוהה. צילום רנטגן "קלאסי" יוצר "צללית" של האובייקט שאותו רוצים לצלם, כאשר האזורים הכהים מייצגים אתרים בהם הרנטגן נחסם על ידי אובייקט צפוף (לדוגמה, העצמות שלנו). מסיבה זו, אין "פוקוס" בצילומי רנטגן, ולכן קשה מאד לצלם בתלת מימד. ב-CT לעומת זאת, במקום לצלם ב"שכבות" מבצעים סדרה של צילומים שבמהלכה מסובבים מעט את האובייקט המצולם. מאיחוד התמונות בחתכים השונים אפשר להרכיב מודל תלת ממדי של האובייקט.
בדומה לשאר החרקים, גם גופן של הנמלים מחולק לשלושה חלקים – ראש, חזה ובטן. החוקרים התמקדו באזור החזה של הנמלים, המכיל את השרירים האחראיים על הרגליים והרמת הראש. החוקרים מצאו כי שרירי הכנפיים של המלכות תפסו נפח ניכר מחלל החזה שלהן. למרות שהחזה של המלכות היה גדול מחזה הפועלות, שרירי הרגליים והצוואר שלהן היו קטנים. לעומתן, שרירי הפועלות היו גדולים בהרבה ומסודרים באופן יעיל משמעותית, מה שהגדיל דרסטית את כוחן. בהמשך, החוקרים השוו את שרירי הפועלות לשרירים של צרעות חסרות כנפיים, ומצאו כי באופן יחסי שריריהן של הנמלים היו גדולים משמעותית, מה שהצביע על כך שאובדן יכולת התעופה לבדו לאו דווקא מוביל להתחזקות השרירים.
החוקרים הסיקו מכך כי השילוב הייחודי של אובדן הכנפיים עם הצורך לשאת משאות כבדים במיוחד למרחק רב הוביל להתפתחותם של שרירים גדולים יותר. שרירים אלו הם המייחדים את הנמלים משאר החרקים, ומאפשרים את כוחות העל שלהן.
סרטון קצר של המכון למדע וטכנולוגיה באוקינאווה על המחקר (באנגלית):
