איך תולעי השטן התרגלו לחום?

עמוק עמוק מתחת לאדמה, בתנאים עוינים לחיים כפי שאנחנו מכירים אותם, במים שלא נחשפו לאוויר כבר אלפי שנים, חיות להן תולעי השטן, וחולמות על היום שבו יעלו ויכבשו את העולם.

טוב, החלק האחרון כנראה לא נכון. למרות שמן המאיים, תולעי השטן (Halicephalobus mephisto) הן תולעים נימיות (נמטודות) זעירות, שאורכן כחצי מילימטר בלבד, וככל הידוע לנו אין להן כוונות להשמיד אף אחד. המין התגלה רק לפני כמה שנים, במים שנשאבו מאקוויפר בעומק 1.3 קילומטר, השוכן מתחת למכרה זהב בדרום אפריקה. המים האלה מכילים מעט מאוד חמצן, הם בסיסיים מאוד וגם חמים, בטמפרטורה של כ-37 מעלות. ובכל זאת, החיים תמיד מוצאים דרך, וגם במעמקים האלו מתקיימת מערכת אקולוגית סבוכה, שבה מיני חיידקים רבים, חד תאיים גדולים יותר, ואפילו מעט בעלי חיים רב תאיים קטנטנים – ביניהם תולעת השטן. 

רק תולעת אחת ויחידה נמצאה באותה דגימת מים, אך היא הטילה שמונה ביצים. כעת, חוקרים מארצות הברית בחנו את הגנום של צאצאיה, ומצאו התאמות מיוחדות שמאפשרות לתולעים אלה לחיות בתנאים קיצוניים כל כך. 

כושר עמידות מרשים. תולעת השטן | צילום במיקרוסקופ: Gaetan Borgonie, Extreme Life Isyensya, Gentbrugge, Belgium

הכפלות נגד חום

החוקרים קבעו את רצף ה-DNA של התולעת, וגילו שיש לה עותקים רבים של הגן Hsp70, הידוע כמעורב בהגנה מפני חום גבוה. החלבון שמיוצר על פי הגן הזה עוזר למנוע התפרקות של חלבונים אחרים, שמאבדים את צורתם מעל טמפרטורה מסוימת. לתולעי השטן יש 122 עותקים של הגן, לעומת 35 אצל קרובי משפחתן שחיים על פני השטח. התולעים מייצרות את החלבונים האלו כל הזמן, אך כשהחוקרים חיממו את המים שבהם נמצאו התולעים עד לטמפרטורה של 40 מעלות, רמת הביטוי של הגנים עלתה, כלומר הם ייצרו עוד מהחלבונים המגינים. 

גן נוסף שממנו יש לתולעי השטן עותקים רבים – 63 במקרה זה – נקרא AIG1, והוא מעורב בתהליכים שקובעים אם תא ימשיך לחיות ולהתחלק או יעבור מוות מתוכנן. גם לתולעים הקרובות מאוד אבולוציוניות לתולעי השטן יש את הגן הזה, אך פחות עותקים ממנו. לתולעים רחוקות יותר יש גן שמבצע תפקיד דומה, אבל הוא שונה מאוד מבחינת הרצף הגנטי. החוקרים מצאו גן עם רצף דומה דווקא בפטריות קרקע, והם סבורים שהתולעים קיבלו את הגן מהפטריות בדרך של העברה אופקית – העברת גנים ממין אחד של יצור חי לאחר. הביטוי של הגן הזה אינו מושפע מהטמפרטורה, והחוקרים אומרים שהוא עשוי לעזור לתולעים להתמודד עם תנאים קשים אחרים של סביבת המחיה שלהן, כמו חוסר החמצן.

מהקרקע למעיים

תולעי השטן אינן בעל החיים היחיד שאצלו יש עותקים רבים של שני הגנים האלו, AIG1 ו- Hsp70. הם נמצאים גם אצל צדפת האוקיינוס השקט (Magallana gigas), שאמנם לא נמצאת במים חמים מאוד, אבל נאלצת להתמודד עם שינויים חדים בטמפרטורה במהלך הגאות והשפל. החוקרים סבורים שהכפלת הגנים עוזרת להתמודד עם התנאים האלו. 

"תולעת השטן לא יכולה לברוח, היא מתחת לאדמה" אמר ראש צוות המחקר, ג'ון בראכט (Bracht), מהאוניברסיטה האמריקאית בוושינגטון. "אין לה ברירה, היא חייבת להתאים את עצמה לסביבה או להיכחד. אנחנו מעלים את ההשערה שכאשר בעל חיים לא יכול לברוח מחום גבוה, הוא מתחיל לייצר עותקים נוספים של שני הגנים האלו כדי לשרוד".

בין התולעים הנימיות יש גם מינים טפילים החיים בגופם של בעלי חיים, בהם בני אדם: תולעי הסיכה, שנפוצות למדי אצל ילדים, שייכות לקבוצה הזו. לדברי החוקרים, שינויים דומים לאלו שעברו תולעי השטן עשויים להימצא גם אצל התולעים הטפיליות, שחיות בטמפרטורה גבוהה כשהן בתוך הפונדקאים שלהן. ואמנם, התולעת הקרובה ביותר לתולעי השטן היא Halicephalobus gingivalis, תולעת שמסוגלת לחיות גם באדמה וגם במעיים של סוסים ושל בני אדם. 

התאמות לחום כמו שעברו התולעים, אומרים החוקרים, עשויות לעזור להן או לקרוביהן לעבור מחיים עצמאיים לחיי טפילות. "מסיבה זו, להתאמות הגנטיות של תולעי השטן יש חשיבות בנוגע לבריאות בני האדם ובעלי החיים", הם כותבים במאמרם, "וככל שהאקלים שלנו מתחמם, כך חשוב יותר להבין כיצד הן מתפתחות".