תזמורת ללא מנצח: סודות ההתנהגות הקצבית של האלמוג

מחקר משותף של האוניברסיטאות תל אביב וחיפה ניסה לפצח את התעלומה המדעית: איך אלמוג רך מצליח לבצע תנועה פעימתיות של זרועותיו בצורה קצבית ללא מרכז עיצבי מרכזי. ממצאי המחקר מפתיעים מאוד ואף עשויים לשנות את הדרך שבה אנו מבינים תנועה בעולם החי בכלל ובאלמוגים הנחקרים בפרט.

המחקר נערך בהובלת  אלינור נדיר, דוקטורנטית באוניברסיטת תל אביב בהנחיה משותפת של פרופ' יהודה בניהו מבית הספר לזואולוגיה באוניברסיטת תל אביב ביחד עם פרופ' תמר לוטן מהחוג לביולוגיה ימית, ביה"ס למדעי הים ע"ש צ'רני, אוניברסיטת חיפה. המחקר פורסם בכתב העת המדעי היוקרתי PNAS.

במסגרת המחקר חשפו צוות החוקרים, כי האלמוג הרך קסניה אומבלטה (Xenia umbellata) – אחד האלמוגים המרהיבים בשוניות הים האדום – מפעיל את התנועות הקצביות של שמונה זרועות הפוליפים שלו באמצעות מערכת קוצבים עצבית מבוזרת. המשמעות היא, שאין לו מרכז שליטה המנהל את הפעולה, אלא רשת נוירונים המפוזרת לאורך זרועות האלמוג, כאשר כל זרוע מבצעת את התנועה באופן עצמאי, ועם זאת, כולן מצליחות להסתנכרן זו עם זו.

"זה קצת כמו תזמורת בלי מנצח", מסבירה פרופ’ תמר לוטן מבית הספר למדעי הים באוניברסיטת חיפה: "כל זרוע פועלת עצמאית, אבל איכשהו הן מצליחות 'להקשיב' אחת לשנייה ולנוע בהרמוניה מושלמת שכל כך מסקרנת את המתבונן בה. זהו מודל שונה לחלוטין מהדרך שבה אנחנו מבינים תנועה ריתמית בבעלי חיים אחרים".

אלמוגים ממשפחת הקסניה ידועים בתנועתם ההיפנוטית – פתיחה וסגירה מחזורית של הזרועות. עד כה, לא היה ברור כיצד הם מבצעים זאת. החוקרים ערכו ניסויי חיתוך בזרועות האלמוג ובחנו כיצד הן מתחדשות ומשיבות לעצמן את הפעימות התנועתיות. להפתעתם, גם כאשר חתכו את הזרועות והפרידו אותן מהאלמוג, או אף חתכו מהן פיסות  – כל מקטע שמר על יכולתו לפעום בכוחות עצמו.

תנועה קצבית והרמונית גם ללא מוח

בהמשך, ביצעו החוקרים ניתוחים גנטיים מתקדמים ובחנו את ביטוי הגנים בשלבי ההתחדשות השונים של הזרועות, שהופרדו מהאלמוג. הם גילו, כי האלמוג משתמש באותם גנים ובחלבונים המעורבים בהעברת מסרים עצביים בבעלי חיים מפותחים בהרבה, כולל קולטנים לאצטילכולין ותעלות יונים הקובעות את הקצב. לדברי החוקרים, הגילוי מציע, כי מקורן של תנועות קצביות – שמוכרות לנו מתהליכי הנשימה, הדופק או ההליכה – הוא עתיק בהרבה מכפי שסברנו. האלמוגים הנחקרים ממחישים כיצד תנועה יכולה להיווצר מתוך מערכת מבוזרת ופשוטה, הרבה לפני שנוצרו מרכזי שליטה מתוחכמים במוחם של בעלי חיים מתקדמים.

פרופ' בניהו מוסיף: "זה מרתק להגיע למסקנה שאותם רכיבים מולקולריים המפעילים את קוצב הלב אצלנו, פועלים גם אצל אלמוג שהופיע באוקיינוסים עוד לפני מאות מיליוני שנים. האלמוג הנחקר מאפשר לנו להתבונן אחורה בזמן, אל ראשית האבולוציה של מערכת העצבים בעולם החי. הוא מראה, שאפשר לייצר תנועה קצבית והרמונית גם ללא מוח – בעזרת תקשורת מרהיבה של תאים עצביים הפועלים יחד כמו רשת חכמה. אין ספק, שהמחקר מוסיף נדבך חשוב להבנת נפלאות עולם החי של שונית האלמוגים בכלל ושל האלמוגים בפרט ומעלה את הצורך העליון לשמר ערכי טבע נפלאים אלה".