המקרה המוזר של הדג
בן הכלאיים

"מעולם לא התכוונו לשחק בהכלאות", אמר אטילה מוסאר (Mozsár), ממכון המחקר לחקלאות ימית בהונגריה, לניו-יורק טיימס. מוסאר ועמיתיו גם לא העלו בדעתם שהדגים שהם חקרו יוכלו להתרבות ביניהם. החדקן הרוסי (Acipenser gueldenstaedtii) וחדקן השיניים האמריקאי (Polyodon spathula) הם אמנם בעלי שם דומה, אך הם שונים זה מזה מאוד, שייכים למשפחות שונות והשושלות שלהם נפרדו זו מזו לפני כ-160 מיליוני שנה – עשרות מיליוני שנה לפני שהשושלות של האדם והג'ירף, למשל, נפרדו. בן כלאיים של שני מינים אלו אמור להיות בלתי אפשרי. אך בלי להתכוון, החוקרים יצרו מאות דגים כאלו, וכך העמידו בסימן שאלה כמה אמיתות מוסכמות לגבי בני כלאיים.

כשהרוסי פגש את האמריקאי

החדקן הרוסי חי בים השחור ובים הכספי, ובעונת הרבייה שוחה במעלה הנהרות הנשפכים אליהם כדי להטיל ביצים. הוא דג טורף שניזון מסרטנים, רכיבות ודגים קטנים, וביציו נחשקות מאוד כקוויאר. חדקן השיניים האמריקאי, לעומתו, מבלה את כל ימיו בנהרות של ארצות הברית וניזון מפלנקטון שהוא מסנן מהמים. מקדמת ראשו צומח מעין אף ארוך ומיוחד במינו, שעליו עשרות אלפי תאי חישה המגיבים לשינויים חשמליים במים ועוזרים לו למצוא מזון. שני המינים נמצאים בסכנת הכחדה חמורה, בשל דיג יתר, זיהום וצמצום שטחי מחיה. 

מטרתם של החוקרים הייתה למצוא את התנאים הנכונים לרבייתם בשבי, כדי לעזור במאמצי השימור שלהם. בשלב מסוים הם ניסו לגרום לנקבות החדקן הרוסי להתרבות ברביית בתולין, שבה הביצים מתפתחות מבלי שהזרע של הזכר מפרה אותן. צורה זו של רבייה נדירה למדי אצל בעלי חוליות, אך נצפתה בעבר בדגים וגם בדו-חיים ובלטאות. ליתר דיוק, החוקרים ניסו לעודד את הביצים להתפתח בתהליך גינוגנזה (Gynogenesis), סוג מסוים של רביית בתולין, המתרחש כאשר הביצים באות במגע עם הזרע, אך המטען הגנטי שלו לא נכנס לתוכן ולא מפרה אותן. הקרבה לזרע גורמת לביצים להתחיל את ההתפתחות העוברית, והצאצאים, כמו בכל סוג אחר של רביית בתולין, מכילים אך ורק את המטען הגנטי של האם.

במהלך הניסוי חשפו החוקרים ביצים של חדקן רוסי לזרע של חדקן שיניים אמריקאי, כביקורת שלילית לקבוצת הניסוי, שנחשפה לזרע של אותו מין. היה להם ברור שמהביצים האלו לא יצא שום דבר, אך להפתעתם, מהביצים בקעו כמה מאות בני כלאיים. חלקם מתו עד מהרה, אך לאחר שלושה חודשים, יותר ממחציתם עדיין היו בחיים. 

סולומון דייוויד, אקולוג ימי מארצות הברית שלא היה מעורב במחקר, אמר שכשראה את התוצאות "פשוט לא האמנתי. חשבתי, הכלאה בין חדקן לחדקן שיניים? אין מצב".

הכלאה בלתי צפויה: החדקן הרוסי (למעלה) חדקן השיניים האמריקאי (למטה) ושני בני כלאיים במרכז | מקור: מאמר המחקר

גנים מהאב, יותר גנים מהאם

חלק מבני הכלאיים היו דומים למדי לאמותיהם, החדקניות הרוסיות, ונראה שלא קיבלו הרבה מאבותיהם. קבוצה נוספת הציגה מאפיינים של שני המינים, עם אף מוארך יותר מזה של חדקן רוסי אך קצר מזה של חדקן השיניים האמריקאי. שילוב המאפיינים הזה שיווה לחלקם מראה של יצור מתוך ספר של ד"ר סוס. 

בדיקה גנטית של כמה מבני הכלאיים סיפקה הסבר למראה המגוון של הצאצאים: חלקם קיבלו יותר גנים של האם ופחות מהאב. איך זה יכול לקרות? ה-DNA של כל בעלי החיים ארוז במולקולות ארוכות הנקראות כרומוזומים. לכל בעל חיים יש מספר מסוים של כרומוזומים המאפיין אותו – לבני אדם, למשל, יש 46 כרומוזומים, המסודרים ב-23 זוגות – אנחנו מקבלים סט אחד של 23 כרומוזומים מאבינו, ואת הסט המשלים מאמנו. תאי מין, כלומר ביציות ותאי זרע, מכילים כל אחד רק סט אחד של כרומוזומים, ובהפרייה חוברים זה לזה ליצירת עובר בעל שני סטים.

לעתים, במהלך האבולוציה, נוצרת הכפלה של הגנום כולו, כך שכל תא מכיל ארבעה סטים של כרומוזומים. התופעה נפוצה למדי בצמחים, ונדירה יותר בבעלי חיים – אך היא התרחשה בעבר האבולוציוני של החדקן הרוסי, וכיום יש לדגים אלו ארבעה סטים של כרומוזומים. לחדקן השיניים האמריקאי לעומת זאת יש שני סטים של כרומוזומים בלבד, כמו לנו. מה היה המצב אצל בני הכלאיים? חלקם קיבלו שני סטים של כרומוזומים מאימותיהם וסט אחד מאביהם – אלו היו הדגים שהציגו מאפיינים גם של חדקן וגם של חדקן שיניים. אחרים נשאו בתאיהם חמישה סטים של כרומוזומים: ארבעה מהאם, ואחד שהגיע מהאב. דגים אלו היו דומים בעיקר לאם החדקנית, שממנה הגיע רוב המטען הגנטי שלהם. 

מאובנים חיים ומפתיעים

החוקרים סבורים שהכפלה זו של הגנום סייעה להיווצרות בני הכלאיים, למרות המרחק הגדול בין המינים של ההורים. הסבר נוסף, הם אומרים, טמון בעובדה שבמשך עשרות מיליוני השנים שעברו מאז נפרדו השושלות שלהם, החדקנים וחדקני השיניים לא השתנו כל כך הרבה. "אלו דגים שנחשבים ל'מאובנים חיים', ויש להם אבולוציה איטית בצורה קיצונית", אמר דיוויד, "אז מה שנראה לנו כזמן ארוך הוא אולי לא כזה ארוך עבורם". 

האם בני הכלאיים יוכלו גם להתרבות ביניהם, או עם חדקנים או חדקני שיניים אחרים? כנראה שלא. קרוב לוודאי, אומרים החוקרים, שהם יהיו עקרים, כמו פרדים ובני כלאיים לא מעטים אחרים, בין השאר בגלל מספר הכרומוזומים שלהם – קשה לחלק שלושה או חמישה סטים של כרומוזומים לשניים. החוקרים גם אינם מתכוונים ליצור בני כלאיים נוספים, אך המחקר על אלו הקיימים נמשך, בניסיון להבין טוב יותר את הגורמים שאיפשרו את יצירתם. "זה די מגניב שהמאובנים החיים האלו עדיין יכולים להפתיע אותנו", סיכם דיוויד.