שושנת הים
שהתחפשה לאלמוג

לשוניות האלמוגים יש חשיבות ביולוגית וסביבתית רבה. הן שוברי גלים טבעיים שמספקים לנו אגני מים רגועים ומוגנים, וכך גם יוצרות אזורים ימיים שמגינים על דגים קטנים ועל דגים צעירים לפני שהם מתבגרים ויוצאים לים הפתוח. שוניות האלמוגים לא נבנות בן לילה ולא נוצרות יש מאין, אלא בתהליך ממושך ואיטי שבו הן קושרות סידן ממי הים, מרכזות אותו והופכות אותו לשלד גיר.

שוניות האלמוגים מצטמצמות בשנים האחרונות כתוצאה משינויי האקלים והתחממות האוקיינוסים, תופעות שגורמות גם להתגברות החומציות של מי הים סביב השוניות ולהלבנה של האלמוגים. קשה מאוד לגדל ולחקור אלמוגים במעבדה, וזה מוביל למחסור בידע - שבתורו מקשה עלינו לשמר את האלמוגים בטבע. 

קשה מאוד לגדל ולחקור אלמוגים במעבדה. אלמוג מהמין שיחן שכיח | Shutterstock, Alexey Masliy

אלמוגים הם מפונקים. הם גדלים רק בתנאים שמכוילים בקפידה, והגידול שלהם דורש הרבה זמן והשקעה. הביולוג הימי מרק מרטינדייל (Martindale) סיפר לכתב העת Science עד כמה מאתגר לעבוד עם אלמוגים ולבצע בהם שינויים גנטיים, או בלשונו, זה ממש "קוץ בתחת".

כדי להשיג פריצת דרך בתחום צריך חיית מודל – בעל חיים שאפשר לגדל אותו בקלות במעבדה, כמו העכברים בהם משתמשים במחקרים רפואיים כדי ללמוד על יונקים אחרים ועל בני אדם. גם כדי לחקור אלמוגים צריך בעל חיים שקל לגדל אותו. שושנת הים הכוכבנית (Nematostella vectensis) נמצאה מתאימה: היא קרובה מבחינה אבולוציונית לאלמוגים, יש לה מחזור חיים קצר, קל לגדל אותה במעבדה ונעשו בה שינויים גנטיים בעבר.

קרובה מבחינה אבולוציונית לאלמוגים, קל לגדל אותה במעבדה ונעשו בה שינויים גנטיים בעבר. שושנת הים הכוכבנית | Shutterstock, dmitro2009

הגֵן שמפנק בסידן

חוקרים זיהו גֵנים שמעורבים בתהליך של שיקוע הסידן באלמוגים, אבל מתקשים להבין מה התפקיד של כל גֵן בתהליך. לשם כך חוקרים מאוניברסיטת פלורידה החדירו לשושנת ים גֵן של אלמוג מהמין שיחן שכיח (Stylophora pistillata). הגֵן הזה אחראי על ייצור חלבון שמסוגל לקשור יונים של סידן ומאפשר את הריכוז שלהם, את שקיעתם ברקמות ואת הפיכתם לגבישים של סידן. כדי להחדיר את הגֵן מהאלמוג לשושנה, החוקרים הזריקו את המטען הגנטי של החלבון לעוּבָּרים של שושנות ים. הם ביקשו לדעת אם הגֵן שהוחדר אכן פעיל וגורם לייצור של החלבון אצל האלמוג. לשם כך הם הצמידו סמן פלואורסצנטי לחלבון, וכך יכלו לעקוב אחריו ולראות אם הוא נוצר בשושנה ואיפה הוא מתרכז.

החוקרים בחנו במיקרוסקופ פלואורסצנטי את שושנת הים שהגֵן הוחדר אליה והשוו אותה לשושנת ים רגילה. הם ראו את הסמן הפלואורסצנטי של החלבון רק בשושנת הים שהגֵן הוחדר לתוכה. בנוסף לחלבון, הם ראו שבשושנה הזו יש ריכוזים גבוהים יותר של סידן מאשר בשושנת ים רגילה. 

שושנת הים המהונדסת ייצרה את החלבון שהוחדר לתוכה (מסומן באדום) וגם נצפו בה ריכוזים גבוהים יותר של סידן (מסומן בכחול) | מתוך המאמר  Foster et al., 2023

באלמוג יש אזורים שמכילים ריכוזי סידן גבוהים יותר מאשר בסביבה. האזורים האלה לא קיימים בשושנת ים שלא עברה הנדסה גנטית, כי סידן לא משתקע בה באופן טבעי. החוקרים ביקשו לבדוק אם בשושנה יש יותר חלבון כשריכוז הסידן בה עולה, כמו שקורה אצל האלמוג, ואם העלייה בריכוז החלבון מביאה לעלייה בכמות הסידן שמתגבש אצל השושנה. לשם כך הם העלו את ריכוז הסידן במים, ומצאו שכמות החלבון עלתה גם אצל השושנה המהונדסת, ואיתו – כמות הסידן שהתגבש בתוך השושנה.

החוקרים לא יודעים אם הסידן שבגוף השושנה התחיל להתגבש, ליצור גבישי סידן כמו אצל האלמוגים. כדי לקבוע זאת יש צורך בניסויים נוספים. על אף התוצאות המרגשות, פופה גילברט (Gilbert), שחוקרת ביומינרליזציה באוניברסיטת מדיסון-ויסקונסין, פחות מתלהבת מהשימוש בשושנת הים כחיית מודל במקום באלמוגים. היא אמרה לכתב העת Science שהמחקר אמנם מעניין, אבל היא מעדיפה שחוקרים יתמקדו באלמוגים באופן ישיר, למשל דרך השתקת גֵנים ובחינת התפקוד שלהם. החוקרים מאוניברסיטת פלורידה חולקים עליה ומתכננים להחדיר לשושנת הים גֵנים נוספים מאלמוגים, גֵנים שגורמים לסידן להתגבש, כדי ללמוד על תפקידם. הם מקווים שהמידע הזה יקל על המאמץ לשמר את האלמוגים.